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贴片铝电解电容(SMD Aluminum Electrolytic Capacitor )
全称:贴片铝电解电容器,简称:片式铝电解,片铝等。
主要规格尺寸,接公制标准分为:4*5.5mm, 5*5.5mm, 6.3*5.5mm, 6.3*7.7mm, 8*6.2mm, 8*10.2mm, 10*10.2mm, 10*12mm等。
220uf6.3v 贴片电容|SMD电容器|铝电解电容器|片式电容|片铝|片式铝电解电容器|贴片电容器
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铝电解电容器的构成:是由正箔. 负箔和电解纸卷成芯子,用引线引出正负极,含浸电解液后通过导针引出,再用铝壳和胶密密封起来。片式铝电解电容器体积虽然较小,但是因为通过电化学腐蚀后,电极箔的表面积被扩大了,且它的介质氧化膜非常薄,所以,片式铝电解电容器可以具有相对较大的电容量。
正确选用一颗贴片铝电解电容器产品,要注意的参数包括:电容量. 额定电压.温度. 寿命以及特性(比如高频低阻抗)的要求。。
0.47uF50v|50v 0.47uF 4*5.4 0.47uF63v|63v0.47uF 4*5.4 0.47 uF 100v|100v0.47uF 4*5.4
1uF50v|50v1uF 4*5.4 1uF63v|63v1uF 4*5.4 1uF 100v|100v1uF 6.3*5.4
2.2uF50v|50v 2.2uF 4*5.4 2.2uF63v|63v1uF 4*5.4 2.2 uF 100v|100v2.2uF 6.3*5.4
3.3uF35v|35v3.3uF 4*5.4 3.3uF50v|50v3.3uF 4*5.4 3.3uF63v|63v3.3uF 5*5.4
3.3uF100v|100v3.3uF 6.3*5.4
4.7uF25v|25v4.7uF 4*5.4 4.7uF35v|35v4.7uF 4*5.4 4.7uF50v|50v4.7uF 5*5.4 4.7uF63v|63v4.7uF 6.3*5.4 4.7uF100v|100v4.7uF 6.3*7.7
6.8uF25v|25v6.8uF 4*5.4 6.8uF35v|35v6.8uF 4*5.4 6.8uF50v|50v6.8uF 5*5.4 6.8uF63v|63v6.8uF 6.3*5.4 6.8uF100v|100v6.8uF 6.3*7.7
8.2uF25v|25v8.2uF 4*5.4 8.2uF35v|35v8.2uF 4*5.4 8.2uF50v|50v8.2uF 5*5.4 8.2uF63v|63v8.2uF 6.3*5.4 8.2uF100v|100v8.2uF 6.3*7.7
10uF16v|16v10uF 4*5.4 10uF25v|25v10uF 4*5.4 10uF35v|35v10uF 4*5.4 10uF50v|50v10uF 6.3*5.4 10uF63v|63v10uF 6.3*5.4 10uF100v|100v10uF 6.3*7.7
22uF6.3v|6.3v22uF 4*5.4 22uF10v|10v22uF 4*5.4 22uF16v|16v22uF 4*5.4 22uF25v|25v22uF 5*5.4 22uF35v|35v22uF 6.3*5.4 22uF50v|50v22uF 6.3*5.4 22uF63v|63v22uF 6.3*7.7 22uF220v|220v22uF 8*10.2
33uF6.3v|6.3v33uF 4*5.4 33uF10v|10v33uF 4*5.4 33uF16v|16v33uF 5*5.4 33uF25v|25v33uF 5*5.4 33uF35v|35v33uF 6.3*5.4 33uF50v|50v33uF 6.3*7.7 33uF63v|63v33uF 8*10.2 33uF330v|330v33uF 10*10.2
47uF6.3v|6.3v47uF 4*5.4 47uF10v|10v47uF 5*5.4 47uF16v|16v47uF 5*5.4 47uF25v|25v47uF 6.3*5.4 47uF35v|35v47uF 6.3*5.4 47uF50v|50v47uF 6.3*7.7 47uF63v|63v47uF 8*10.2 47uF470v|470v47uF 10*10.2
68uF6.3v|6.3v68uF 5*5.4 68uF10v|10v68uF 6.3*5.4 68uF16v|16v68uF 6.3*5.4 68uF25v|25v68uF 8*6.5 68uF35v|35v68uF 8*6.5 68uF50v|50v68uF 8*10.2 68uF63v|63v68uF 10*10.2 68uF680v|680v68uF 10*10.2
82uF6.3v|6.3v82uF 5*5.4 82uF10v|10v82uF 6.3*5.4 82uF16v|16v82uF 6.3*5.4 82uF25v|25v82uF 8*6.5 82uF35v|35v82uF 8*6.5 82uF50v|50v82uF 8*10.2 82uF63v|63v82uF 10*10.2 82uF820v|820v82uF 10*10.2
100uF6.3v|6.3v100uF 5*5.4 100uF10v|10v100uF 6.3*5.4 100uF16v|16v100uF 6.3*5.4 100uF25v|25v100uF 6.3*7.7 100uF35v|35v100uF 6.3*7.7 100uF50v|50v100uF 8*10.2 100uF63v|63v100uF 10*10.2
150uF6.3v|6.3v150uF 6.3*5.4 150uF10v|10v150uF 6.3*5.4 150uF16v|16v150uF 6.3*7.7 1220uF6.3v|6.3v220uF 6.3*5.4 220uF10v|10v220uF 6.3*7.7 220uF16v|16v220uF 6.3*7.7 220uF25v|25v220uF 8*10.2 220uF35v|35v220uF 8*10.2 220uF50v|50v220uF 10*10.2
50uF25v|25v150uF 8*10.2 150uF35v|35v150uF 8*10.2 150uF50v|50v150uF 10*10.2
330uF6.3v|6.3v330uF 6.3*7.7 330uF10v|10v330uF 8*10.2 330uF16v|16v330uF 8*10.2 330uF25v|25v330uF 10*10.2 330uF35v|35v330uF 10*10.2
470uF6.3v|6.3v470uF 6.3*7.7 470uF10v|10v470uF 8*10.2 470uF16v|16v470uF 8*10.2 470uF25v|25v470uF 10*10.2
680uF6.3v|6.3v680uF 8*10.2 680uF10v|10v680uF 10*10.2 680uF16v|16v680uF 10*10.2
820uF6.3v|6.3v820uF 8*10.2 820uF10v|10v820uF 10*10.2 820uF16v|16v820uF 10*10.2
1000uF6.3v|6.3v1000uF 8*10.2 1000uF10v|10v1000uF 10*10.2 1000uF16v|16v1000uF 10*10.2
1500uF6.3v|6.3v1000uF 10*10.2
capsun牌电容作为中国特种大型高压铝电解电容器的制造商,透过专利技术的应用让您品质上使用更无忧。
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电解电容的内部结构
铝电解电容内部结构图 以上是OST(东莞荣誉电子厂)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:
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关键部件,一些国内公司还无法做到。我们可以看出,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。
电解电容的八个基本参数详解[一]
参数一:电容值
电容值C=Q/U。
要计算主板CPU供电部位对电容容量的需求,使用如下公式:
C = I/(∆V/∆t)
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话,就要求要7颗1500μf的电容并联使用。
参数二:耐压值
耐压值是表示电容+/-极之间的最大压差,如果出现过压现象,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以上就一般不会出问题,前提是电容极性不得插反!
