詳解電解電容

電解電容的概念

電解電容的金屬箔為正極（鋁、鉭、鈮），與正極緊貼金屬的氧化膜是電介質(zhì)（該電介質(zhì)具有單向特性，所以正負(fù)極不可接反，一般1-2V的反向直流電流就可以使鋁電解電容失效），陰極由導(dǎo)電材料，電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成.因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。

一般鋁電解電容在外表面都有一層“外衣”，即用絕緣材料做的套管。套管可以印上一些字符，如電容值，耐壓值，廠家信息：二是起到絕緣的作用，防止鋁外殼碰到其他有電器件，密封電容防止電解液干涸

電解電容分類方法

傳統(tǒng)分類方法：按陽(yáng)極材料分為：鋁電解電容、鉭電解電容、鉭電解電容（鈮電解電容落地不多）。通常認(rèn)為鉭電解電容性能比鋁電解電容好，但這種憑陽(yáng)極判斷電容性能的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)，目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽(yáng)極，而在于電解質(zhì)，即陰極。

按陰極材料分類，陰極由導(dǎo)電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成

（1）電解液電容。鋁電解電容的陰極材料。

優(yōu)點(diǎn)：電解液制造的電解電容，最高能耐260℃的高溫，這樣就可以通過(guò)波峰焊，同時(shí)耐壓性也比較強(qiáng)。當(dāng)介質(zhì)被擊穿后，只要擊穿電流不持續(xù)，那么電容就能夠自愈。

缺點(diǎn)：高溫環(huán)境下電解液易揮發(fā)，滲漏，對(duì)壽命和穩(wěn)定性影響大；高溫高壓環(huán)境下電解液可能瞬間汽化，體積增大引起爆炸；電解液的電導(dǎo)率只有0.0IS/cm，這造成ESR特別大

（2）MnO2固體電容。鉭電容所使用的陰極材料。

優(yōu)點(diǎn)：MnO2電導(dǎo)率是（0.1S/cm）.所以MnO2電容的ESR比電解液電容小。MnO2的耐高溫能耐的瞬間溫度在500℃左右。

缺點(diǎn)：在極性接反的情況下容易產(chǎn)生高溫，發(fā)生爆炸。陰極材料的價(jià)格也比較貴

傳統(tǒng)上認(rèn)為鉭電解電容性能比鋁電解電容好，主要是由于MnO2性能有過(guò)電解液電容的表現(xiàn)。

（3）高分子聚合物電容。性能很好

缺點(diǎn)：價(jià)格相對(duì)偏高，容量有限，額定電壓偏小。但市場(chǎng)上所用的很少

電容參數(shù)

①漏電流：電容的介質(zhì)對(duì)直流電流具有很大的阻礙作用。由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液，在施加電壓時(shí)，重新形成和修復(fù)氧化膜時(shí)會(huì)產(chǎn)生很小的電流。通常漏電流會(huì)隨著溫度和電壓的升高而增大。

②電容量：JISC5102標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋁電解電容的電容量的測(cè)量是在額率為120Hz.最大交流電壓為0.5Vrms，DC編壓為1.5~2.0V的條件下進(jìn)行，檢測(cè)電容量的目的是測(cè)試電容值是否在許可偏差范圍內(nèi)，高于或低于許可偏差范國(guó)都不可以

③DF與Q值：在溫度為25℃，頻率為120Hz條件下測(cè)試電解電容的損耗角正切，鋁電解電容接入電路后，如果內(nèi)部電阻增大，則其損耗角正切也相應(yīng)增大，電容的有效電容量降低，發(fā)熱量增大，導(dǎo)致工作電解液干涸，產(chǎn)品失效，損耗角正切越小越好。

電容的外觀于防爆槽

電容根據(jù)電流的大小和安裝需求的不同.有很多種形態(tài)的引線方式。有貼片型封裝，徑向引線型（直插）、軸向引線型、嵌入式型（牛角型）、焊接端子型、螺紋端子型。

鋁電解電容在超壓，反接，老化時(shí)都有可能發(fā)生爆炸，爆炸之后內(nèi)部的電解液噴射而出，形成爆漿，傳統(tǒng)鋁電解電容都有防爆槽（或稱為防爆閥），優(yōu)先從防爆槽爆炸，使壓力容易被釋放

對(duì)于容量小，耐壓低，爆炸起來(lái)沒(méi)有太大風(fēng)險(xiǎn)的鋁電解電容，會(huì)省去防爆槽的工序

最小電容計(jì)算公式

控制某一紋波電壓所需的最小電容的計(jì)算公式為

P為電容上消耗的功率；U為整流器輸出電壓的最大值和最小值；f為整流器輸出的脈動(dòng)頻率

鋁電解電容失效模式分析：

鋁電解電容常見(jiàn)的失效模式：有防爆槽開(kāi)裂，開(kāi)路，漏電流增大，漏液，短路，電容量下降，擊穿等。從失效機(jī)理看，使用條件對(duì)鋁電解電容的壽命有很大的影響。使用條件可分為環(huán)境條件和電條件，環(huán)境條件有溫度，濕度，氣壓，震動(dòng)等，其中溫度對(duì)鋁電解電容壽命的影響是最大的。電條件有電壓、紋波電流，充放電等。

應(yīng)用鋁電解電容時(shí)，需要考慮環(huán)境的散熱方式和散熱強(qiáng)度，電容與熱源的距離，電容的安裝方式，建議看數(shù)據(jù)手冊(cè)了解環(huán)境溫度對(duì)電容容量和壽命的影響。在電容的電條件比較好的情況下，可以直接利用溫度對(duì)鋁電解電容壽命進(jìn)行估算。

審核編輯 黃宇