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电解电容参数

发布时间:1970-01-01

电解电容参数

   一. 漏电流

一看就明白,就是漏电!铝电解电容什么是电容?电容

电容(或电容量, Capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称
都存在漏电的情况,这是物理结构所决定的。不用说,漏电流当然是越小越好。电容器什么是电容器?电容器

所谓电容器就是能够储存电荷的“容器”。只不过这种“容器”是一种特殊的物质——电荷,而且其所存储的正负电荷等量地分布于两块不直接导通的导体板上。至此,我们就可以描述电容器的基本结构:两块导体板(通常为金属板)中间隔以电介质,即构成电容器的基本模型。
容量愈高,漏电流就愈大;降低工作电压可降低漏电流。反过来选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流。结合上面的两个参数,相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法;降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。真是好处多多,唯价格上会高一些。有个说法,既电解电容什么是电解电容?电解电容

电解电容是一种由两块平行金属板以及两金属板之间放置电解液所构成的电容。电容器依照所使用的电极材料.电解液之种类而付予电容器的名称。介质有电解液涂层有极性,分正负不可接错。
工作在远低于额定工作电压时,由于不能得到有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用,会导致电解电容什么是电解电容?电解电容

电解电容是一种由两块平行金属板以及两金属板之间放置电解液所构成的电容。电容器依照所使用的电极材料.电解液之种类而付予电容器的名称。介质有电解液涂层有极性,分正负不可接错。
的极化而降低涟波电流,增大ESR,从而提早老化。但是这个说法的前提是“远低于额定工作电压”,综合一些长期的实践经验来看,选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压,是比较合理可*的。业余情况下可以对电解电容的漏电流大体上估计一下。把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电,放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度。下降电压越少的漏电流就越小。

   二.等效串联电阻什么是电阻?电阻

电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。
   ESR什么是ESR?ESR

ESR是Equivalent Series Resistance的缩写,即“等效串联电阻”。理想的电容自身不会有任何能量损失,但实际上,因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部,表现为就像一个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。有的电容还会标出ESR值(等效串联电阻),ESR越低,损耗越小,输出电流就越大,电容器的品质越高。

ESR的高低,与电容器什么是电容器?电容器

所谓电容器就是能够储存电荷的“容器”。只不过这种“容器”是一种特殊的物质——电荷,而且其所存储的正负电荷等量地分布于两块不直接导通的导体板上。至此,我们就可以描述电容器的基本结构:两块导体板(通常为金属板)中间隔以电介质,即构成电容器的基本模型。
的容量、电压、频率及温度…都有关,ESR要求越低越好。当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。当容量固定时,选用高额定电压的品种可以降低 ESR。低频时ESR高,高频时ESR低,高温也会使ESR上升。等效串联电阻什么是电阻?电阻

电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。
ESR 很多品牌可以从规格说明 书上查到。

三.标称参数

就是电容器外壳上所列出的数值。

*静电容量,用UF表示。就不多说了。

*工作电压(working voltage)简称WV,应为标称安全值,也就是说应用电路中,不得超过此标称电压。

*温度 常见的大多为85度、105度。高温条件下(例如纯甲类功放什么是功放?功放

功放是功率放大器的简称,即是在以定的失真率范围内,能产生最大功率输出来驱动某一负载(例如扬声器)的放大器,通常主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统,这时候就需要用到功放。由此可见,功放在一定程度上决定了系统输出的音质。
)要优选105度标称的。一般情况下优选高温度系数的对于改善其他参数性能也有积极的帮助。

四. 涟波电流Irac

涟波电流对于石机的滤波电路来说,是一个很重要的参数。涟波电流Irac 是愈高愈好。他的高低与工作频率相关,频率越高Irac越大,频率越低Irac越小。传统的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流,以求得到良好的大电流放电特性,使的低频更加结实饱满富有弹性,以及良好的控制驱动特性;实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大,可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感。

五.散逸因数dissipation factor(DF)

有时DF值也用损失角tan表示。DF值是高还是低,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。频率愈高 DF值愈高,温度愈高DF值也愈高。DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面。在DIY选取电容时,可优先考虑选取更高耐压的,比如工作电压为45V时,选用50V的就不很合理。尽管使用 50V的从承受电压正常工作方 面并无不妥,但从DF值方面考虑就欠缺一些。使用63V或71V耐压的会有更好的表现的。当然 再高了性价比上就不合算了。

电解电容的电参数:

这里的电解电容器主要指铝电解电容器,其基本的电参数包括下列五点:
1. 电容值
    电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值,也就是交流电容值,随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准JISC 5102 规定:铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz,最大交流电压为 0.5Vrms,DC bias 电压为1.5 ~ 2.0V 的条件下进行。可以断言,铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
2.损耗角正切值 Tan δ
    在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ, 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan δ 随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。
3.阻抗 Z
    在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与 ESR 也有关系。
Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]
9
式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
    电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加达到中频范围时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。
4.漏电流
    电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
5.纹波电流和纹波电压
    在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是ripplecurrent,ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和ESR 之间的关系密切,可以用下面的式子表示:
Urms = Irms × R
式中,Vrms 表示纹波电压
Irms 表示纹波电流
R 表示电容的 ESR
    由上可见,当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。