参数三:损耗正切值
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。
参数四:ESR
ESR即Equivalent Series Resistance(等效串联电阻),主板CPU供电部分都是用的LOW ESR的电容,主板的CPU输入电容的ESR的要求值可根据以下公式计算:
而INTEL Pentium 4处理器的要求是取3.06GHz CPU ICC=65.4A 。则根据公式(1)、(2)可以得到最大ΔVTRAN=148.1mV。根据公式可以得到RCESR/NC=2.26mΩ (全文摘自www.pcpop.com,有修改),当电容个数达到7个时,要求的电容ESR值为 2.26X7=17.4mΩ。 常用的高品质电容ESR参数也才13 mΩ,如RUBYCON的MBZ系列的电容,ESR值在100KHZ的测试条件下标准值为13 mΩ。雷同的还有TAICON的HI系列,SAMXON(OST及松下等公司的电容代工厂)的GD系列。
电容爆浆
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。
参数五:纹波电流
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。
从公式I=U/R可以看出,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)显得尤为重要,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。
参数六:耐温值
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利于延长电容的工作寿命。
参数七:漏电流
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。
参数八:电容寿命
电容寿命计算公式为
这是正常使用下电容的寿命公式,Lo=2000小时。
上图是TAICON的LOW ESR电容HI系列参数要求
电容的寿命跟工作温度有很大的关系,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。
铝电解液电容的制造过程
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。
贴片铝电解液电容是显卡上最常见的电容
贴片铝电解液电容的制造过程包括九个步骤,我们就按顺序逐一为大家讲解:
第一步:铝箔的腐蚀。
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,使其表面形成凹凸不平的形状,这样能够增大7~8倍的表面积。普通铝箔一平方米的价格在10元人民币左右,而经过这道工艺之后,它的价格将升到40~50元/平米。电化腐蚀的工艺是比较复杂的,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。我们国家目前在这方面的制造工艺还不够成熟,因此用于制造电容的经过电化腐蚀的铝箔目前还主要依赖进口。
第二步:氧化膜形成工艺。
铝箔经过电化腐蚀后,就要使用化学办法,将其表面氧化成三氧化二铝——也就是铝电解电容的介质。在氧化之后,要仔细检查三氧化二铝的表面,看是否有斑点或者龟裂,将不合格的排除在外。
第三步:铝箔的切割。
这个步骤很容易理解。就是把一整块铝箔,切割成若干小块,使其适合电容制造的需要。
第四步:引线的铆接。
电容外部的引脚并不是直接连到电容内部,而是通过内引线与电容内部连接的。因此,在这一步当中我们就需要将阳极和阴极的内引线,与电容的外引线通过超声波键合法连接在一起。外引线通常采用镀铜的铁线或者氧化铜线以减少电阻,而内引线则直接采用铝线与铝箔直接相连。大家注意这些小小的步骤无一不对精密加工要求很高。
第五步:电解纸的卷绕。
电容中的电解液并非直接灌进电容,呈液态浸泡住铝箔,而是通过吸附了电解液的电解纸与铝箔层层贴合。这当中,选用的电解纸与普通纸张的配方有些不同,是呈微孔状的,纸的表面不能有杂质,否则将影响电解液的成分与性能。而这一步,就是将没有吸附电解液的电解纸,和铝箔贴在一块,然后卷进电容外壳,使铝箔和电解纸形成类似“101010” 的间隔状态。
第六步:电解液的浸渍。
当电解纸卷绕完毕之后,就将电解液灌进去,使电解液浸渍到电解纸上。随着电解液配方的改进以及电解纸制造技术的提升,如今铝电解液电容的ESR值也逐渐得以提升,变成以前的若干分之一。
第七步:装配。
这一步就是将电容外面的铝壳装配上,同时连接外引线,电容到这时已经基本成型了。
第八步:卷边。
如果是那种“包皮”电容,就需要经过这一步,将电容外面包覆的PVC膜套在电容铝壳外面。不过如今使用PVC膜的电容已经越来越少,主要原因在于这种材料并不符合环保的趋势,而和性能表现没有太大关系。
第九步:组合装配。
如果是直插封装,就不需要经过这步
这是贴片铝电解电容制造的最后一步。这一步就是将SMT贴片封装工艺所需要的黑色塑料底板元件装在电容底部。对元件的要求,首先是密封效果要好;第二是耐热性能要好;第三还要具备耐化学性,不能和电容内部的电解液一类物质产生化学反应。这块小塑料板叫做“端子板”,其制造精度要求是非常高,因为一旦大小不合适,要么影响电容的密封性(过小),或者阻挡PCB上电容附近其它元件的装配(过大)。
钽二氧化锰电容的制造过程
板卡上除了常见的贴片铝电解液电容外,偶尔还会出现比其更加高档的钽二氧化锰电容,也就是我们熟悉的钽电容。钽二氧化锰电容的外观呈立方体,体积较小,与体积相对偏大,且外观为圆筒状的铝电解液电容截然不同。不仅是外观,钽二氧化锰电容的内部结构也和铝电解液电容不一样。那么,这种电容又是如何制造出来的呢?
