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整機系統電子元件中電解電容器的可靠性應用



電解電容器的可靠性應用

  一、充分考慮紋波電壓

  一般電解電容器都有正負極之分。當用于既有直流電壓又有交流電壓分量的脈動電路中時,其工作特性應注意。電解電容在使用時,要符合電解電容器兩端規定的電壓極性要求。當用于級間耦合或脈沖電路時秒速赛车,在電容器上施加的直流電壓還要疊加交流電壓成分的幅值,在某些情況下有可能使交流分量的負峰值電壓過正直流電壓值,從而使極性電容器處在反向工作狀態,這樣會使電容器的漏電流劇增,進而破壞正向工作特性而造成失效。因此,當電容器兩端存在脈動交流成分時,交流峰值電壓與所加直流電壓之和不應過電容器的額定工作電壓。其原因是交流成分引起電容器的溫升發熱比直流成分嚴重的多,所以要嚴格控制紋波的大小,一般不應過電容器額定工作電壓的百分之二十。對于鉭電解電容器,也應控制在百分之十以內。由于紋波電壓可使電解液極化秒速赛车,且對損耗電阻RS影響很大,所以要對加到電容器上的紋波峰值電壓進行有效的控制。一般技術條件規定允許的交流分量是指工頻50 Hz條件下的允許值,如果使用頻率過上述條件,可按下面公式進行計算:

  式中,Ssh為電容器外殼表面積(單位cm2),t為環境溫度下允許的溫升(℃),f偽紋波電壓的正弦頻率(Hz),C為電容量(μF),tgδ為實際使用頻率下的損耗角正切值。

  電容器上的紋波電壓應小于上式計算出來的紋波峰值電壓。由于一般有極性電容器不能承受反向電壓,所以秒速赛车。有極性電容器在有極性變換或純交流電路中是不容許的秒速赛车,而應選用無極性鉭解電容器(如CA74全密封固體鉭電容器)。無極鉭電容器實際上是用兩只有極性的鉭電容器背靠背串聯起來的秒速赛车,即使電容器在交流電路中有一支鉭電容處在正極性狀態。

二、適當降低使用電解電容環境溫度

  在相同電壓情況下秒速赛车,電解電容器的漏電流及損耗隨溫度的升高而變大,當溫度從室溫25℃上升到85℃時,漏電流通常將增大3倍。電容器的漏電流及損耗是造成電容器發熱的主要原因秒速赛车,所以降低電容器的使用環境溫度,是延長電容器使用壽命,提高可靠性的有利措施,一般可按此溫度降額要求進行設計。鋁電解電容器應降低額定溫度20~40℃;固體鉭電容器可降低額定溫度15~25℃;液體鉭電容器應降低額定溫度15~30℃秒速赛车。鋁電解電容器由于在負溫下的損耗會上升秒速赛车,所以一般額定溫度為-20℃。

  三秒速赛车、大電流沖擊和電路阻抗

  在使用中,隨著環境溫度的增加,電容器漏流也在增大,當有大浪涌電流通過時,漏電流可能發生"雪崩"現象而使電容器損壞。未了不讓這種現象發生,應增加電路的阻抗秒速赛车,使回路的阻抗不小于3 Ω/V。否則可靠性就會相應降低秒速赛车。

 四、電容器安裝和焊接的可靠性

  如果電容器是近期出廠的產品,而且可焊性已達到要求,一般不需要浸錫預處理。而如果儲存時間較長則在使用前需進行浸錫處理,浸錫處理應控制在技術規范規定的封口3.2 mm以外秒速赛车,并避免時間過長或溫度過高秒速赛车,造成封口熔化或引線與電極脫焊。對于片式電容器,還應避免使用活性高、酸性強的助焊劑,以免清洗不干凈、腐蝕和擴散而影響產品可靠性秒速赛车。同時應控制片式電容器的焊接溫度和時間, (一般為260℃/10秒)。電容器安裝時,應遠離發熱元件。對于尺寸較大的電容器,不能用電容器引腳來安裝,為防止在振動或沖擊中下引線斷裂或密封損壞,還應設計夾持裝置來固定。安裝時,還應盡量使電容器有標志的面露出來,以便觀察。

  五秒速赛车、 電解電容器的工作頻率

  電解電容器適宜在工頻條件下做電源的濾波或在低頻電路中做旁路或級間耦合。而且電路阻抗愈低愈可靠。電解電容器工作時秒速赛车,相當于一個電解槽秒速赛车,其中一個電極是電解液。由于電解液的電阻比一般金屬電極 高得多秒速赛车,因此秒速赛车,電解電容器的串聯等效電阻較大。在直流或低頻率條件下,等效串聯電阻RS和等效電感L與實際電容器的介質絕緣電阻尺RP相比可以忽略不計。而隨著頻率的升高秒速赛车,等效串聯電阻RS和等效電感L都會隨著增大。等效串聯電阻RS增大是由于"集膚效應"引起的秒速赛车。等效電感L是與頻率成正比的磁場引起的。一般情況下,頻率增加時,容抗XC的值減小,而感抗XL則增加,這表明(XC-XL)2將隨頻率的增加而減小,當頻率增加到某個頻率點(XC-XL)2=0時秒速赛车,阻抗Z=RS。此時電容器將出現諧振。這是電容器對電路呈現純電阻時的諧振點。當頻率高于電容器諧振點時,電容器實際上已變成一個電感而起不到電容器的作用了,所以要求一般電解電容器的使用頻率不應過20 kHz秒速赛车。


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