電容器和開關電源課件

電容器與開關電源

遼寧省錦州市士英街169號121001開關電源中的電容器開關電源中大量應用的電容器：第一類：電解電容器主要用于輸入整流濾波、輸出整流濾波、輔助電源的旁路等第二類：薄膜電容器主要用于耦合、緩沖、電源旁路、定時、電源濾波器第三類：陶瓷電容器與薄膜電容器作用相似電解電容器的分類1.鋁電解電容器主要用于工頻整流濾波、開關電源輸出整流濾波、輔助電源的旁路。2.鉭電解電容器主要用于DC/DC變換器的電源輸入旁路、DC/DC變換器或高可靠電源的輸出整流濾波、輔助電源的旁路。3.聚合物電解電容器高頻開關電源的輸出整流濾波、高電流變化率負載的電源旁路一、鋁電解電容器鋁電解電容器是最早的電解電容器：1921年出現(xiàn)液體鋁電解電容器，1938年前后改進為由多孔紙浸漬電糊的干式鋁電解電容器。

（一）鋁電解電容器參數(shù)鋁電解電容器電壓參數(shù)1、額定DC電壓VR額定DC電壓VR是電容器在額定溫度范圍內所允許的連續(xù)工作電壓，它包括在電容器兩電極間的直流電壓和脈動電壓或連續(xù)脈沖電壓之和。2、反向電壓絕大多數(shù)電解電容器不允許施加反向電壓，鋁電解電容器的反向電壓短時間內不得超過1.5V，一般允許不超過0.8V。鋁電解電容器電壓參數(shù)瞬間過電壓：鋁電解電容器一般能瞬間承受的極限過電壓。

接近于鋁電解電容器的擊穿電壓鋁電解電容器的電壓與漏電流特性鋁電解電容器的電容量電容量的溫度特性

漏電流特性隨溫度增加漏電流、CDE生產(chǎn)的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的關系

漏電流的電壓、溫度特性25℃時漏電流僅僅是85℃時漏電流的不到十分之一額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。漏電流特性隨電壓增加CDE生產(chǎn)的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與環(huán)境溫度的關系鋁電解電容器的賦能鋁電解電容器經(jīng)過長時間無電壓狀態(tài)的存儲后而沒有任何的應用時其電解液中的氯離子對氧化鋁介質膜的損傷最大，尤其溫度很高的條件下進行存儲時，在這種情況下從氧化層到陽極沒有漏電流流過，氧化層就不能重新產(chǎn)生。結果就是當延長存儲后接入電壓時，會產(chǎn)生一個高于正常值的漏電流。然而，隨著使用過程中氧化層的重新產(chǎn)生，漏電流會逐漸降低至正常值。同時由于鐵、銅離子的原電池效應也逐漸恢復，這使得鋁電解電容器的漏電流將需要一個長時間的施加電壓加以恢復。這個過程稱為老化或成為賦能。通常在鋁電解電容器使用前最好進行賦能。損耗因數(shù)電解電容器的損耗因數(shù)（DissipationFactor，英文縮寫：DF）可以理解為在交流電流激勵下，電解電容器的無功功率和等效串聯(lián)電阻（ESR）的有功功率分別為：鋁電解電容器的損耗因數(shù)與溫度、頻率的關系工作溫度范圍對于比較低級的商業(yè)應用，鋁電解電容器的最高工作/存儲溫度和最低工作/存儲溫度為+85℃/-20℃。如果對低溫有特殊要求時，最低工作溫度可以達到-40℃；如果鋁電解電容器的工作/存儲溫度比較高，則需要105℃最高工作/存儲溫度的鋁電解電容器；當遇到更高的工作溫度，如節(jié)能燈或汽車發(fā)動機艙內的應用時，要求鋁電解電容器的最高工作/存儲溫度要達到125℃甚至是150℃。通過上述分析可以看到，鋁電解電容器的最高工作/存儲溫度可以分為：一般應用的+85℃，比較高工作/存儲溫度的+105℃和非常高工作溫度的125℃甚至是140℃、150℃的五個最高工作/存儲溫度。壽命同樣是由于鋁電解電容器的負極是電解液，隨著時間的推移，電解液會漸漸的干涸，當電解液干涸到一定程度后，鋁電解電容器的實際的負極板有效面積將明顯的變小，電容量將開始明顯降低；同時伴隨著ESR的明顯升高，當電容量的減小，ESR的上升達到一定程度，鋁電解電容器將失去應用意義。這標志著鋁電解電容器壽命終了。鋁電解電容器的額定溫度與壽命的額定參數(shù)

