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留意開關(guān)電源的元器件之電解電容選型的注意點(diǎn)（一）

來源：東莞市成良智能科技發(fā)布時(shí)間：2019-08-08 點(diǎn)擊量：1099

對于元器件之電解電容器是開關(guān)電源中一次和二次回路濾波電路中最重要的器件之一。通常，電解電容器的等效電路可以認(rèn)為是理想電容器與寄生電感、等效串聯(lián)電阻的串聯(lián)。

開關(guān)電源是當(dāng)今信息家電設(shè)備的主要開關(guān)電源，為電子設(shè)備小型輕便化作出不可磨滅的貢獻(xiàn)。開關(guān)電源不斷的小型化、輕量化和高效率，在電子設(shè)備中使用量越來越大，普及率越來越高。相應(yīng)的就要求電解電容器小型大容量化，耐紋波電流，高頻低阻抗化，高溫度長壽命化和更適應(yīng)高密度組裝。
1 開關(guān)電源之電容之電容量與體積
由于電解電容器多數(shù)采用卷繞結(jié)構(gòu)，很容易擴(kuò)大體積，因此單位體積電容量非常大，比其它電容大幾倍到幾十倍。但是大電容量的獲取是以體積的擴(kuò)大為代價(jià)的，現(xiàn)代開關(guān)電源要求越來越高的效率，越來越小的體積，因此，有必要尋求新的解決辦法，來獲得大電容量、小體積的電容器。

在開關(guān)電源的原邊一旦采用有源濾波器電路，則鋁電解電容器的使用環(huán)境變得比以前更為嚴(yán)酷：
（1）高頻脈沖電流主要是20 kHz~100kHz的脈動(dòng)電流，而且大幅度增加；
（2）變換器的主開關(guān)管發(fā)熱，導(dǎo)致鋁電解電容器的周圍溫度升高；
（3）變換器多采用升壓電路，因此要求耐高壓的鋁電解電容器。這樣一來，利用以往技術(shù)制造的鋁電解電容器，
由于要吸收比以往更大的脈動(dòng)電流，不得不選擇大尺寸的電容器。結(jié)果，使開關(guān)電源的體積龐大，難以用于小型化的電子設(shè)備。為了解決這些難題，必須研究與開發(fā)一種新型的電解電容器，體積小、耐高壓，并且允許流過大量高頻脈沖電流。另外，這種電解電容器，在高溫環(huán)境下工作，工作壽命還須比較長。

2 開關(guān)電源之電容之承受溫度與壽命
在開關(guān)電源設(shè)計(jì)過程中，不可避免地要挑選適用的電容。就100μF以上的中、大容量產(chǎn)品來說，因?yàn)殇X電解電容的價(jià)格便宜，所以，迄今使用的最為廣泛。但是, 最近幾年卻發(fā)生了顯著變化，避免使用鋁電解電容的情況正在增加出現(xiàn)這種變化的一個(gè)原因是，鋁電解電容的壽命往往會(huì)成為整個(gè)設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)。開關(guān)電源模塊制造廠家的工程師表示：“對于鋁電解電容這種壽命有限的元件，如果可以不用, 就盡量不要采用?！币?yàn)殇X電解電容內(nèi)部的電解液會(huì)蒸發(fā)或產(chǎn)生化學(xué)變化，導(dǎo)致靜電容量減少或等效串聯(lián)電阻(ESR)增大, 隨著時(shí)間的推移，電容性能肯定會(huì)劣化。電解電容器的壽命與電容器長期工作的環(huán)境溫度有直接關(guān)系，溫度越高，電容器的壽命越短。普通的開關(guān)電源的電解電容器在環(huán)境溫度為90℃時(shí)已經(jīng)損壞。但是現(xiàn)在有很多種類的電解電容器的工作環(huán)境溫度已經(jīng)很高在環(huán)境溫度為90℃，通過電解電容器的交流電流和額定脈沖電流的比為0.5時(shí)，壽命仍然為10000h，但是如果溫度上升到95℃時(shí)，電解電容器即已經(jīng)損壞。

因此，在選擇電容器的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)具體的環(huán)境溫度和其它的參數(shù)指標(biāo)來選定，如果忽略了環(huán)境溫度對電容器壽命的影響，那么電源工作的可靠性、穩(wěn)定性將大大降低，甚至損壞設(shè)備和儀器。就一般情況而言，電解電容器工作在環(huán)境溫度為80℃時(shí)，一般能達(dá)到10000h壽命的要求。

另一方面，電解電容器的壽命還與電容器長時(shí)間工作的交流電流與額定脈沖電流（一般是指在85℃的環(huán)境溫度下測試值，但是有一些耐高溫的電解電容器是在125℃時(shí)測試的數(shù)據(jù)）的比值有關(guān)。一般說來，這個(gè)比值越大，電解電容器的壽命越短，當(dāng)流過電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時(shí)，電解電容器一般都已經(jīng)損壞。所以，開關(guān)電源之電解電容器有它的安全工作區(qū)，對于一般應(yīng)用，當(dāng)交流電流與額定脈沖電流的比值在3.0倍以下時(shí)，對于壽命的要求已經(jīng)滿足。

小型化、大容量化的電容器可以通過使用鈮、鈦等新型介電材料及結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)來達(dá)到。而低ESR、低ESL化可以通過新型電解質(zhì)的開發(fā)優(yōu)化工藝及構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)產(chǎn)品將向更高的電壓方向發(fā)展。在發(fā)展日新月異的信息技術(shù)領(lǐng)域，電容器將始終是關(guān)鍵元件之一，我們將應(yīng)用新技術(shù)、新材料不斷地開發(fā)出順應(yīng)信息時(shí)代需求的高性能電容器。

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