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電解電容電器在電源中最關(guān)緊的應(yīng)用是在儲(chǔ)存能+羭縷、浪涌電壓盡力照顧、EMI制約和扼制電路等方面。針對(duì)不一樣的應(yīng)用領(lǐng)域,這些個(gè)電媒介技術(shù)你我競(jìng)爭(zhēng)或互為補(bǔ)給的關(guān)系。
容電器是成功實(shí)現(xiàn)電源的寬范圍電壓和電流組合的最關(guān)鍵的無源元件之一。盡管每種容電器都能貯存電能,但對(duì)于特別指定的應(yīng)用來說,電媒介技術(shù)在容電器的挑選中起著意要的效用。
典型電源中的容電器斑紋電流為各個(gè)頻率上的斑紋電流的組合。斑紋電流的RMS(均方根)值表決了容電器的溫升。
認(rèn)為合適而使用塑膜技術(shù)的X-級(jí)和Y-級(jí)容電器供給了最為價(jià)格低廉的制約辦法之一。制約容電器的阻抗隨著頻率的增加而減小,準(zhǔn)許高頻過電容器。X容電器在線路之間對(duì)此電流供給“短路”,Y容電器則在線路與接地設(shè)施之間對(duì)此電流供給“短路”。依據(jù)所能承擔(dān)的浪涌電壓的峰值,對(duì)X和Y容電器還有更細(xì)的分類。例如:一個(gè)電容值高達(dá)1ΜF(xiàn)的X2容電器的定額峰值浪涌電壓為2.5KV,而電容值相近的X1容電器,其定額峰值浪涌電壓則為4KV。應(yīng)依據(jù)負(fù)載斷電時(shí)期的峰值電壓來挑選合宜的干擾制約容電器的級(jí)別。
這些個(gè)容電器連署在電源的輸入端,以減緩由半導(dǎo)體所萌生的電磁或無線電干擾。因?yàn)橹苯优c主輸入線銜接,這些個(gè)容電器易遭遭受毀傷性的過壓和瞬態(tài)電壓。因?yàn)檫@個(gè),天底下各個(gè)地區(qū)都推出了不一樣的安全標(biāo)準(zhǔn),涵蓋歐羅巴洲的EN132400,美國(guó)的UL1414和1283以及加拿大的CSAC22.2NO.0,1和8。
EMI/RFI制約
不可以僅依據(jù)電容值/電壓值來挑選容電器。在挑選浪涌電壓盡力照顧容電器時(shí),還應(yīng)思索問題所需的DV/DT值。耗散因數(shù)表決著容電器內(nèi)里的功率耗散。因?yàn)檫@個(gè),應(yīng)挑選一個(gè)具備較低傷耗因數(shù)的容電器作為調(diào)換。
在定額電壓值高達(dá)2000VDC的條件下,典型的電容定額值在470PF~47NF之間。對(duì)于大功率的半導(dǎo)體部件,如IG變態(tài),電容值可高達(dá)2.2ΜF(xiàn),電壓在1200VDC的范圍內(nèi)。
半導(dǎo)體部件的定額電壓和電流值及其開關(guān)頻率左右著浪涌電壓盡力照顧容電器的挑選。因?yàn)檫@些個(gè)容電器承擔(dān)著很陡的DV/DT值,因?yàn)檫@個(gè),對(duì)于這種應(yīng)用而言,薄膜容電器是妥當(dāng)之選。
因?yàn)楸尘皽囟缺頉Q著負(fù)載條件下的容電器生存的年限,因?yàn)檫@個(gè),制作商們均非常準(zhǔn)確定義了斑紋電流負(fù)載、背景溫度與幾率生存的年限之間的關(guān)系。在實(shí)職條件下,利用斑紋電流負(fù)載和背景溫度來確認(rèn)幾率生存的年限,而將揭曉的幾率生存的年限作為完全值。浪涌電壓盡力照顧開關(guān)頻率頎長(zhǎng)的現(xiàn)代功率半導(dǎo)體部件易受潛伏的損害到性電壓尖峰電子脈沖的影響。跨接在功率半導(dǎo)體部件兩端的浪涌電壓盡力照顧容電器經(jīng)過借鑒電壓電子脈沖限止了峰值電壓,因此各占一半導(dǎo)體部件起到達(dá)盡力照顧效用,要得浪涌電壓盡力照顧容電器變成功率元件庫中的關(guān)緊一員。
常見的一個(gè)不正確是經(jīng)過把各個(gè)頻率上的斑紋電流的平方值相加來計(jì)算RMS電流負(fù)載。其實(shí),務(wù)必思索問題到隨著斑紋頻率的增加,容電器的ESR減退。準(zhǔn)確的作法是依據(jù)斑紋因數(shù)的頻率圖估算出高頻(到100HZ)時(shí)的斑紋電流。認(rèn)為合適而使用估算的電流平方值來確認(rèn)斑紋電流。這才是真實(shí)的電流負(fù)載。
要挑選合宜的電容值,需檢查其定額直流電壓、準(zhǔn)許的電壓斑紋和充/放電周期。不過,在挑選用于該應(yīng)用的電解容電器時(shí),應(yīng)該思索問題以下參變量。
對(duì)于功率級(jí)超過10KW的電源,一般認(rèn)為合適而使用大小較大的罐形螺旋端子容電器。
儲(chǔ)能型容電器經(jīng)過整流器使聚在一起電荷,并將儲(chǔ)存的能+羭縷經(jīng)過變換器引線傳遞至電源的輸出端。電壓定額值為40~450VDC、電容值在220~150000ΜF(xiàn)之間的鋁電解容電器是較為常用的。依據(jù)不一樣的電源要求,部件有特殊情況認(rèn)為合適而使用串連、并聯(lián)或其組合的方式,