钽电容是“高档的象征”
可以说将二氧化锰作为阴极的钽二氧化锰电容的制造过程,比将固体聚合物作为阴极的电容还要复杂。因为PPY和PEDT这类固体聚合物,只需要直接放置入电容内部,而钽二氧化锰电容内部的二氧化锰,由于溶解性较差,熔点较高,无法预先紧密贴合,所以只能用硝酸锰热分解生成。
制造钽电容首先需要高纯度的钽粉。其纯度至少应该在99.9%以上,目前这方面能达到的最高工艺是99.9999%。首先,将钽粉和有机溶剂掺杂在一起,按照一定的形状加压成形,同时埋入钽引线。
然后,在2000度以上的真空高温环境下,将掺杂有机溶剂的钽粉在真空中进行烧结变成类似于海绵的状态,同时和引线真正地融合在一起。(一定要保证真空环境,杜绝氧气,因为钽的熔点非常高,低于2000度无法熔化,而在2000度时,钽会和氧气发生剧烈反应,也就是爆炸 所以一定不能有氧气混入)
接下来就要把烧结以后的海绵状的钽进行氧化而得到介质——五氧化二钽。这一步是将海绵状的钽,泡在磷酸溶液里面电解,氧化后表面即生成五氧化二钽。五氧化二钽的介电常数非常高,在27左右,性能高于铝电解电容的三氧化二铝介质(介电常数7左右)。
然后就是阴极材质——二氧化锰的生成。这一环节,是将液态的硝酸锰加入钽块,然后将其在水蒸汽(催化剂)环境中进行热分解,分别成二氧化锰与二氧化氮。为了使氧化膜能够真正完全黏附在二氧化锰上,这道工序要进行好几次(掺入,分解,再掺入……)。硝酸锰吸附性好,生成的二氧化锰可以完全吸附在海面状钽块内部的无数个小孔当中。假如这里直接使用固体的二氧化锰,就无法达到这种效果,这就是为什么二氧化锰只能在制造过程中得到的原因。假如使用PPY/PEDT等固体聚合物,因其溶点很低,就可以直接将其熔解然后放进去。
最后要将银粉和石墨涂在二氧化锰的表面上,减少它的ESR,增强它的导电性。这一步骤看似简单,但实际也非常重要。尤其是涂层的厚薄要均匀,密度要大,否则对降低ESR帮助不大。另外使用PPY/PEDT做阴极的时候,也同样要施行这一道工序。此过程也要反复进行好多遍才可以
如此这般,钽二氧化锰电容内部的那颗“芯”就已经制作完成了。对于一些LOW ESR的高档钽二氧化锰/钽固体聚合物电容而言,厂商往往会先做好几个“芯”,然后将其并联在一起,封装成一个电容,这样其ESR值会很低,性能更加出色,当然价格也不便宜。
最后就是一些安装的工序。首先加入外引线,然后用环氧树脂进行封装。钽电容从外观上看一般有黄色和黑色两种,而它们都是环氧树脂。环氧树脂的绝缘性、机械强度、耐湿性很好,比使用铝作为外壳的失效性更低。不过铝电容也可以使用环氧树脂封装,这种铝电容的外观和钽电容是差不多的,这我们在上一篇文章里已经提到过,因此大家不能单凭外观来判断电容的阳极材质。
陶瓷电容经常出现在CPU、GPU等高频设备上
有一些朋友分不清钽电容和陶瓷电容有什么区别。其实很简单,钽电容的外壳,采用的是不导电的环氧树脂,而陶瓷电容的外壳采用的则是导电的金属。
衡量电容性能的几个重要性能参数
在熟知电容的制造全过程,了解了电容的基本构造和原理之后,我们就将面临一个新的问题——如何从参数上判断电容品质的好坏?只有掌握了这一方法,我们才能以不变应万变,即使对电容的种类和品牌本身不了解,也能通过几个参数迅速判断出其性能档次。
关于电容的参数,我们将其分为“看得到的”和“看不到的”。所谓“看得到的”,就是印在电容表面的一些基本参数,这些参数在我们看到一颗电容之后往往可以直接得知。例如电容的容量(比如“470μF”等等)、容量偏差范围、耐温范围、电压值(比如“16V”)。
所谓“看不到的”参数,就是我们需要根据电容的型号来查询的参数。例如我们常说的ESR值,如今已成为区别电容性能的重要参数,而我们在电容上是看不到这个参数的,我们得去相关的网站通过电容的型号来查询。类似的参数还有不少,其中包括如下一些:
1.ESR值;
2.能够耐受的涟波电流值;
3.温度特性;
4.损耗角的正切(TAN),相当于无功功率和有功功率的比值,这个值跟电容的品质以及发热量有关系,这个值越小电容性能越好。
5.漏电流值:无论绝缘体多大,总是会有细微的电流漏过电容,这个值则代表具体漏过的多少。
此外,ESL特性也是电容的性能指标之一。但是随着电容技术的发展,现在的高档电解电容,其ESL特性一般都很好,到10MHz、20MHz以上的时候往往才能体现出区别,因此也就失去了比较的意义。
电容ESR的意义 ESR缘何重要?
