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B25990S3405K004
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B25990T5145J000
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B25990T5245A004
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1:電解電容基本構造
電解電容在各種各樣的電容中占據特殊的位置,這是因為其工作原理是一個電化學過程。
電解電容的優點使其應用廣泛,其主要優點是容量密度大,這樣可以使容量可以做到法拉以上,并且可以輸出很大的紋波電流,而且有很高的可靠性及優良的性價比。
電解電容包含兩個導電電極,中間有絕緣層隔開。一個電極(陽極)由擴大了表面積的鋁箔形成。鋁氧化層(AL2O3)在其表面形成絕緣層。與其它電容相比,鋁電解電容的負極(陰極)是導電液體,稱作電解液。另外一個鋁箔,是所謂的陰極箔,其有更大的表面積,以傳遞電流到電解液。
電解電容基本構造
C=??0×?r×?? d
C 容量,單位是F
?0 絕對介電常數,單位是As/Vm
?r 相對介電常數 (對于AL2O3是9.5)
A 電容電極面積,單位是m2
d 電極間距離,單位是m
電容的陽極是極純的鋁箔,其有效表面被極大地增大(比例可以到200倍),增大方式是一個電化學腐蝕過程,這樣可以使電容到最大容量。化學腐蝕的方式以及程度過程不同,決定于其不同要求。
蝕刻鋁箔使得很緊湊的鋁電解電容尺寸得以實現,而且是現在唯一使用的方式。
使用未經蝕刻的鋁箔做為電極的鋁電解電容電氣特性更好,但這樣的電容體積龐大,現在只在一些特殊應用中使用。
鋁電解電容的絕緣層是由陽極氧化(化成)在鋁箔上形成鋁氧化物層,絕緣層厚度隨著化成電壓的增大而增大,其比率是1.2 nm/V。 即使是很高耐壓的電解電容,其氧化層也不超過1 ?m這樣可以節省電極空間。這是高容積率可以實現的一個原因(相比較而言,紙絕緣層的最小厚度為6 to 8 ?m)。
在化成過程中,蝕刻鋁箔的細小凹陷由于化成電壓及蝕刻鋁箔的厚度不同而結殼厚度不同。由于這個效應,在鋁箔蝕刻時電容的工作電壓范圍必須予以考慮。氧化層的阻抗隨電壓變化而變化,這使得電流隨電壓的增加而很陡峭地增加
上述的鋁電解電容只有在正確連接時才能正常工作,電壓正極必須接陽極鋁箔,負極接陰極。如果接反,會導致電解過程發生,這樣會在陰極鋁箔上形成絕緣層。在這個過程中,內部會產生很高的熱量,氣體散發導致損害電容。而且,陰極電容也會隨著氧化層厚度的增加而減小,并且與陽極電容串聯,從而大幅度減少整個電容容量。
這里描述的電解電容只適合直流應用,直流電壓也許是一個波紋電壓,例如疊加了交流成分的直流電壓,但必須是電壓正極連陽極。這樣的電容是有極性電容,可以用到大部分場合。如上面所指出的,有極性電容不允許電壓反接。如果電壓加反且電壓值不超過1.5 V,可以允許很短時間,因為陰極產生對電容有損害的氧化層由于電壓還很低只是剛剛開始(原因是陰極鋁箔上有一層空氣氧化層,其擊穿電壓為1.5 V)
2:標準與規格
2.1 通用級及長壽級電容
鋁電解電容通常分為兩種基本類別:高可靠應用類及通用類。這種區別也被有關的IEC標準采用。
在IEC的出版物里高可靠性電容被定義做"Long- Life Grade" 電容。LL簡寫會印在電容上,除了章節1中描述的過陽極氧化外,也要做進一步的測量來提高可靠性。
總體來講,用在鋁電解電容上的材料必須符合高純度要求,那些用做制造LL級別材料必須特殊挑選。LL系列的設計努力影響電容體積及價格。
在IEC出版物里,通用級別鋁電解電容被稱作"General-Purpose Grade"
2.2 應用標準
鋁電解電容的國家標準是IEC 60384-4, 德國稱作DIN IEC 60384-4.