綜上所述，鋁電解電容器的額定溫度是該鋁電解電容器允許工作和存儲的最高溫度，根據(jù)工作環(huán)境溫度要求通常可分為85℃、105℃、125℃和140℃四個溫度等級。并且在各溫度等級下的壽命小時數(shù)，如1000小時、2000小時、3000小時、4000小時、5000小時、8000小時、10000小時甚至更高

。等效串聯(lián)電阻多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商是不給出ESR數(shù)據(jù)的主要原因主要是：相對于其它介質的電容器，鋁電解電容器的ESR顯得太大。如1μF/16V的普通鋁電解電容器，其ESR一般在20Ω左右；100μF的鋁電解電容器，其ESR也是在1.5~2Ω之間。試想，這樣的數(shù)據(jù)寫在數(shù)據(jù)手冊里肯定會影響應用者的應用鋁電解電容器的信心。因此，在某種以上說，應用鋁電解電容器是一種無奈的選擇。會影響鋁電解電容器的應用。鋁電解電容器的阻抗頻率特性鋁電解電容器的阻抗頻率特性圖中的每一條曲線的最低值即可認為是ESR值，從圖中可以看出，100μF/63V鋁電解電容器在-40℃時的ESR接近1.5Ω，-25℃時下降到0.5Ω，0℃時下降到0.1Ω，室溫+25℃時為0.05Ω而在+85℃的最高工作溫度下的ESR最低，為0.04Ω；47μF/350V鋁電解電容器在-40℃時的ESR接近6Ω，-25℃時下降到3Ω，0℃時下降到1.2Ω，室溫+20℃時為0.4Ω而在+85℃的最高工作溫度下的ESR最低，為0.06Ω?？梢钥吹剑珽SR從25℃到高溫限下降35%到50%，但在低溫時ESR增加非常明顯，從0℃到-40℃ESR增加約一個數(shù)量級。如果從最高工作溫度到最低工作溫度，則ESR增加50~100倍。插腳式鋁電解電容器的熱阻實例D×L外殼代碼風速0.5m/s℃/W風速1.0m/s℃/W風速2.0m/s℃/W風速3.0m/s℃/W風速4.0m/s℃/W風速5.0m/s℃/W殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth殼到環(huán)境Rthca芯包到環(huán)境Rth22×25AB24.325.119.120.014.815.713.214.111.412.310.311.122×30AC21.322.516.818.013.214.411.712.910.211.49.210.422×35AD19.120.515.116.611.913.410.712.19.410.88.59.922×40AE17.419.013.915.511.012.79.911.58.710.47.99.522×45AF16.117.612.914.410.411.89.310.88.39.77.59.022×50AG15.116.812.214.09.811.68.910.57.99.77.29.025×25BB21.922.817.218.113.414.311.812.610.211.19.210.025×30BC19.320.215.316.112.012.810.511.39.210.08.29.125×35BD17.218.213.714.710.811.89.610.68.49.47.68.625×40BE15.816.912.613.710.011.28.910.07.88.97.18.225×45BF14.716.211.813.39.410.98.49.97.48.96.88.325×50CG13.715.211.112.68.910.58.09.57.18.66.58.0鋁電解電容器熱阻從上面分析可以看到不同的鋁電解電容器廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品，外形相同或相近的外殼的外殼到環(huán)境的熱阻基本相同，而芯包到外殼的熱阻則大相徑庭。如果僅僅從品質角度考慮，鋁電解電容器的芯包到外殼的熱阻反映了鋁電解電容器的應用品質。全球眾多鋁電解電容器生產(chǎn)廠商中，能過給出其生產(chǎn)的鋁電解電容器的熱阻很少。有的是沒有這方面的數(shù)據(jù)（如國內眾多鋁電解電容器生產(chǎn)廠家），而有的則是技術保密的需要，當然也有感到自己生產(chǎn)的鋁電解電容器的熱阻值太大，過于羞澀，公布出去有傷大雅。額定紋波電流交流紋波電流流過鋁電解電容器，將在其ESR上產(chǎn)生損耗而使鋁電解電容器發(fā)熱，這個發(fā)熱的限度對紋波電流的限制就是額定紋波電流值。其定義為在最高工作溫度下可以確保鋁電解電容器額定壽命時間的最大紋波電流值。對于一般應用的鋁電解電容器，多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商是不給出額定紋波電流數(shù)據(jù)的，對于開關電源用的低ESR鋁電解電容器或電容量比較大的插腳式鋁電解電容器則給出這個數(shù)據(jù)。實際上鋁電解電容器可以承受的紋波電流也是比較低的，對于普通用途的鋁電解電容器可以承受的紋波電流值的第一感覺就是太低了。表4.16.1國產(chǎn)CD110型鋁電解電容器的ESR、紋波電流額定電壓（V）6.3101625355063100160200250315350400450CμFmAmAmAmAmAmAmAmAmAmAmAmAmAmAmA1212121222222222222252.2313130323232383838433.3383840404048535354594.7384545454856566565717610505540666675819410111511512312322758259981001301511701821821971972263392100871261401802022232432772772773044799110118107155170230260265295330330361380100146160199130260300370422483528567507額定電壓（V）6.3101625355063100160200CμFmAmAmAmAmAmAmAmAmAmA2202002402643492144434706207838823302702903835104435957107601080470332417457545542887900100010005466507919966641400130013802200101010801350166012102340330012301430169020302510281047001710178021002650299068001930222025803290100002450270031301500028603100220003340