首先来说ESR。ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数,很多电子元器件都强调“LOW ESR”这一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我们如何正确理解LOW ESR的实际意义呢?由于现在电子技术的发展,供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势,例如INTEL、AMD的最新款CPU,电压均小于2V,相比以前动辄3、4V的电压要低得多。但是,另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增,需求的功耗却是有增无减,因此按P=UI的公式来计算,这些设备对电流的要求就越来越高了。
例如两颗功耗同样是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。那么,前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A 左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A ,达到了前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下,假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围,那么就会产生比以往更高的涟波电压(理想的输出直流电压应该是一条水平线,而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷)。
此外,即使是相同的涟波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言,0.2V涟波电压所占比例较小,还不足以形成致命的影响,但是对于1.8V的CPU而言,同样是0.2V的涟波电压,其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。
那么ESR值与涟波电压的关系何在呢?我们可以用以下公式表示:
V=R(ESR)×I
这个公式中的V就表示涟波电压,而R表示电容的ESR,I表示电流。可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高,采用更低ESR值的电容是势在必行。这就是为什么如今的板卡等硬件设备上所用的电容,越来越强调LOW ESR的缘故。
上图就是一个典型的滤波电路。其中的SW IC相当开关电源,将输入的5V直流电转换为3.3V直流电。而电路的L/C部分则构成电路的低通滤波器,目的就是尽量滤去直流电中的涟波电压。
而上图的表格则表明了,在L/C部分使用不同种类电容的情况下,这个电路中涟波电压的表现情况。可以看出,具有LOW ESR性能的铝固体聚合物导体电容(左边),其消除涟波电压的性能最强,钽二氧化锰电容(右边)性能次之,铝电解液电容(中间)表现最差。同时最后的数值还将受温度影响,这点我们还将在后面详细说明。
温度与电容性能的密切关系
电容的性能并非一成不变,而是会受到环境的影响,而对电容影响最大的就是温度。而在不同种类的电容当中,采用电解液作为阴极材质的电容例如铝电解液电容,受温度影响又最为明显。因为在不同种类的阴极,例如电解液、二氧化锰、固体聚合物导体当中,只有电解液采用离子导电方式,而其余几种均采用电子导电方式。对于离子导电而言,温度越高,其离子活动越强,电离程度也越强。因此,在温度不超过额定限度的前提下,电解液电容在高温状态下的性能要比低温状态下更好。
上图代表25摄氏度下,三种电容降低涟波电压的能力(电路可以以上一章节中的电路图为参考)。其中第一个表格所使用的OSCON SVP铝固体聚合物导体电容(1颗,100μF,ESR=40毫欧姆) ),第二个表格所使用的是低阻抗铝电解液电容(3颗并联),第三个表格使用的是低阻抗钽电容(2颗并联)。
从表格中可以看出,在25摄氏度的常温状态下,三者所产生的涟波电压分别是22.8/23.8/24.8mV。也就是说,1颗铝固体聚合物导体电容,在25摄氏度下降低涟波电压的能力,大致相当于2颗钽电容和3颗铝电解液电容。
上图同样是这三种电容,同一电路,在70摄氏度下降低涟波电压的表现。可以看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能改变都不大,依然保持在24~25mV左右,但是3颗铝电解液电容并联下的涟波电压降低到了16.4mV,这时只需要并联两颗这种电容,即可达到25摄氏度状态下的25mV左右水平,其性能提升巨大。
下面我们就要看低温环境下这三种电容的表现了。上图是在零下20摄氏度下三种电容的成绩。可以看出,在低温环境下,铝电解液电容的性能降低得非常厉害。3颗并联状态下的涟波电压由25摄氏度下的23.8mV猛增到了57.6mV。要将涟波电压降低到和25摄氏度相同的数值,需要并联7颗这种电容。相比之下我们还能看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能,无论是在25度、70度还是-20度环境下,其波动都不大。
从以上分析我们不难看出,铝电解液电容的ESR值受温度影响是极其明显的。上面的图表则直接画出了不同种类电容,在不同温度状态下的ESR曲线。其中铝电解液电容(蓝色线)随温度(Y轴)的增加,ESR值(X轴)降低明显。而铝固体聚合物导体电容(紫色线)和钽电容(绿色线)以及高档陶瓷电容(红色线)则近似于直线,其ESR值受温度影响不大。而普通陶瓷电容(粉红线)则受温度影响较大。
这里需要说明的是,上表中用做比较的铝固体聚合物导体电容,其容量较小(只有100μF),而且ESR并不太低(40毫欧)。如换上大容量,ESR更低的同类产品,最终性能表现将更加突出。
如何计算电容寿命
在电容的表面,会标明一个温度数据,例如125等等。这个温度,代表着该电容所能承受的最高温度,在这一最高温度下,电容一般只能保证正常工作1000个小时左右。而通过这个温度数值,我们可以使用公式计算出该电容在其它不同温度环境下的寿命。
铝固体聚合物导体电容的计算公式:
L2=L1×10^[(t1-t2)/20](方括号内的算式结果作为10的幂,下同)
其中L2表示实际使用中电容的寿命,单位为小时、L1表示最高温度下的寿命(1000小时)、T1代表该电容所标明的最高工作温度(例如上面所说的125)、T2代表实际使用的温度(例如85度等等)。
假设一颗最高工作温度为125度的铝固体聚合物导体电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x10的2次方=100000小时,也就是说大约能工作11年左右。
铝电解液电容的计算公式:
L2=L1×2^[(t1-t2)/10]
假设一颗最高工作温度为125度的铝电解液电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x2的4次方=16000小时,也就是说大约只有不到2年。
東莞荣誉電子有限公司是一家集研發、生產、銷售及服務為一體的、东莞荣誉电子有限公司全国免费电话接入:13427820351传真Fax:86-0769-85359269高科技電容器生產企業,專項致力於為客戶提供專業的電容器產品解決方案,產品廣泛應用於LED顯示幕系統集成、汽車電子,安防領域.消費電子,通信設備.工業控制,等行業.
