旭恒電子:專業(yè)電容器廠家
電容器是一種能儲(chǔ)存電荷的容器.它是由兩片靠得較近的金屬片,中間再隔以絕緣物質(zhì)而組成的.按絕緣材料不同,可制成各種各樣的電容器.如:云母.瓷介.紙介,電解電容器等.在構(gòu)造上,又分為固定電容器和可變電容器
鋁電解電容選型要點(diǎn)
電容的容量和額定工作電壓
鋁電解電容本體上標(biāo)有的容量和耐壓,這兩個(gè)參數(shù)是選用電容最基本的內(nèi)容。在實(shí)際電容選型中,對(duì)電流變化節(jié)奏快的地方要用容量較大的電容,但并非容量越大越好,首先,容量增大,成本和體積可能會(huì)上升,另外,電容越大充電電流就越大,充電時(shí)間也會(huì)越長。
電容的額定工作電壓:在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi),電容長期能承受的最大直流電壓。在交流電路中,要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V。電容在電路中實(shí)際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。
在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。另外還要注意的一個(gè)問題是工作電壓裕量的問題,一般來說要在15%以上。
讓電容器的額定電壓具有較多的余裕,能降低內(nèi)阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命。雖然說,
48V的工作電壓使用50V的鋁電解電容短時(shí)間不會(huì)出現(xiàn)問題,但使用久了,壽命就有可能降低。
電容的介質(zhì)損耗
電容器在電場作用下消耗的能量,通常用損耗功率和電容器的無功功率之比,即損耗角的正切值表示。損耗角越大,電容器的損耗越大,損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。
DF值是高還是低,就同一品牌、同一系列的電容器來說,與溫度、容量、電壓、頻率……都有關(guān)系;當(dāng)容量相同時(shí),耐壓愈高的DF值就愈低。此外溫度愈高DF值愈高,頻率愈高DF值也會(huì)愈高。
電容的漏電流
電容器的介質(zhì)對(duì)直流電流具有很大的阻礙作用。然而,由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液,在施加電壓時(shí),重新形成的以及修復(fù)氧化膜的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一種很小的稱之為漏電流的電流。通常,漏電流會(huì)隨著溫度和電壓的升高而增大。它的計(jì)算公式大致是:I=K×CV。漏電流I的單位是μA,K是常數(shù)。一般來說,電容器容量愈高,漏電流就愈大。從公式可得知額定電壓愈高,電容的漏電流也愈大,因此降低工作電壓亦可降低漏電流。
電容的外型尺寸
電容的外型尺寸與重量及接腳型態(tài)相關(guān)。single ended是徑向引線式,screw是鎖螺絲式,另外還有貼片鋁電解電容等。至於重量,同容量同耐壓,但品牌不同的兩個(gè)電容做比較,重量一定不同;而外型尺寸更與外殼規(guī)劃有關(guān)。一般來說,直徑相同、容量相同的電容,高度低的可以代用高度大的電容,但是長度高的替代低的電容時(shí)就要考慮機(jī)構(gòu)干涉問題。
電容的ESR
一只電容器會(huì)因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗。ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感是一對(duì)重要參數(shù)─這就是容抗的基礎(chǔ)。一個(gè)等效串聯(lián)電阻(ESR)很小的電容相對(duì)較大容量的外部電容能很好地吸收快速轉(zhuǎn)換時(shí)的峰值(紋波)電流。用
ESR 大的電容并聯(lián)更具成本效益。然而,這需要在 PCB 面積、器件數(shù)目與成本之間尋求折衷。
[紋波電流和紋波電壓也稱作漣波電流和漣波電壓,其實(shí)就是 ripple current,ripple
voltage。含義就是電容器所能耐受紋波電流/電壓值。紋波電壓等于紋波電流與ESR的乘積。 當(dāng)紋波電流增大的時(shí)候,即使在 ESR 保持不變的情況下,紋波電壓也會(huì)成倍提高。換言之,當(dāng)紋波電壓增大時(shí),紋波電流也隨之增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后,由于電容內(nèi)部的等效串連電阻(ESR)引起發(fā)熱,從而影響到電容器的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時(shí)紋波電流也比較低。
電容壽命
首先要明確一點(diǎn),鋁電解電容一定會(huì)壞,只是時(shí)間問題。影響電容壽命的原因有很多,過電壓,逆電壓,高溫,急速充放電等等,正常使用的情況下,電容最大的影響就是溫度,因?yàn)闇囟仍礁唠娊庖旱膿]發(fā)損耗越快。需要注意的是這里的溫度不是指環(huán)境或表面溫度,是指鋁箔工作溫度。廠商通常會(huì)將電容壽命和測試溫度標(biāo)注在電容本體。
在特定的頻率下,阻礙交流電流通過的電阻即為所謂的阻抗。它與電容等效電路中的電容值、電感值密切相關(guān),且與 ESR
也有關(guān)系。電容的容抗在低頻率范圍內(nèi)隨著頻率的增加逐步減小,頻率繼續(xù)增加達(dá)到中頻范圍時(shí)電抗降至ESR的值。當(dāng)頻率達(dá)到高頻范圍時(shí)感抗變?yōu)橹鲗?dǎo),所以阻抗是隨著頻率的增加而增加。
開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器,其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)十kHz,甚至是數(shù)十MHz,這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo),衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗-頻率”特性,要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗,同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。
因電容的工作溫度每增高10℃壽命減半,所以不要以為2000小時(shí)壽命的鋁電解電容就比1000小時(shí)的好,要注意確認(rèn)壽命的測試溫度。每個(gè)廠商都有溫度和壽命的計(jì)算公式,在設(shè)計(jì)電容時(shí)要參照實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。需要了解的是要提高鋁電解電容的壽命,第一要降低工作溫度,在PCB上遠(yuǎn)離熱源,第二考慮使用最高工作溫度高的電容,當(dāng)然電容價(jià)格也會(huì)高一些。
電容的用途非常多,主要有如下幾種:
1.隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。
2.旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。
3.耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路
4.濾波:這個(gè)對(duì)DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。
5.溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性。
6.計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù)。
7.調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。
8.整流:在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。
9.儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等。(如今某些電容的儲(chǔ)能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn),一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。
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