國產(chǎn)低阻抗、高紋波電流引線式鋁電解電容器的ESR與紋波電流C6.3（V）10（V）16（V）25（V）μFESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)332.51051.91051.51201.5120471.51201.51201.21301.21301001.21301.21300.582200.582202200.871800.582200.472900.393153300.582200.472650.393150.235004700.393150.393150.235000.1861510000.235000.186150.128250.090105022000.09510000.09010500.06813000.056174033000.09010500.06813000.05617400.045211047000.06116700.05617400.04521100.036258068000.05617400.04521100.0362580100000.04521100.0362580150000.0362580C35（V）50（V）63（V）100（V）μFESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)ESR(Ω)(mA)101.81052.71003.6953.3110221.51201.91252.11301.4165331.51301.11951.71600.94305470.582200.902451.23050.683201000.393150.503850.653950.285852200.235000.275050.325050.1611203300.186150.186750.226600.1312904700.128250.128950.168500.11135010000.06813000.07614950.098143022000.04521100.050219033000.0362580某型號國產(chǎn)插腳式鋁電解電容器額定電壓（V）160200250315350400450電容量AAAAAAA33（μf）0.25390.270.28470.280.310.31560.320.340.36680.390.320.340.380.38820.450.400.460.441000.510.480.380.450.530.501200.530.530.520.480.520.550.581500.570.550.560.560.590.630.661800.600.570.640.630.680.720.742200.630.700.760.720.780.790.88額定電壓（V）35506380100160200250315350400450電容量AAAAAAAAAAA270μF0.760.830.880.810.940.980.993300.600.840.961.010.921.051.121.153900.710.971.061.131.041.181.271.284700.650.781.141.171.291.151.261.335600.801.011.261.391.451.341.396800.830.841.191.441.581.718200.991.091.331.631.851.9410000.871.101.291.561.892.112.2012001.021.201.481.762.162.3815000.801.211.411.702.002.612.7618000.941.341.621.912.292.97額定電壓（V）10162535506380100電容量AAAAAAA2200μF0.981.041.521.852.222.5227001.081.291.772.102.502.6833001.061.291.542.022.332.692.8739001.251.311.772.272.582.9432.547000.981.381.552.012.432.823.443.5656001.161.441.772.252.723.223.7268001.311.662.022.493.013.6182001.361.672.272.803.363.94100001.652.082.563.043.79120001.852.362.793.384.06150002.122.693.133.88額定電壓（V）10162535電容量μFAAAA180002.403.063.524.40220002.593.463.92270003.013.384.72330003.434.33390003.784.96470004.585.49560005.06鋁電解電容器失效模式及其失效因素