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贴片铝电解电容(SMD Aluminum Electrolytic Capacitor )
全称:贴片铝电解电容器,简称:片式铝电解,片铝等。
主要规格尺寸,接公制标准分为:4*5.5mm, 5*5.5mm, 6.3*5.5mm, 6.3*7.7mm, 8*6.2mm, 8*10.2mm, 10*10.2mm, 10*12mm等。
220uf6.3v 贴片电容|SMD电容器|铝电解电容器|片式电容|片铝|片式铝电解电容器|贴片电容器
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铝电解电容器的构成:是由正箔. 负箔和电解纸卷成芯子,用引线引出正负极,含浸电解液后通过导针引出,再用铝壳和胶密密封起来。片式铝电解电容器体积虽然较小,但是因为通过电化学腐蚀后,电极箔的表面积被扩大了,且它的介质氧化膜非常薄,所以,片式铝电解电容器可以具有相对较大的电容量。
正确选用一颗贴片铝电解电容器产品,要注意的参数包括:电容量. 额定电压.温度. 寿命以及特性(比如高频低阻抗)的要求。。
0.47uF50v|50v 0.47uF 4*5.4 0.47uF63v|63v0.47uF 4*5.4 0.47 uF 100v|100v0.47uF 4*5.4
1uF50v|50v1uF 4*5.4 1uF63v|63v1uF 4*5.4 1uF 100v|100v1uF 6.3*5.4
2.2uF50v|50v 2.2uF 4*5.4 2.2uF63v|63v1uF 4*5.4 2.2 uF 100v|100v2.2uF 6.3*5.4
3.3uF35v|35v3.3uF 4*5.4 3.3uF50v|50v3.3uF 4*5.4 3.3uF63v|63v3.3uF 5*5.4
3.3uF100v|100v3.3uF 6.3*5.4
4.7uF25v|25v4.7uF 4*5.4 4.7uF35v|35v4.7uF 4*5.4 4.7uF50v|50v4.7uF 5*5.4 4.7uF63v|63v4.7uF 6.3*5.4 4.7uF100v|100v4.7uF 6.3*7.7
6.8uF25v|25v6.8uF 4*5.4 6.8uF35v|35v6.8uF 4*5.4 6.8uF50v|50v6.8uF 5*5.4 6.8uF63v|63v6.8uF 6.3*5.4 6.8uF100v|100v6.8uF 6.3*7.7
8.2uF25v|25v8.2uF 4*5.4 8.2uF35v|35v8.2uF 4*5.4 8.2uF50v|50v8.2uF 5*5.4 8.2uF63v|63v8.2uF 6.3*5.4 8.2uF100v|100v8.2uF 6.3*7.7
10uF16v|16v10uF 4*5.4 10uF25v|25v10uF 4*5.4 10uF35v|35v10uF 4*5.4 10uF50v|50v10uF 6.3*5.4 10uF63v|63v10uF 6.3*5.4 10uF100v|100v10uF 6.3*7.7
22uF6.3v|6.3v22uF 4*5.4 22uF10v|10v22uF 4*5.4 22uF16v|16v22uF 4*5.4 22uF25v|25v22uF 5*5.4 22uF35v|35v22uF 6.3*5.4 22uF50v|50v22uF 6.3*5.4 22uF63v|63v22uF 6.3*7.7 22uF220v|220v22uF 8*10.2
33uF6.3v|6.3v33uF 4*5.4 33uF10v|10v33uF 4*5.4 33uF16v|16v33uF 5*5.4 33uF25v|25v33uF 5*5.4 33uF35v|35v33uF 6.3*5.4 33uF50v|50v33uF 6.3*7.7 33uF63v|63v33uF 8*10.2 33uF330v|330v33uF 10*10.2
47uF6.3v|6.3v47uF 4*5.4 47uF10v|10v47uF 5*5.4 47uF16v|16v47uF 5*5.4 47uF25v|25v47uF 6.3*5.4 47uF35v|35v47uF 6.3*5.4 47uF50v|50v47uF 6.3*7.7 47uF63v|63v47uF 8*10.2 47uF470v|470v47uF 10*10.2
68uF6.3v|6.3v68uF 5*5.4 68uF10v|10v68uF 6.3*5.4 68uF16v|16v68uF 6.3*5.4 68uF25v|25v68uF 8*6.5 68uF35v|35v68uF 8*6.5 68uF50v|50v68uF 8*10.2 68uF63v|63v68uF 10*10.2 68uF680v|680v68uF 10*10.2
82uF6.3v|6.3v82uF 5*5.4 82uF10v|10v82uF 6.3*5.4 82uF16v|16v82uF 6.3*5.4 82uF25v|25v82uF 8*6.5 82uF35v|35v82uF 8*6.5 82uF50v|50v82uF 8*10.2 82uF63v|63v82uF 10*10.2 82uF820v|820v82uF 10*10.2
100uF6.3v|6.3v100uF 5*5.4 100uF10v|10v100uF 6.3*5.4 100uF16v|16v100uF 6.3*5.4 100uF25v|25v100uF 6.3*7.7 100uF35v|35v100uF 6.3*7.7 100uF50v|50v100uF 8*10.2 100uF63v|63v100uF 10*10.2
150uF6.3v|6.3v150uF 6.3*5.4 150uF10v|10v150uF 6.3*5.4 150uF16v|16v150uF 6.3*7.7 1220uF6.3v|6.3v220uF 6.3*5.4 220uF10v|10v220uF 6.3*7.7 220uF16v|16v220uF 6.3*7.7 220uF25v|25v220uF 8*10.2 220uF35v|35v220uF 8*10.2 220uF50v|50v220uF 10*10.2
50uF25v|25v150uF 8*10.2 150uF35v|35v150uF 8*10.2 150uF50v|50v150uF 10*10.2
330uF6.3v|6.3v330uF 6.3*7.7 330uF10v|10v330uF 8*10.2 330uF16v|16v330uF 8*10.2 330uF25v|25v330uF 10*10.2 330uF35v|35v330uF 10*10.2
470uF6.3v|6.3v470uF 6.3*7.7 470uF10v|10v470uF 8*10.2 470uF16v|16v470uF 8*10.2 470uF25v|25v470uF 10*10.2
680uF6.3v|6.3v680uF 8*10.2 680uF10v|10v680uF 10*10.2 680uF16v|16v680uF 10*10.2
820uF6.3v|6.3v820uF 8*10.2 820uF10v|10v820uF 10*10.2 820uF16v|16v820uF 10*10.2