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就現(xiàn)在的產(chǎn)量來說,鋁電解電容器在電容器中占第二位.這類電容器本來是一般的直流電容器,但現(xiàn)在已經(jīng)從直流發(fā)展到交流、從低溫發(fā)展到高溫、從低壓發(fā)展到高壓、從通用型發(fā)展到特殊型、從一般結(jié)構(gòu)發(fā)展到片式、扁平、書本式等結(jié)構(gòu)。其上限容量已擴(kuò)展到4F左右,使用頻率已達(dá)到30kHz,工作溫度范圍已達(dá)到-55℃—125℃,有的甚至高到150℃,額定電壓己達(dá)到700V。總之,鋁電解電容器的發(fā)展越來越廣。
導(dǎo)致這些發(fā)展的基礎(chǔ)如下:
1.在材料上,現(xiàn)在用的鋁箔在成分和結(jié)構(gòu)上都很考究。已經(jīng)不再要求高純,例如、對(duì)陽極箔,要求其純度高到適當(dāng)。為了提高起始腐蝕點(diǎn)數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度及介質(zhì)氧化膜的性能,箔中要適當(dāng)?shù)暮心承╇s質(zhì).并有的采用合金箔。在結(jié)構(gòu)上,對(duì)低壓箔,不要求立方結(jié)構(gòu)占的比例很大,但是對(duì)高壓箔,則要求這種結(jié)構(gòu)占到80%一90%以上。對(duì)陰極箔.為了提高其比容,則要求晶粒無規(guī)則取向的含雜量一定的合金鋁箔。 工作電解液有三種成分構(gòu)成.即溶劑、溶質(zhì)和添加物,如已長(zhǎng)期應(yīng)用的電解液,其成分為乙二醇、甘油、硼酸和氨水。由于鋁電解電容器的發(fā)展,這種電解液已遠(yuǎn)不能滿足要求,故產(chǎn)生了許多新型電解液,以降低電容器的工作溫度范圍(如-55℃——l25℃)。這些新型電解液的配方原則是:①用兩種溶劑混合.以達(dá)到互補(bǔ)。②用兩種弱酸,以提供所需的兩種陰離子團(tuán)。③加堿,如有機(jī)胺,以調(diào)整電解液的pH值和閃火電壓.改變其電阻率。④改進(jìn)電解液特性的添加物,如防止鋁氧化膜發(fā)生水合作用的磷酸或其鹽,吸收氫的二硝基苯等,提高電解液閃火電壓的乙烯氧化物。
2.在工藝上,除了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化以外,鋁電解電容器在工藝上的進(jìn)展主要是腐蝕相賦能兩個(gè)工藝。鋁箔的腐蝕系數(shù)不但已經(jīng)很高(低壓電容器箔已達(dá)100,高壓者達(dá)25),而且可以根據(jù)對(duì)電容器的性能要求,腐蝕出不同坑洞形貌的鋁箔。腐蝕工藝是一種腐蝕液種類、濃度、溫度、原箔成分、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、腐蝕過程中箔速度以及電源類型、波形、頻率、電壓等的動(dòng)態(tài)平衡工藝。問題是如何得出最佳的動(dòng)態(tài)平衡和如何根據(jù)要求確定出最傳平衡。因此,對(duì)現(xiàn)在的腐蝕工藝還不能說已經(jīng)達(dá)到了最佳狀態(tài)。 現(xiàn)在的賦能工藝已經(jīng)可以制造出優(yōu)質(zhì)的介質(zhì)氧化膜,而月還可以根據(jù)要求不同,制造出不同的介質(zhì)氧化膜,例如,對(duì)直流電容器,制造出γ和γ’型結(jié)晶氧化鋁膜,對(duì)交流電容器,則為非晶膜。賦能工藝最大的進(jìn)展是能將氫氧化鋁膜轉(zhuǎn)變成介質(zhì)氧化鋁膜、并能在其表面形成防水層。此外,還能消除介質(zhì)膜的疵點(diǎn)和龜裂。
3.在結(jié)構(gòu)上,鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化,除了上述液體鋁電解電容器外.還有固體鋁電解電容器。其結(jié)構(gòu)形式主要有兩種,一種是箔式卷繞形的,另一種是鋁粉燒結(jié)多孔塊狀的,所用的固體電解質(zhì)主要是MnO2。 鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化,如雙陽極結(jié)構(gòu)、對(duì)陰極結(jié)構(gòu)、 書本式結(jié)構(gòu)、三角式結(jié)構(gòu)、片式結(jié)構(gòu)。其中片式鋁電解電容器的出現(xiàn)是鋁電解電容器的又—進(jìn)步。因?yàn)槿绻麤]有高比容的鋁箔、耐高溫的電解液、優(yōu)異的密封結(jié)構(gòu)和精細(xì)的加工技術(shù),是很難制出合乎要求的片式鋁電解電容器的,目的,其片式化率還處于比較低的水平。