鋁電解電容器正極、負極引出電極和外殼都是是高純鋁，鋁電解電容器的介質是在正極表面形成的三氧化二鋁膜，真正的負極是電解液，工作時相當一個電解槽，只不過正極表面的陽極氧化層已經(jīng)形成，不再發(fā)生電化學反應，理論上電流為零，由于電極與電解液雜質的存在，會引起微小的漏電流。從現(xiàn)象上看，鋁電解電容器常見的失效現(xiàn)象與失效模式有：電解液干涸、壓力釋放裝置動作、短路、開路（無電容量）、漏電流過大等。鋁電解電容器應用環(huán)境

如果鋁電解電容器在質量上沒有問題，失效問題的出現(xiàn)就是出現(xiàn)在應用環(huán)境中。鋁電解電容器設計應用環(huán)境主要有：環(huán)境溫度、散熱方式、電壓、電流參數(shù)等。對電容器的應用者而言，短路、開路屬于“災難性的失效”，或曰“致命的失效”，使其完喪失了電容器的功能。其他幾類失效模式（即由第二類因素造成的失效），一般歸為“劣化失效”，或曰“耗盡失效”。耗盡失效（1）

通常電解電容器壽命的終了評判依據(jù)是電容量下降到額定（初始值）的80%以下。由于早期鋁電解電容器的電解液充盈，鋁電解電容器的電容量在工作早期緩慢下降。隨著負荷過程中工作電解液不斷修補倍雜質損傷的陽極氧化膜所致電解液逐漸減少。到使用后期，由于電解液揮發(fā)而減少，粘稠度增大的電解液就難于充分接觸經(jīng)腐蝕處理的粗糙的鋁箔表面上的氧化膜層，這樣就使鋁電解電容器的極板有效面積減小，即陽極、陰極鋁箔容量減少，引起電容量急劇下降。因此，可以認為鋁電解電容器的容量降低是由于電解液揮發(fā)造成。而造成電解液的揮發(fā)的最主要的原因就是高溫環(huán)境或發(fā)熱。耗盡失效（2）由于應用條件使鋁電解電容器發(fā)熱的原因是鋁電解電容器在工作在整流濾波（包括開關電源輸出的高頻整流濾波）、功率電爐的電源旁路時的紋波（或稱脈動）電流流過鋁電解電容器，在鋁電解電容器的ESR產(chǎn)生損耗并轉變成熱使其發(fā)熱。當鋁電解電容器電解液蒸發(fā)較多、溶液變稠時，電阻率因粘稠度增大而上升，使工作電解質的等效串聯(lián)電阻增大，導致電容器損耗明顯上升，損耗角增大。例如對于105度工作溫度的電解電容器，其最大芯包溫度高于125度時，電解液粘稠度驟增，電解液的ESR增加近十倍。.增大的等效串聯(lián)電阻會產(chǎn)生更大熱量，造成電解液的更大揮發(fā)。如此循環(huán)往復，鋁電解電容器容量急劇下降，甚至會造成爆炸。耗盡失效（3）漏電流增加往往導致鋁電解電容器失效。應用電壓過高和溫度過高都會引起漏電流的增加壓力釋放裝置動作

為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸騰的氣體或電化學過程而產(chǎn)生的氣體而引起內部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設置了壓力釋放裝置，這些壓力釋放裝置在鋁電解電容器內部的氣壓達到尚未使鋁電解電容器爆炸的危險壓力前動作，泄放出氣體。隨著鋁電解電容器的壓力釋放裝置的動作，鋁電解電容器即宣告失效。