1000uF6.3v|6.3v1000uF 8*10.2 1000uF10v|10v1000uF 10*10.2 1000uF16v|16v1000uF 10*10.2
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capsun牌电容作为中国特种大型高压铝电解电容器的制造商,透过专利技术的应用让您品质上使用更无忧。
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电解电容的内部结构
NO |
部件 |
所用材料 |
供应商 |
1 |
LEAD LINE(外引线) |
TINNED CP WIRE |
KOJOKU |
2 |
TERMINAL(内引线) |
ALUMINUM WIRE |
KOHOKU |
3 |
RUBBER SEAL(胶封) |
IIR/EPT |
QIANG AN |
4 |
AL-FOIL(+)(铝箔) |
FORMED ALUMINUM FOIL |
MASTUSHITA,JCC |
5 |
AL-FOIL(-)(铝箔) |
ETCHED/FORMED ALUMINUM FOIL |
GUAN YE |
6 |
CASE(电容外壳) |
ALUMINUM CASE |
XING YU |
7 |
SLEEVE(塑料外皮) |
PVC |
QI YUAN YIN LIN |
8 |
SEPARATOR(电解纸) |
ELECTROLYTE PAPER |
DA FU |
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关键部件,一些国内公司还无法做到。我们可以看出,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。
电解电容的八个基本参数详解[一]
参数一:电容值
电容值C=Q/U。
要计算主板CPU供电部位对电容容量的需求,使用如下公式:
C = I/(∆V/∆t)
假如CPU的电流I为
参数二:耐压值
耐压值是表示电容+/-极之间的最大压差,如果出现过压现象,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以上就一般不会出问题,前提是电容极性不得插反!
参数三:损耗正切值
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。
参数四:ESR
ESR即Equivalent Series Resistance(等效串联电阻),主板CPU供电部分都是用的LOW ESR的电容,主板的CPU输入电容的ESR的要求值可根据以下公式计算:
而INTEL Pentium 4处理器的要求是取3.06GHz CPU ICC=
电容爆浆
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。
参数五:纹波电流
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。
从公式I=U/R可以看出,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)显得尤为重要,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。
参数六:耐温值
电解电容一般耐温值有
参数七:漏电流
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。
参数八:电容寿命
电容寿命计算公式为
Lx=Lo X 2【to-(tx+ Δ t)】/10 |
这是正常使用下电容的寿命公式,Lo=2000小时。
上图是TAICON的LOW ESR电容HI系列参数要求
电容的寿命跟工作温度有很大的关系,通常所说的2000小时的工作寿命,是指电容在工作温度下,如
铝电解液电容的制造过程
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。
贴片铝电解液电容是显卡上最常见的电容
贴片铝电解液电容的制造过程包括九个步骤,我们就按顺序逐一为大家讲解:
第一步:铝箔的腐蚀。
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,使其表面形成凹凸不平的形状,这样能够增大7~8倍的表面积。普通铝箔一平方米的价格在10元人民币左右,而经过这道工艺之后,它的价格将升到40~50元/平米。电化腐蚀的工艺是比较复杂的,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。我们国家目前在这方面的制造工艺还不够成熟,因此用于制造电容的经过电化腐蚀的铝箔目前还主要依赖进口。
第二步:氧化膜形成工艺。
铝箔经过电化腐蚀后,就要使用化学办法,将其表面氧化成三氧化二铝——也就是铝电解电容的介质。在氧化之后,要仔细检查三氧化二铝的表面,看是否有斑点或者龟裂,将不合格的排除在外。
第三步:铝箔的切割。
这个步骤很容易理解。就是把一整块铝箔,切割成若干小块,使其适合电容制造的需要。
第四步:引线的铆接。
电容外部的引脚并不是直接连到电容内部,而是通过内引线与电容内部连接的。因此,在这一步当中我们就需要将阳极和阴极的内引线,与电容的外引线通过超声波键合法连接在一起。外引线通常采用镀铜的铁线或者氧化铜线以减少电阻,而内引线则直接采用铝线与铝箔直接相连。大家注意这些小小的步骤无一不对精密加工要求很高。
第五步:电解纸的卷绕。
电容中的电解液并非直接灌进电容,呈液态浸泡住铝箔,而是通过吸附了电解液的电解纸与铝箔层层贴合。这当中,选用的电解纸与普通纸张的配方有些不同,是呈微孔状的,纸的表面不能有杂质,否则将影响电解液的成分与性能。而这一步,就是将没有吸附电解液的电解纸,和铝箔贴在一块,然后卷进电容外壳,使铝箔和电解纸形成类似“
第六步:电解液的浸渍。
当电解纸卷绕完毕之后,就将电解液灌进去,使电解液浸渍到电解纸上。随着电解液配方的改进以及电解纸制造技术的提升,如今铝电解液电容的ESR值也逐渐得以提升,变成以前的若干分之一。
第七步:装配。
这一步就是将电容外面的铝壳装配上,同时连接外引线,电容到这时已经基本成型了。
第八步:卷边。
如果是那种“包皮”电容,就需要经过这一步,将电容外面包覆的PVC膜套在电容铝壳外面。不过如今使用PVC膜的电容已经越来越少,主要原因在于这种材料并不符合环保的趋势,而和性能表现没有太大关系。
第九步:组合装配。
如果是直插封装,就不需要经过这步
这是贴片铝电解电容制造的最后一步。这一步就是将SMT贴片封装工艺所需要的黑色塑料底板元件装在电容底部。对元件的要求,首先是密封效果要好;第二是耐热性能要好;第三还要具备耐化学性,不能和电容内部的电解液一类物质产生化学反应。这块小塑料板叫做“端子板”,其制造精度要求是非常高,因为一旦大小不合适,要么影响电容的密封性(过小),或者阻挡PCB上电容附近其它元件的装配(过大)。
钽二氧化锰电容的制造过程
板卡上除了常见的贴片铝电解液电容外,偶尔还会出现比其更加高档的钽二氧化锰电容,也就是我们熟悉的钽电容。钽二氧化锰电容的外观呈立方体,体积较小,与体积相对偏大,且外观为圆筒状的铝电解液电容截然不同。不仅是外观,钽二氧化锰电容的内部结构也和铝电解液电容不一样。那么,这种电容又是如何制造出来的呢?