將來,德國的規格必須符合IEC規范或者引入IEN 130300, 這個標準的技術內容與IEC規范相同。
上述的組合標準之外還有一套具體標準來做補充,這些具體標準用做特殊設計(如軸線引線電解電容),經常這些具體標準的電氣特性要好過組合標準。具體標準里也包括最大允許尺寸及容量和額定電壓。
近期規格里給出的容量級別依照E3及E6系列。
額定電壓值依照R5系列來標準化,在一些例外里,電壓級別符合一些特殊要求。
下列標準適用于非固態的鋁電解電容
IEC 60384-1 (與DIN EN 60384-1, EN 60384-1相同):
一般標準:
電子設備用固定電容:
IEC 60384-4 (與DIN IEC 60384-4, EN 130300相同):
組合規格:
適用于固體與非固態鋁電解電容
IEC 60384-4-1 (與DIN IEC 60384-4-1, EN 130300相同):
空白具體規格:
非固態鋁電解電容
正確使用鋁電解電容的重要注意事項可以在CENELEC REPORT
R040-001 的"Guide for the application of aluminum electrolytic capacitors"里找到。
3 電氣參數定義
3.1電壓
3.1.1額定電壓VR
3.1 Voltages
3.1.1 Rated voltage VR
額定電壓VR是設計電容時設計的而且表示在電容上的直流電壓。對于鋁電解電容,額定電壓?100 V通常叫做低壓電容,而額定電壓>100 V 稱作高壓電容 (請參照總技術文檔 15 料號系統)
3.1.2 工作電壓Vop
電容可以在額定電壓(包含一些疊加成份)下額定工作范圍內連續工作。
允許的連續工作電壓范圍為0V到額定電壓之間。在很短時間內,電容可以承受不超過1.5 V 的反向電壓。
3.1.3浪涌電壓 VS
浪涌電壓是短時間內可以加在電容上的最大電壓,比如一小時內5次,每次一分鐘。IEC 60384-4 定義浪涌電壓如下:
如果 VR ??315 V: VS = 1.15倍VR
如果 VR > 315 V: VS = 1.10倍VR
3.1.4 瞬時電壓
Epcos生產的一些電容可以承受超過浪涌電壓的電壓值。由于客戶的要求隨著應用的不同而不同,我們不聲明標示的功率級別符合客戶的過壓要求。
3.1.5疊加的交流電壓,紋波電壓
施加在電容上的交流成份,或稱作紋波電壓加上給電容施加的直流電壓不允許超過額定電壓,紋波電流也不允許超過額定值,而且電壓也不允許反接。
3.1.6 反向電壓Reverse voltage
鋁電解電容是有極性的電容,如果需要,應當加一個二極管來保證電壓不會接反。二極管正向壓降不許超過0.8 V。低于1.5 V的反向電壓可以施加不超過1秒鐘,但不許是連續電壓或者重復施加。
3.2電容量
3.2.1交流及直流容量
電容的容量可以由測量它的交流阻抗(考慮振幅及相位)或者測量當一個直流電壓施加上去時它保留的電荷來得到。兩種方法的結果差距很小。總體來講,施加直流電壓得到的結果(直流電容)值要高于施加交流電壓得到值(交流電容)。比例因子大概是1.1比1.5,最大差別是在低電壓測量時產生的。
在大多數應用下(例如濾波或耦合),一般是測量交流電容。
等效串聯線路的容性元件的電容CS可以由施加?0.5 V交流電壓來測得。由于交流電容決定于頻率及溫度,IEC 60384-1和IEC 60384-4規定了測試頻率為
100 Hz或者120 Hz,測試溫度為20 ?C (其它參考溫度由特殊要求來決定).
也有其他應用(如放電或者定時線路)直流電容起決定性作用。不管這一事實,用交流方法測得電容量的電容也可以用作這些應用,但要做一些修正來做補償。
然而,在一些例外情況,必須測得直流電容量。IEC出版物沒有提供過有關規范。因此,DIN規定了一個單獨的標準。這個標準稱作DIN 41328-4, 它描述了一個測量方法,包括一次性的,不重復發生的電容充放電。
3.2.2 額定容量CR
額定容量是電容設計和標示的交流電容值。CR是由(IEC 60384-1 and IEC 60384-4)規定的特殊標準來測得的。基準值按E3和E6系列來標出。
EPCOS定義CR單位為 ?F,在100Hz, 20 ?C 時測得,符合IEC 60384-4標準。
3.2.3 容量誤差
容量誤差是電容實際容量離開額定容量分布范圍。容量誤差會表示在元器件上,
EPCOS用IEC 60062的代碼來標示誤差; 這些代碼也是編碼系統的一部分(參照總技術文檔第13 電容表示)
3.2.4 電容溫度特性
電解電容的容量不是在所有工作情況下都是常量,溫度對容量有很大影響。溫度降低時,電容粘性增加,這會降低導電性。