鋁電解電容器壓力釋放裝置電化學過程導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器的漏電流就是電化學過程，前面已經(jīng)詳盡論述，不再贅述。電化學過程將產(chǎn)生氣體，這些氣體的聚積將造成鋁電解電容器的內部氣壓上升，最終達到壓力釋放裝置動作泄壓。溫度過高導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境溫度過高，如鋁電解電容器附近有發(fā)熱元件或整個電子裝置就出在高溫環(huán)境；鋁電解電容器溫度過高的第二個原因是芯包溫度過高。鋁電解電容器芯包溫度過高的根本原因是鋁電解電容器流過過高的紋波電流。過高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中產(chǎn)生過度的損耗而產(chǎn)生過度的發(fā)熱使電解液沸騰產(chǎn)生大量氣體使鋁電解電容器內部壓力及急劇升高時壓力釋放裝置動作。瞬時超溫

通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。這個核心大致位于電容器的中心，是電容器內部最熱的點?？墒牵旊娙萜魃郎亟咏渥畲笤试S溫度時，對于大多數(shù)型號電容器在125℃時，其電解液要受到電容器芯包的排擠（driven），導致電容器的ESR增大到原來的10倍。在這種作用下，瞬間超溫或過電流可以使ESR永久性的增大，從而造成電容器失效。在高溫和大紋波電流的應用中特別要警惕瞬時超溫發(fā)生的可能，還要額外注意鋁電解電容器的冷卻。瞬時過電壓的產(chǎn)生上電沖擊上電過程中，由于濾波電感釋放儲能到濾波電容器中，導致濾波電容器的過瞬時過電壓。

上電過電壓示意電容過電壓失效的防范

電容器在過壓狀態(tài)下容易被擊穿，而實際應用中的瞬時高電壓是經(jīng)常出現(xiàn)的。選擇承受瞬時過電壓性能好的鋁電解電容器，RIFA有的鋁電解電容器就給出了瞬時過電壓值得參數(shù)。RIFA鋁電解電容器

可承受的瞬時過電壓RIFA鋁電解電容器

可承受的瞬時過電壓電容量比較小的鋁電解電容器可以承受的瞬間過電壓比電容量比較大的高，主要原因是體積小，散熱能力比較好。鋁電解電容器的正負極連接錯誤

如果鋁電解電容器的正負極連接錯誤，只需很短的時間就會造成電容器的損壞。因此為避免類似的連接錯誤，電容器的正極端子的方向會旋轉90°。即與兩螺栓端子軸線垂直方向的是正極，順著兩螺栓端子軸線方向的為負極。鋁電解電容器的壽命問題壽命問題是鋁電解電容器的最致命的硬傷！應用環(huán)境對鋁電解電容器壽命的影響溫度紋波電流鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關系不同頻率下的可承受的紋波電流折算不同頻率下，鋁電解電容器所承受的紋波電流值不同頻率（Hz）501004008001000≥2000折算系數(shù)0.81.01.211.31.351.4施加電壓對壽命的影響以EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用鋁電解電容器為例。在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同施加電壓對壽命的影響在+105℃溫度條件下，在額定電壓450V時的壽命為40000小時，而在420V（93%額定電壓）時壽命則為11500小時，相當于在同等紋波電流條件下溫度降低13℃！鋁電解電容器的應用及注意事項

