电解电容的参数及应用
电容的寿命跟工作时候的温度有很大的关系,通常所说的2000小时的工作寿命,是指电容在工作时候的温度下,如105℃,80%工作电压(加上纹波电压不超过标称电压),加上标称的纹波电流(如TAICON的2200UF/6.3V HI系列,10X20的电容,纹波电流为2.55A),工作2000小时参数变化率在要求的范围内,无故障出现(如电容爆等)。所以,要求高寿命的电容,跟选择好品质的电容是相依相存的,电容每个参数的好与坏都会直接影响到电容的工作寿命。
电解电容一般耐温值有85℃及105℃两种,在环境差的条件下,选择高耐温的电容器有助于延长电容的工作寿命。
电容在直流的条件下也不是完全绝缘的,漏电流的要求一般为I≤0.01CU,漏电流越小越好,漏电流小,电容的发热量小。
我们可以注意3个地方:AL-FOIL()、AL-FOIL(-)、SEPARATOR,这些都是电容内部机构的核心部件,一些国内公司还没办法做到。我们大家可以看出,这些都是从日本JCC等公司进口的,对电容品质的保证起到了很重要的作用。
损耗正切值用tgδ表示,它是交流电压下介质中的能量损耗标称。损耗跟温度及电压有关系,损耗值越小,电容发热就越小,热量对电容的工作寿命有很大的影响。
贴片铝电解液电容是如今的板卡上最常见的电容之一。事实上其它种类的贴片电解电容,例如铝固体聚合物电容的制造方法也和它类似,只是阴极采用的材料不是电解液,而是固体聚合物等等。
铝电解电容内部结构图 以上是OST(台湾的一个电容厂)的一个加工厂提供的。以下表格是结构图当中各个部位的详细说明:
从公式I=U/R能够准确的看出,它是跟ESR值是成正比关系的,在同等条件下(同材料,同环境等),ESR值越低,电容的耐纹波电流能力越强,尤其是在主板开关电源部分(如,CPU的电源部分在MOS管的前端)显得很重要,耐纹波电流能力差,ESR值大,发热量就会增大,电容的寿命将会极大的降低,甚至很容易出现爆裂现象。
假如CPU的电流I为50A, ?V=50mV时,?t=10μS。则容量要求为C=10000μf。要得到理想的滤波效果的线μf的电容并联使用。
假如拆开一个铝电解液电容的外壳,你会看到里面是若干层铝箔和若干层电解纸,铝箔和电解纸贴附在一起,卷绕成筒状的结构,这样每两层铝箔中间就是一层吸附了电解液的电解纸了。
因此首先我们谈谈铝箔的制造方法。为了增大铝箔和电解质的接触面积,电容中的铝箔的表面并不是光滑的,而是经过电化腐蚀法,使其表明产生凹凸不平的形状,这样子就能够增大7~8倍的表面积。普通铝箔一平方米的价格在10块钱左右,而经过这道工艺之后,它的价格将升到40~50元/平米。电化腐蚀的工艺是很复杂的,其中涉及到腐蚀液的种类、浓度、铝箔的表面状态、腐蚀的速度、电压的动态平衡等等。我们的祖国目前在这方面的制造工艺还不够成熟,因此用来制造电容的经过电化腐蚀的铝箔目前还主要依赖进口。
耐压值是表示电容+/-极之间的最大压差,假如慢慢的出现过压现象,电容就会处于击穿状态,漏电流增大,电容内部发热巨增,电容内部的电解液会因高温变成气体致使电容内部压力增大。当这个压力超过电解电容的铝外壳承受压力的时候,电容就会发生爆炸。CPU的工作电压一般在1~2V之间,电容耐压能在4V以上就正常情况下不会出问题,前提是电容极性不得插反!
ESR值越大,滤除纹波效果就越差,尤其市面上很多只有4—5颗输出电容的主板,将会影响主板的稳定性,用高频CPU时就更明显了。甚至还有些用较差品牌,或是没有保证的国产电容,可能还会出现象XX等厂曾出现电容爆裂现象。
纹波电流即RIPPLE CURRENT(也称涟波电流),电容具有“通交流,阻直流”的特性,纹波电流就是用了通交流的特性,将有害的交流成分滤掉,使直流成分更纯,有助于CPU的工作稳定。
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