使用電解電容器時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)

電解電容器(electrolytic capacitor)是通過電解質(zhì)(固體和非固體)儲(chǔ)存電荷的一類極性元件，主要有導(dǎo)電聚合物型的鉭電解電容器、鋁電解電容器，以及二氧化錳固體鉭電解電容器。

憑借大容量優(yōu)勢，電解電容器通常用于電源電路或中頻、低頻電路，作為濾波、退耦、信號(hào)耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定、隔直流、儲(chǔ)能等作用。由于單向?qū)щ娦院吞厥獾膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，使用電解電容器時(shí)需要注意以下事項(xiàng)。

1、反向電壓

電解電容器介質(zhì)氧化膜具有單向?qū)щ娦院驼魈匦?，?dāng)施加反向電壓時(shí)，就會(huì)有較大的電流通過，往往會(huì)造成隱患，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電容器擊穿失效。因此，使用中應(yīng)嚴(yán)格控制反向電壓, 更不能在純交流電路中使用。在測量、使用過程中，如不慎對(duì)片式電解電容器施加了超過規(guī)定的反向電壓，則該電容器應(yīng)報(bào)廢處理，即使其各項(xiàng)電參數(shù)仍然合格，因?yàn)殡娙萜饔煞聪螂妷涸斐傻馁|(zhì)量隱患有一定的潛伏期，在當(dāng)時(shí)并不一定能表現(xiàn)出來。

在不可避免的情況下，固體電解質(zhì)片式鉭電容器允許瞬間施加不大于下述規(guī)定的反向電壓：

25℃下：≤10%UR或1V(取小者);85℃下：≤5%UR 或0.5V(取小者);

125℃下：≤1%UR 或0.1V(取小者)。

電路應(yīng)用中，禁止使用萬用表電阻擋對(duì)采用了片式鉭電容器的電路，或鉭電容器本身進(jìn)行不分極性的測試，以免施加反向電壓。當(dāng)電路全部采用35V以上(含35V)固體片式鉭電容器時(shí)，可承受萬用表1.5V電源的反向測試，9V電源則絕對(duì)禁止。

2、紋波電壓與電流

如果施加了超過規(guī)定的紋波電壓、紋波電流，會(huì)導(dǎo)致片式鉭電容器失效。這些規(guī)定為：

(1)直流偏壓與交流分壓峰值之和不得超過電容器的額定電壓值。

(2)交流負(fù)峰值與直流偏壓之和不得超過電容器所允許的反向電壓值。

紋波電流通過片式電容器時(shí)會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗，使電容器自身溫升導(dǎo)致的熱擊穿失效概率增大，因此有必要對(duì)通過電容器的紋波電流進(jìn)行限制。

對(duì)于導(dǎo)電聚合物片式鉭電解電容器、鋁電解電容器，應(yīng)控制所通過的紋波電流，不得超過規(guī)范規(guī)定的紋波電流值。

3、降額設(shè)計(jì)

片式電解電容器的失效率是對(duì)直流額定值而言(額定溫度、額定電壓)，并且因環(huán)境溫度、施加電壓、電路電阻等使用條件不同而變化。實(shí)際環(huán)境非常復(fù)雜，往往存在電壓或電流的峰值沖擊及紋波電流，或其它意外電沖擊，所以實(shí)際使用中降額設(shè)計(jì)是必要的，這樣才能保證電路的安全性和可靠性。

(1)額定電壓

片式電解電容器額定電壓(UR)是指在額定溫度下允許施加在電容器上的最高直流電壓。若超過額定電壓使用，則超過了介質(zhì)氧化膜的抗電強(qiáng)度，將導(dǎo)致電容器性能劣化，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生介質(zhì)擊穿、失效。

(2)降額電壓

二氧化錳型固體鉭電解電容器和導(dǎo)電聚合物片式鋁電解電容器降額的基準(zhǔn)為額定電壓， 當(dāng)環(huán)境溫度不大于85℃時(shí)，導(dǎo)電聚合物片式鋁電解電容器建議一般降額至90%UR 以下。

對(duì)于二氧化錳型固體鉭電解電容器當(dāng)環(huán)境溫度不大于85℃時(shí)建議一般降額至65%UR 以下;當(dāng)環(huán)境溫度大于85℃時(shí)，降額的基準(zhǔn)為降額電壓(UC)，建議一般降額至65%UC 以下;當(dāng)電容器用于濾波電路時(shí)，降額系數(shù)應(yīng)不大于0.5;若是低阻抗電路，建議使用電壓設(shè)定在額定電壓的1/3以下。

導(dǎo)電聚合物片式鉭電解電容器在額定溫度下使用時(shí)，10V及以下產(chǎn)品建議降額至90%UR，10V及以上產(chǎn)品建議降額至80%UR。

(3)串聯(lián)保護(hù)電阻

在電路應(yīng)用中，應(yīng)控制瞬間大電流對(duì)片式鉭電容器的沖擊，如通過串聯(lián)電阻緩解等，推薦串聯(lián)電阻R>0.1Ω/V。當(dāng)不能串聯(lián)電阻時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)一步降額。

4、低阻抗電路

電容器在低阻抗電路中并聯(lián)使用時(shí)，直流浪涌電流或大電流沖擊失效的幾率將增加，同時(shí)應(yīng)注意電容器并聯(lián)時(shí)其貯存的電荷通過其它電容器放電，這時(shí)進(jìn)一步降額是必要的。在感性負(fù)載電路中使用時(shí)，應(yīng)注意開關(guān)過程中感應(yīng)電流對(duì)電容器的反向沖擊。

5、瞬時(shí)過壓過流

電路的開或關(guān)，都可能產(chǎn)生遠(yuǎn)大于工作電壓的瞬時(shí)電壓，以及相應(yīng)的沖擊電流。如果電源和負(fù)載的電阻均較小，這樣瞬時(shí)電流值會(huì)相當(dāng)大，容易導(dǎo)致電解電容器氧化膜的損傷，在氧化膜的薄弱區(qū)域發(fā)熱促使氧化膜晶化擊穿或降低耐壓能力。

6、串、并聯(lián)使用

當(dāng)選用2個(gè)及以上的鋁電解電容器進(jìn)行串、并聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)注意分別考慮電容器之間電壓、電流等的平衡，請(qǐng)選擇電性能參數(shù)一致的電容器進(jìn)行串、并聯(lián)使用，必要時(shí)并進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)。

7、使用環(huán)境溫度

電容器應(yīng)避免超溫使用。超溫下會(huì)使材料的性能發(fā)生改變，因電容器使用的各種材料熱膨脹系數(shù)不同，可能產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力而使電容器失效;電容器在高溫下長時(shí)間貯存，可能會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部熱應(yīng)力導(dǎo)致失效。因此，必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。

審核編輯：湯梓紅