不要應用來路不明的鋁電解電容器（1）為什么不要應用來路不明的鋁電解電容器？最根本的原因是我國的電子元件市場曾經(jīng)歷過拆機件、水貨、假貨充斥市場情況。隨著時代的發(fā)展，這種現(xiàn)象越來越少。但是需要注意的是，半導體器件尚可用拆機件，而鋁電解電容器絕不能應用拆機件！原因是鋁電解電容器的壽命在各類電子元件中壽命是最短的。國外報廢的電子產(chǎn)品的拆機件中，鋁電解電容器的剩余壽命是最少的。如果僅僅是做實驗還能勉強，如果試作產(chǎn)品，其結果是可想而知的。不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。鋁電解電容器的“偷電壓”由于鋁電解電容器的浪涌電壓是額定電壓的1.15倍，對于350V耐壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為402V，高于220V+20%對應的整流峰值電壓370V；而對于300V額定電壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為345V，可以滿足243V交流有效值輸入電壓。如果用額定電壓為300V的陽極箔替代額定電壓400V的陽極箔將會大大降低鋁電解電容器的成本。有的鋁電解電容器生產(chǎn)廠商就是采用這種“偷電壓”的方法降低生產(chǎn)成本。偷“電壓”的后果在一般的應用中，為了避免過大的漏電流，延長鋁電解電容器的壽命，通常要降低鋁電解電容器的使用電壓，一般取0.9以下。如果選用了偷“電壓”的鋁電解電容器就將已經(jīng)留出的電壓富裕量喪失殆盡，甚至可能使工作電壓超過額定電壓，這就使漏電流大大增加，從而大大的減少了鋁電解電容器的壽命。拆機件拆機件通常是國外報廢的電子設備上的元件，如果拆的精心，多數(shù)器件經(jīng)過篩選在一般性能上看還是可以用的。唯有鋁電解電容器是絕對不能用的。其原因是，鋁電解電容器的壽命相對而言太短了，在額定溫度下僅1000~4000小時盡管大多數(shù)鋁電解電容器生產(chǎn)廠商宣稱在40℃可以用10年甚至幾十年，但是應用環(huán)境是不可預知的，如顯示器的內部溫度遠遠不止45℃！因此，幾年下來，鋁電解電容器所剩下的有效壽命一般很低，不能用于電子產(chǎn)品。翻新件翻新鋁電解電容器也比較惡劣，通常是收集國外下線鋁電解電容器，重新浸電解液后封裝。盡管國外著名鋁電解電容器檢測比國內嚴格，有些下線的鋁電解電容器性能還是接近于國內正品率電解電容器。但是，其性能還是不如國內正牌鋁電解電容器。下線電容器（一）在國內電子市場上可以看到下線鋁電解電容器，通常是一些不負責任的銷售商為了獲得市場競爭力，到鋁電解電容器生產(chǎn)廠收購下線鋁電解電容器，剔除沒有電容量和擊穿的后拿到市場上銷售。下線鋁電解電容器的特點是，用萬用表測試電容量是正常的。但是如果測試漏電流則會看到下線的鋁電解電容器的漏電流和損耗因數(shù)高于正品鋁電解電容器。而漏電流和損耗因數(shù)用戶一般是不測試的。下線電容器（二）這種下線的鋁電解電容器作為耦合電容器時會導致后極的偏置電壓偏移，但是又找不出原因；如果用于延遲應用時，會出現(xiàn)延遲時間明顯小于設定值或延遲時間不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這是因為鋁電解電容器在施加直流電壓后漏電流回見效的原因。由于下線鋁電解電容器的漏電流大，實際壽命明顯短于預期壽命，例如預期壽命為5年，實際上只有2~3年。這在電子產(chǎn)品的使用初期是根本看不到的。從這里也會看到9000系列質量認證的重要性。如果下線鋁電解電容器用在大紋波電流或高溫的應用是極其危險的，其原因是過高的漏電流會導致鋁電解電容器在大紋波電流或高溫應用時的溫度更高，輕者壽命縮短，嚴重時會導致鋁電解電容器“爆漿”而失效。套膜電容器套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。例如將額定電壓250V的鋁電解電容器換上額定電壓400V的鋁電解電容器，這樣的鋁電解電容器的“價值”將翻番甚至更高。套膜鋁電解電容之制造這就是鉆了應用時通常要電壓降額的習慣，在電壓降額后可能正好是套膜鋁電解電容器的浪涌電壓值，在這個電壓下，套膜鋁電解電容器還是能用一段時間的。國外電解電容器廠商的貓膩有的國外鋁電解電容器制造商在為發(fā)達國家供貨時時優(yōu)質電解電容器。而為我國供貨時的電容量總是負偏差，其質量不如為發(fā)達國家供貨的品質。其原因除了有歧視我國外，最主要的是在我國，他們的鋁電解電容器買不出價格，只能在偷電容量上補償。為了降低在我國市場的售價，國外鋁電解電容器生產(chǎn)廠商往往推出的是壽命相對短的“經(jīng)濟型”鋁電解電容器，如CDE就轉為我國推出2000小時的鋁電解電容器，這是在歐美市場上看不到的，因此，不要以為國外的鋁電解電容器壽命都長。