铝电解电容

　　电路系统性能的稳定可靠，与选用的元器件参数、等级、质量等密切相关。设计师应针对产品应用环境以及电性能的要求，准确提出对元件参数的具体要求，包括标称值、精度和误差要求、稳定性要求、温度范围要求、安装尺寸以及与电路性能密切相关的其它要求。因在所有的被动元件中，铝电解电容的失效率最高，所以选型尤为重要。

　　铝电解电容选型要点：

　　容量，耐压，温度范围，元件封装形式与尺寸

　　纹波电流、纹波电压

　　漏电流、ESR、散逸因数、阻抗/频率特性

　　电容寿命

　　实际需要、性能和成本等综合考量

　　电子元件技术网通过调查工程师在铝电解选型和应用中碰到的问题提出，要关注耐压、容量、温度和尺寸几个参数，也要注意铝电解电容对整个电路的稳定性问题。

　　铝电解电容是以经过蚀刻的高纯度铝箔作为阳极，以浸有电解液的薄纸或布做阴极构成的极性电容器。

　　铝电解电容器是有极性的电容器，它的正极板用铝箔，将其浸在电解液中进行阳极氧化处理，铝箔表面上便生成一层三氧化二铝薄膜，其厚度一般为0.02~0.03μm。这层氧化膜便是正、负极板间的绝缘介质。电容器的负极是由电解质构成的，电解液一般由硼酸、氨水、乙二醇等组成。为了便于电容器的制造，通常是把电解质溶液浸渍在特殊的纸上，再用一条原态铝箔与浸过电解质溶液的纸贴合在一起，这样可以比较方便地在原态铝箔带上引出负极，如图一a所示。将上述的正、负极按其中心轴卷绕，便构成了铝电解电容器的芯子，然后将芯子放大铝外壳封装，便构成了铝电解电容器。为了保持电解质溶液不泄漏、不干涸，在铝外壳的口部用橡胶塞进行密封，如图一b所示。

　　图一　铝电解电容器的构造

　　为了获得较大的电容量且体积又要小，在正极铝箔的一面用化学腐蚀方法形成凸凹不平的表面，使电极的表面积增大，从而使电容量增加。

　　铝电解电容器之所以有极性，是因为正极板上的氧化铝膜具有单向导电性，只有在电容器的正极接电源的正极，负极接电源的负极时，氧化铝膜才能起到绝缘介质的作用。如果将铝电解电容器的极性接反，氧化铝膜就变成了导体，电解电容器不但不能发挥作用，还会因有较大的电流通过，造成过热而损坏电容器。

　　为了防止铝电解电容器在使用时发生意外爆炸事故，一般在铝外壳的端面压制有沟槽式的机械薄弱环节，一旦电解电容器内部压力过高，薄弱环节的沟槽便会开裂，进行泄压防爆。

　　铝电解电容器虽然有极性，但如果在结构和工艺上采用新方法，也可以制成无极性的电解电容器。

　　铝电解电容器具有以下特点:

　　①单位体积电容量特别大，单位容量价格最低。

　　②铝电解电容器是有极性的。

　　③介电常数较大，一般为7~10。

　　④容量误差大，损耗大，漏电流大，且容量和损耗会随温度的变化而变化。

　　⑤工作温度范围狭窄，只适合在-20℃~+50℃温度范围内工作。

　　⑥工作电压较低，一般为6.3-400V。

　　⑦价格不贵。

　　铝电解电容器适合在直流或脉动电路中作整流、滤波和音频旁路使用。

　　为确保产品的最高稳定度和性能,在使用铝电解电容时,须注意以下注意事项.当您的应用设计环境或工作环境超出产品规范的限制时,请与我们联系.如果使用条件超出产品规范的限制,可能会引起短路,开路,漏电流,甚至爆炸,燃烧。