钽电容是“高档的象征”
可以说将二氧化锰作为阴极的钽二氧化锰电容的制造过程,比将固体聚合物作为阴极的电容还要复杂。因为PPY和PEDT这类固体聚合物,只需要直接放置入电容内部,而钽二氧化锰电容内部的二氧化锰,由于溶解性较差,熔点较高,无法预先紧密贴合,所以只能用硝酸锰热分解生成。
制造钽电容首先需要高纯度的钽粉。其纯度至少应该在99.9%以上,目前这方面能达到的最高工艺是99.9999%。首先,将钽粉和有机溶剂掺杂在一起,按照一定的形状加压成形,同时埋入钽引线。
然后,在2000度以上的真空高温环境下,将掺杂有机溶剂的钽粉在真空中进行烧结变成类似于海绵的状态,同时和引线真正地融合在一起。(一定要保证真空环境,杜绝氧气,因为钽的熔点非常高,低于2000度无法熔化,而在2000度时,钽会和氧气发生剧烈反应,也就是爆炸 所以一定不能有氧气混入)
接下来就要把烧结以后的海绵状的钽进行氧化而得到介质——五氧化二钽。这一步是将海绵状的钽,泡在磷酸溶液里面电解,氧化后表面即生成五氧化二钽。五氧化二钽的介电常数非常高,在27左右,性能高于铝电解电容的三氧化二铝介质(介电常数7左右)。
然后就是阴极材质——二氧化锰的生成。这一环节,是将液态的硝酸锰加入钽块,然后将其在水蒸汽(催化剂)环境中进行热分解,分别成二氧化锰与二氧化氮。为了使氧化膜能够真正完全黏附在二氧化锰上,这道工序要进行好几次(掺入,分解,再掺入……)。硝酸锰吸附性好,生成的二氧化锰可以完全吸附在海面状钽块内部的无数个小孔当中。假如这里直接使用固体的二氧化锰,就无法达到这种效果,这就是为什么二氧化锰只能在制造过程中得到的原因。假如使用PPY/PEDT等固体聚合物,因其溶点很低,就可以直接将其熔解然后放进去。
最后要将银粉和石墨涂在二氧化锰的表面上,减少它的ESR,增强它的导电性。这一步骤看似简单,但实际也非常重要。尤其是涂层的厚薄要均匀,密度要大,否则对降低ESR帮助不大。另外使用PPY/PEDT做阴极的时候,也同样要施行这一道工序。此过程也要反复进行好多遍才可以
如此这般,钽二氧化锰电容内部的那颗“芯”就已经制作完成了。对于一些LOW ESR的高档钽二氧化锰/钽固体聚合物电容而言,厂商往往会先做好几个“芯”,然后将其并联在一起,封装成一个电容,这样其ESR值会很低,性能更加出色,当然价格也不便宜。
最后就是一些安装的工序。首先加入外引线,然后用环氧树脂进行封装。钽电容从外观上看一般有黄色和黑色两种,而它们都是环氧树脂。环氧树脂的绝缘性、机械强度、耐湿性很好,比使用铝作为外壳的失效性更低。不过铝电容也可以使用环氧树脂封装,这种铝电容的外观和钽电容是差不多的,这我们在上一篇文章里已经提到过,因此大家不能单凭外观来判断电容的阳极材质。
陶瓷电容经常出现在CPU、GPU等高频设备上
有一些朋友分不清钽电容和陶瓷电容有什么区别。其实很简单,钽电容的外壳,采用的是不导电的环氧树脂,而陶瓷电容的外壳采用的则是导电的金属。
衡量电容性能的几个重要性能参数
在熟知电容的制造全过程,了解了电容的基本构造和原理之后,我们就将面临一个新的问题——如何从参数上判断电容品质的好坏?只有掌握了这一方法,我们才能以不变应万变,即使对电容的种类和品牌本身不了解,也能通过几个参数迅速判断出其性能档次。
关于电容的参数,我们将其分为“看得到的”和“看不到的”。所谓“看得到的”,就是印在电容表面的一些基本参数,这些参数在我们看到一颗电容之后往往可以直接得知。例如电容的容量(比如“470μF”等等)、容量偏差范围、耐温范围、电压值(比如“16V”)。
所谓“看不到的”参数,就是我们需要根据电容的型号来查询的参数。例如我们常说的ESR值,如今已成为区别电容性能的重要参数,而我们在电容上是看不到这个参数的,我们得去相关的网站通过电容的型号来查询。类似的参数还有不少,其中包括如下一些:
1.ESR值;
2.能够耐受的涟波电流值;
3.温度特性;
4.损耗角的正切(TAN),相当于无功功率和有功功率的比值,这个值跟电容的品质以及发热量有关系,这个值越小电容性能越好。
5.漏电流值:无论绝缘体多大,总是会有细微的电流漏过电容,这个值则代表具体漏过的多少。
此外,ESL特性也是电容的性能指标之一。但是随着电容技术的发展,现在的高档电解电容,其ESL特性一般都很好,到10MHz、20MHz以上的时候往往才能体现出区别,因此也就失去了比较的意义。
电容ESR的意义 ESR缘何重要?