測試鋁電解電容器耐壓的簡單方法可能性：鋁電解電容器的介質膜是通過陽極氧化方式獲得，因此，短時間的小電流“擊穿”不會損壞鋁電解電容器基本方法：將鋁電解電容器串聯(lián)一10k電阻；緩緩增加所施加的電壓，保持充電電流在1mA以下（對應電阻上的電壓低于10V），直到即使不繼續(xù)增加所施加的電壓電流仍不降低時對應的電壓就是電解電容器的擊穿電壓；這個電壓的90%就是電解電容器的額定電壓這種方法只適用于鋁電解電容器測試電路購買鋁電解電容器的準則到具有信譽的鋁電解電容器生產(chǎn)廠商處或到有信譽的著名鋁電解電容器制造商的代理機構購買。盡量不要到電子市場或信譽不足的代理機構處購買。（二）220V工頻輸入電壓的整流濾波電容器的選擇從整流濾波角度考慮濾波電容器整流濾波所需要的電容量；對于一般的開關電源對整流輸出電壓紋波電壓要求考慮：220V交流輸入條件下，需要濾波電容器為1μF/W；85~264V交流輸入條件下，需要濾波電容器為3μF/W。濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的紋波電流有效值大約為整流輸出電流平均值的2~3倍！大約為15~20mA/W。不同的電路拓撲所產(chǎn)生的開關頻率的紋波電流是不一樣的。反激式開關電源約為12mA/W；單管正激式開關電源約為10mA/W；橋式、推挽式開關電源約為7mA/W。電解電容器能夠承受的紋波電流一個400V/100μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在0.5~0.7A左右，其額定紋波電流承受值僅能滿足60W以下的開關電源的濾波要求；一個400V/470μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在1.7A左右，僅能滿足150W以下的開關電源的濾波要求；對于220V輸入電壓等級，按1μF/W的選擇將不能滿足電容器所能承受的紋波電流要求，至少要達到3μF/W。也可以采用多只小電容量電容器并聯(lián)來滿足紋波電流要求。例如3只400V/100μF爪式引腳電解電容器的紋波電流承受能力將比400V/470μF爪式引腳電解電容器大。電解電容器損耗的減小電解電容器的電容量增長速度高于ESR下降速度，因此多只電解電容器并聯(lián)有利于ESR的減?。徊捎秒姼休斎胧綖V波方式可以大大降低整流濾波的紋波電流；選用開關紋波電流低的開關電源電路拓撲可以有效地降低開關電源所產(chǎn)生的紋波電流。電解電容器串聯(lián)時需要采取均壓措施半橋變換器可以使串聯(lián)的電容器自動均壓；單端變換器、全橋變換器、推挽變換器中的串聯(lián)電容器必須采用均壓措施溫度對電解電容器的影響電解電容器的紋波電流隨溫度上升而降低電解電容器的ESR隨溫度的上升而降低，零下20攝氏度時的ESR是常溫的10倍或更高電解電容器的漏電流隨溫度的上升而增加電解電容器的壽命雖溫度的上升而減少，即使在沒有加電或存儲狀態(tài)紋波電流對電解電容器的影響額定電流以下的紋波電流對電解電容器的影響比較小過大的紋波電流將導致電解電容器壽命急劇縮短電解電容器的賦能電解電容器出廠前或存儲時間過長需要賦能，以修復電解電容器的氧化鋁介質膜簡單的方法是：電解電容器串聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁饾u增加施加的電壓，在施加電壓達到額定電壓一半時，維持數(shù)小時。在逐漸加到額定電壓，維持數(shù)小時至兩天五、輸出整流濾波電容器對輸出濾波電容器的基本要求：1.在不太高的開關頻率時，為了濾除開關頻率下的紋波電壓/紋波電流，需要考慮足夠的電容量，這時只能選擇電解電容器；2.為了濾除更高頻率的紋波電壓/紋波電流，要求輸出整流濾波電容器應具有盡可能地的ESR、ESL。常規(guī)電解電容器存在的問題低ESR鋁電解電容器的提出：常規(guī)鋁電解電容器的ESR太高，以1000μF/16V鋁電解電容器為例，其ESR大約為0.25Ω，在50kHz時的容抗為3.18mΩ，遠低于ESR值，從濾除交流成分角度考慮，電解電容器已經(jīng)成為“電阻”，決定濾波效果將不再是電容量而是ESR！針對上面問題，低ESR鋁電解電容器和鉭電解電容器問世。低ESR鋁電解電容器低ESR鋁電解電容器的ESR可以比常規(guī)鋁電解電容器低一個數(shù)量級，因而濾波效果可以改善一個數(shù)量級；低ESR鋁電解電容器同樣存在壽命問題特別是高溫條件下壽命更短的問題。鋁電解電容器小結作為開關電源的輸出整流濾波電容器，電容量往往是首要的選擇，鋁電解電容器的電容量完全可以滿足要求，而ESR則相對比較高。可以通過多只并聯(lián)的方法降低ESR。也可以選擇更大的電容量來降低ESR。對于開關電源的輸出整流濾波來說，鋁電解電容器的應用實在是無奈的選擇！鉭電解電容器電解電容器中的另外一種是鉭電解電容器。由于二氧化錳的電導率比電解液高一個數(shù)量級左右，鉭電解電容器的ESR明顯低于鋁電解電容器；鉭電解電容器的低溫特性遠遠優(yōu)于鋁電解電容器。多陽極鉭電解電容器具有更低的ESR多陽極鉭電解電容器的ESR可以是單陽極的鉭電解電容器的1/3。應用鉭電解電容器時