　　使用注意事项

　　1.注意直流电解电容的正负极

　　如果正负极接反,将产生异常电流,导致电路短路,甚至损坏器件本身.如果不确定正负极性,就要使用直流双极电解电容.直流电容不能使用在交流电路中。

　　2.在额定电压范围内使用

　　如果电容两端电压超过其额定电压,急剧增加的漏电流将导致电容特性的恶化或器件的损毁。

　　3.在需要快速充放电的电路中不要使用电解电容

　　如果在需要快速充放电的场合使用电解电容,则电容发热将导致电容特性恶化甚至损坏。

　　4.在额定纹波电流下使用

　　如果纹波电流超过其额定纹波电流,电容寿命将缩短,在极端情况下,其内部发热会将其烧毁.在这种电路中,要使用高纹波类型的电解电容。

　　5.电容特性随着操作温度的改变

　　电解电容的特性将会随着温度的改变而改变.这种改变是暂时的,而且在初始温度下,仍然保持其初始特性(如果在长时间的高温下,其特性还没有恶化的话).如果使用温度超出其规定的温度范围,增加的漏电流将损坏电容器件.设计中,要注意诸多因素对电容温度的影响,比如说周边温度的影响,设备的内部温度的影响,电路单元中其他发热器件的热辐射影响,还有电容本身由于纹波电流而引起的发热产生的影响。

　　一般情况下,标注的静电电容是在20℃,120Hz下的值.这个值会随着温度的升高而增加,随着温度的降低而降低。

　　通常,标注的正切损耗角(tanδ)也是在20℃,120Hz下的值.这个值随着周边温度的升高而降低,随着周边温度的降低而升高。

　　漏电流随着温度的升高而增加,随着温度的降低而减少。

　　6.电容特性随着频率的变化

　　当工作频率改变是,电解电容的特性会随之改变。

　　通常,电解电容的值是20℃,120Hz下的值.该值随着频率的增加而增加。

　　同样,正切损耗角(tanδ)也是20℃,120Hz下的值,随着频率的增加而增加。

　　特性阻抗通常是20℃,100Hz下的值.它将随着频率的降低而增加。

　　7.铝电解电容的寿命

　　当铝电解电容的特性恶化到致其失效时,它的寿命也就终止了.温度和纹波电压是影响其寿命的两个重要因素。

　　8.存储过程中铝电解电容特性的改变。

　　在经过长时间的存储之后,无论是否装配在设备中,铝电解电容的的漏电流都会增加.当周围温度较高时,这种趋势更为显着.如果电容在常温下存储时间超过两年(高温下时间更短),漏电流有所增加,推荐加电压存储.考虑到初始增流的影响,推荐在设备中采用额外的保护电路。

　　9.电容器和阴极引出端间的绝缘

　　电容器和阴极引出端是通过电解液连接在一起的,电解液的阻值又是不确定的.所以,如果需要完全绝缘,须要在装配时加上一个绝缘器。

　　10.PCB板立式电容的非接线端(附加的引出端)。

　　由于NC端没有绝缘,它应被装配在与电路其他器件电气隔离的地方。

　　11.外部套筒

　　如果在有机溶液中浸过后又曝露在高温之中,覆盖在电容器表面的套筒可能会破裂.铝电解电容的外部材料通常采用聚氯乙烯材料,但是,这层套筒仅仅只是用于标注指示目的而非用于绝缘。

　　12.特殊的工作环境

　　如果在含有高密度卤素化合物气体以及在PCB板的清洁中使用,铝电解电容将逐渐显示出腐蚀性.在PCB清洁这种情况中,请事先与我们联系.在特性环境中使用时,也请与我们联系。

　　13.根据电容pin间距调整PCB板的孔间距

　　根据电容pin间距调整PCB板的孔间距(目录中的"F"距离).要注意短路,断路以及漏电流的增加.由于孔间距和pin间距的差距,可能会给引线端承担较多压力。

　　14.带压力阀的电容器

　　(1)当电容两端加上反向电压或正向电压过大时,电容内部压力会增大.为了防止电容爆炸,电容器的一部分被做得很薄以具有压力阀的功能.一旦电容被当作压力阀工作而损毁,就需要更换电容.因为这个压力阀损毁是不能恢复的。

　　(2)当你使用一个具有压力阀功能的电容时,要保证压力阀的上方有足够的空间以防止干扰.空间要求如下所示：电容直径(mm)：18 20-35 40 50所需空间(mm)：2.0 3.0 4.0 5.0 15。两层板当在两层板上使用电解电容时,注意装配电容的地方,其下方不能有走线.否则,可能导致短路故障。

　　16.电容器的连接

　　当有一个或多个电容并行连接时,要考虑其电流均衡。

　　当有2个或多个电容串联时,要考虑其电压的均衡,并加上一个并联电阻。

　　优点

　　·容量大

　　·耐压高

　　·价格便宜

　　缺点

　　·漏电流大

　　·误差大

　　·稳定性差

　　·寿命随温度的升高下降很快