設計上慮因素
在非固態電解液的電容里,電介質為陽極鋁箔氧化層。電解液作為陰極鋁箔和陽極鋁箔氧化層之間的電接觸。吸收電解液的紙介層成為陰極鋁箔與陽極鋁箔之間的隔離層,鋁箔通過電極引接片連接到電容的終端。
. 通過降低ESR值,可減少電容內由紋波電流引起的內部溫升。這可通過采用多個電極引接片、激光焊接電極等措施實現。
ESR值和紋波電流決定了電容的溫升。促使電容能有滿意的ESR值的主要措施之一是:通常用一個或多個金屬電極引接片連接外部電極和芯bao,降低芯bao和引腳之間的阻抗。芯bao上的電極引接片越多,電容的ESR值越低。借助于激光焊接技術,可在芯bao上加上更多的電極引接片,因此使電容能達到較低的ESR值。這也意味著電容能經受更高的紋波電流和具有較低內部溫升,也就是說更長的工作壽命。這樣做也有利于提高電容抗擊震動的能力,否則有可能導致內部短路、高的漏電流、容值損失、ESR值的上升和電路開路。
. 通過對電容芯bao和鋁殼底部之間良好的機械接觸及通過芯bao中間的熱沉,可將電容內部熱量有效地從鋁殼底部釋放到與之聯接的底板。
內部熱傳導設計對于電容的穩定性和工作壽命極其重要。在Evox Rifa公司的設計中,負極鋁箔被延長到可直接接觸電容鋁殼厚的底部。這底部就成為芯bao的散熱片,以使熱點的熱量能釋放。如選用帶螺栓安裝方式,安全地將電容安裝到底板上(通常為鋁板),可得到更為quan面的具有較低熱阻(Rth.)的熱傳導解決方案。
. 通過采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的te制的封墊與鋁殼緊密咬合,可大大減少電解液的損失。
電解液通過密封墊的蒸發決定了長壽命的電解電容工作時間。當電容的電解液蒸發到一定程度,電容將最終失效(這個結果會因內部溫升而加速)。Evox Rifa公司設計的雙層密封系統可減緩電解液蒸發速度,使電容達到其最長的工作壽命。
以上這些特性保證了電容在要求的領域中具有很長的工作壽命。
一:溫度對電容器壽命的影響。
一 般情況下,電容的壽命隨溫度的升高而縮短,最明顯的是電解電容器。一個極限工作溫度為85℃的電解電容器,在溫度為20℃的條件下工作時,一般情況可以保證181019小時的正常工作時間;而在極限溫度85℃的條件下工作時,一般情況僅僅可以保證2000小時的正常工作時間。由此可見,溫度對電容器的壽命有非常大的影響。
二:溫度與電容的損耗成正比。
任何電容器都有一個損耗角正切值,也就是損耗值。一般情況下,正切值會隨溫度的升高而加大,以CC10型高頻瓷介電容舉個例子,在20℃左右的情況下,正切值為0.0012,在85℃溫度時,正切值為0.0018,可以看出溫度對電容器的損耗影響還是挺大的。
在實際電容選型中,對電流變化節奏快的地方要用容量較大的電容,但并非容量越大越好,首先,容量增大,成本和體積可能會上升,另外,電容越大充電電流就越大,充電時間也會越長。這些都是實際應用選型中要慮的。
額定工作電壓:在規定的工作溫度范圍內,電容長期可靠地工作,它能承受的zui大直流電壓。在交流電路中,要注意所加的交流電壓zui大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V。電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。
在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。另外還要注意的一個問題是工作電壓裕量的問題,一般來說要在15%以上。例如某電容的額定電壓是50V,雖然涌浪電壓可能高至63V,但一般zui高只會施加42V電壓。
讓電容器的額定電壓具有較多的余裕,能降低內阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命。雖然說, 48V的工作電壓使用50V的鋁電解電容短時間不會出現問題,但使用久了,壽命就有可能降低。
介質損耗
電容器在電場作用下消耗的能量,通常用損耗功率和電容器的無功功率之比,即損耗角的正切值表示(在電容器的等效電路中,串聯等效電阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比稱之為 Tan δ,這里的 ESR 是在 120Hz 下計算獲得的值。顯然,Tan δ隨著測量頻率的增加而變大,隨測量溫度的下降而增大)。損耗角越大,電容器的損耗越大,損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。散逸因數dissipationfactor(DF)存在於所有電容器中,有時DF值會以損失角tanδ表示。此參數愈低愈好。但鋁電解電容此參數比較高。
DF值是高還是低,就同一品牌、同一系列的電容器來說,與溫度、容量、電壓、頻率……都有關系;當容量相同時,耐壓愈高的DF值就愈低。此外溫度愈高DF值愈高,頻率愈高DF值也會愈高。