电容器参数的基本公式

1.容量(法拉)
英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD
公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD
2.电容器中存储的能量
E = ? CV2
3.电容器的线性充电量
I = C (dV/dt)
4.电容的总阻抗(欧姆)
Z = √ [ RS
2 + (XC – XL)2 ]
5.容性电抗(欧姆)
XC = 1/(2πfC)
6.相位角 Ф
理想电容器:超前当前电压 90o
理想电感器:滞后当前电压 90o
理想电阻器:与当前电压的相位相同
7.耗散系数 (%)
D.F. = tan δ (损耗角)
= ESR / XC
= (2πfC)(ESR)
8.品质因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9.等效串联电阻 ESR(欧姆)
ESR = (DF) XC = DF/ 2πfC
10.功率消耗
Power Loss = (2πfCV2) (DF)
11.功率因数
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12.均方根
rms = 0.707 × Vp
13.千伏安KVA (千瓦)
KVA = 2πfCV2 × 10-3
14.电容器的温度系数
T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 106
15.容量损耗(%)
CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100
16.陶瓷电容的可靠性
L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y
17. 串联时的容值
n 个电容串联:1/CT = 1/C1 + 1/C2 + …. + 1/Cn
两个电容串联:CT = C1 · C2 / (C1 + C2)
18.并联时的容值
CT = C1 + C2 + …. + Cn
19.重复次数(Againg Rate)
A.R. = % ?C / decade of time

上述公式中的符号说明如下:

K = 介电常数
A = 面积
TD = 绝缘层厚度
V = 电压
t = 时间
RS = 串联电阻
f = 频率
L = 电感感性系数
δ = 损耗角
Ф = 相位角
L0 = 使用寿命
Lt = 试验寿命
Vt = 测试电压
V0 = 工作电压
Tt = 测试温度
T0 = 工作温度
X , Y = 电压与温度的效应指数。

电源输入端的X,Y 安全电容

    在交流电源输入端,一般需要增加三个电容来抑制EMI 传导干扰。交流电源的输入一般可分为三根线:火线(L)/零线(N)/地线(G)。在火线和地线之间及在零线和地线之间并接的电容,一般称之为Y 电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准,以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命,所以它们都属于安全电容,要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般地,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过 0.35mA。因此,Y 电容的总容量一般都不能超过4700pF。

    特别提示:Y 电容为安全电容,必须取得安全检测机构的认证。Y 电容的耐压一般都标有安全认证标志和AC250V 或AC275V 字样,但其真正的直流耐压高达5000V 以上。因此,Y 电容不能随意使用标称耐压AC250V,或DC400V之类的普通电容来代用。

    在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X 电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合安全标准。因此,X 电容同样也属于安全电容之一。X 电容的容值允许比Y 电容大,但必须在X 电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。同理,X 电容也是安全电容,必须取得安全检测机构的认证。X 电容的耐压一般都标有安全认证标志和AC250V 或AC275V 字样,但其真正的直流耐压高达2000V 以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V,或DC400V 之类的的普通电容来代用。

    X 电容一般都选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容,这种电容体积一般都很大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X 电容,除了耐压条件不能满足以外,一般纹波电流指标也是难以满足要求的。

    实际上,仅仅依赖于Y 电容和X 电容来完全滤除掉传导干扰信号是不太可能的。因为干扰信号的频谱非常宽,基本覆盖了几十KHz 到几百MHz,甚至上千MHz 的频率范围。通常,对低端干扰信号的滤除需要很大容量的滤波电容,但受到安全条件的限制,Y 电容和X 电容的容量都不能用大;对高端干扰信号的滤除,大容量电容的滤波性能又极差,特别是聚脂薄膜电容的高频性能一般都比较差,因为它是用卷绕工艺生产的,并且聚脂薄膜介质高频响应特性与陶瓷或云母相比相差很远,一般聚脂薄膜介质都具有吸附效应,它会降低电容器的工作频率,聚脂薄膜电容工作频率范围大约都在 1MHz 左右,超过1MHz 其阻抗将显著增加。

    因此,为抑制电子设备产生的传导干扰,除了选用Y 电容和X 电容之外,还要同时选用多个类型的电感滤波器,组合起来一起滤除干扰。电感滤波器多属于低通滤波器,但电感滤波器也有很多规格类型,例如有:差模、共模,以及高频、低频等。每种电感主要都是针对某一小段频率的干扰信号滤除而起作用,对其它频率的干扰信号的滤除效果不大。通常,电感量很大的电感,其线圈匝数较多,那么电感的分布电容也很大。高频干扰信号将通过分布电容旁路掉。而且,导磁率很高的磁芯,其工作频率则较低。目前,大量使用的电感滤波器磁芯的工作频率大多数都在75MHz 以下。对于工作频率要求比较高的场合,必须选用高频环形磁芯,高频环形磁芯导磁率一般都不高,但漏感特别小,比如,非晶合金磁芯,坡莫合金等。
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