首先来说ESR。ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数,很多电子元器件都强调“LOW ESR”这一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我们如何正确理解LOW ESR的实际意义呢?由于现在电子技术的发展,供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势,例如INTEL、AMD的最新款CPU,电压均小于2V,相比以前动辄3、4V的电压要低得多。但是,另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增,需求的功耗却是有增无减,因此按P=UI的公式来计算,这些设备对电流的要求就越来越高了。
例如两颗功耗同样是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。那么,前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在
此外,即使是相同的涟波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言,0.2V涟波电压所占比例较小,还不足以形成致命的影响,但是对于1.8V的CPU而言,同样是0.2V的涟波电压,其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。
那么ESR值与涟波电压的关系何在呢?我们可以用以下公式表示:
V=R(ESR)×I
这个公式中的V就表示涟波电压,而R表示电容的ESR,I表示电流。可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高,采用更低ESR值的电容是势在必行。这就是为什么如今的板卡等硬件设备上所用的电容,越来越强调LOW ESR的缘故。
上图就是一个典型的滤波电路。其中的SW IC相当开关电源,将输入的5V直流电转换为3.3V直流电。而电路的L/C部分则构成电路的低通滤波器,目的就是尽量滤去直流电中的涟波电压。
而上图的表格则表明了,在L/C部分使用不同种类电容的情况下,这个电路中涟波电压的表现情况。可以看出,具有LOW ESR性能的铝固体聚合物导体电容(左边),其消除涟波电压的性能最强,钽二氧化锰电容(右边)性能次之,铝电解液电容(中间)表现最差。同时最后的数值还将受温度影响,这点我们还将在后面详细说明。
温度与电容性能的密切关系
电容的性能并非一成不变,而是会受到环境的影响,而对电容影响最大的就是温度。而在不同种类的电容当中,采用电解液作为阴极材质的电容例如铝电解液电容,受温度影响又最为明显。因为在不同种类的阴极,例如电解液、二氧化锰、固体聚合物导体当中,只有电解液采用离子导电方式,而其余几种均采用电子导电方式。对于离子导电而言,温度越高,其离子活动越强,电离程度也越强。因此,在温度不超过额定限度的前提下,电解液电容在高温状态下的性能要比低温状态下更好。
上图代表25摄氏度下,三种电容降低涟波电压的能力(电路可以以上一章节中的电路图为参考)。其中第一个表格所使用的OSCON SVP铝固体聚合物导体电容(1颗,100μF,ESR=40毫欧姆) ),第二个表格所使用的是低阻抗铝电解液电容(3颗并联),第三个表格使用的是低阻抗钽电容(2颗并联)。
从表格中可以看出,在25摄氏度的常温状态下,三者所产生的涟波电压分别是22.8/23.8/24.8mV。也就是说,1颗铝固体聚合物导体电容,在25摄氏度下降低涟波电压的能力,大致相当于2颗钽电容和3颗铝电解液电容。
上图同样是这三种电容,同一电路,在70摄氏度下降低涟波电压的表现。可以看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能改变都不大,依然保持在24~25mV左右,但是3颗铝电解液电容并联下的涟波电压降低到了16.4mV,这时只需要并联两颗这种电容,即可达到25摄氏度状态下的25mV左右水平,其性能提升巨大。
下面我们就要看低温环境下这三种电容的表现了。上图是在零下20摄氏度下三种电容的成绩。可以看出,在低温环境下,铝电解液电容的性能降低得非常厉害。3颗并联状态下的涟波电压由25摄氏度下的23.8mV猛增到了57.6mV。要将涟波电压降低到和25摄氏度相同的数值,需要并联7颗这种电容。相比之下我们还能看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能,无论是在25度、70度还是-20度环境下,其波动都不大。
从以上分析我们不难看出,铝电解液电容的ESR值受温度影响是极其明显的。上面的图表则直接画出了不同种类电容,在不同温度状态下的ESR曲线。其中铝电解液电容(蓝色线)随温度(Y轴)的增加,ESR值(X轴)降低明显。而铝固体聚合物导体电容(紫色线)和钽电容(绿色线)以及高档陶瓷电容(红色线)则近似于直线,其ESR值受温度影响不大。而普通陶瓷电容(粉红线)则受温度影响较大。
这里需要说明的是,上表中用做比较的铝固体聚合物导体电容,其容量较小(只有100μF),而且ESR并不太低(40毫欧)。如换上大容量,ESR更低的同类产品,最终性能表现将更加突出。
如何计算电容寿命
在电容的表面,会标明一个温度数据,例如125等等。这个温度,代表着该电容所能承受的最高温度,在这一最高温度下,电容一般只能保证正常工作1000个小时左右。而通过这个温度数值,我们可以使用公式计算出该电容在其它不同温度环境下的寿命。
铝固体聚合物导体电容的计算公式:
L2=L1×10^[(t1-t2)/20](方括号内的算式结果作为10的幂,下同)
其中L2表示实际使用中电容的寿命,单位为小时、L1表示最高温度下的寿命(1000小时)、T1代表该电容所标明的最高工作温度(例如上面所说的125)、T2代表实际使用的温度(例如85度等等)。
假设一颗最高工作温度为125度的铝固体聚合物导体电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x10的2次方=100000小时,也就是说大约能工作11年左右。
铝电解液电容的计算公式:
L2=L1×2^[(t1-t2)/10]
假设一颗最高工作温度为125度的铝电解液电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x2的4次方=16000小时,也就是说大约只有不到2年。
東莞荣誉電子有限公司是一家集研發、生產、銷售及服務為一體的、东莞荣誉电子有限公司全国免费电话接入:13427820351传真Fax:86-0769-85359269高科技電容器生產企業,專項致力於為客戶提供專業的電容器產品解決方案,產品廣泛應用於LED顯示幕系統集成、汽車電子,安防領域.消費電子,通信設備.工業控制,等行業.
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