需要注意的問題嚴禁過電壓鉭電解電容器的介質遭遇過電壓時將被擊穿，這一點是不同于鋁電解電容器的。高溫時工作電壓必須降額鉭電解電容器的耐壓隨溫度上升而降低。注意事項嚴禁撞擊嚴禁反極性不同電解電容器濾波效果的比較測試電路測試結果（1）-20攝氏度的測試結果（1）-20攝氏度的測試結果（2）+70攝氏度的測試結果（1）+70攝氏度的測試結果（2）直流輸入的旁路效果測試電路無旁路電容器的測試結果不同電容器在不同溫度下的測試結果二、薄膜電容器薄膜電容器主要應用于電源濾波器緩沖電路定時電路旁路輸出整流濾波（一）電源濾波器中的電容器

電源濾波器中的電容器的技術要求：安全性浪涌電壓的耐受程度介電強度ESR電源濾波器中的電容器電源濾波器中的電容器應能有效的濾除開關電源對電網(wǎng)的電磁干擾；用能承受來自電網(wǎng)的各種電壓沖擊；電容器自身的安全性；電路的電氣隔離的安全性。浪涌電壓的耐受程度Y1、Y2電容器要承受8kV、5kV的峰值脈沖電壓沖擊；X1、X2電容器分別要承受4kV、2.5kV的峰值脈沖電壓沖擊；峰值脈沖電壓測試波形耐電壓測試

X1、X2、X3；額定電壓：≤500V；直流試驗4.3UR（dc）；交流試驗2UR+1500V(ac)最小值為2000V(ac)；YI、Y2、Y3；額定電壓：≤250、≥150V≤250V、＜150V直流試驗電壓：4000V(dc)、1500V(dc)、900V(dc)；交流試驗：4000V(ac)、2UR+1500V(ac)或最小值為2000V(ac)、4900V(ac)測試波形幾種典型的X2、Y2電容器的dv/dt能力X2抑制電源電磁干擾電容器電容量0.47μF；dv/dt：400V/μs；0.22μF；dv/dt：600V/μs；Y2抑制電源電磁干擾電容器電容量0.047μF；dv/dt：1000V/μs；0.022μF；dv/dt：1400V/μs；0.01μF；dv/dt：1400V/μs。X電容器、Y電容器

是性能極好的電容器！普通電容器是否可以替代安規(guī)電容器？不可以！理由？耐電壓測試不可能通過！普通電容器的耐電壓僅僅是額定電壓的1.5~2倍。（二）緩沖電容器與諧振電容器特點：可能承受很高的dv/dt，如每秒數(shù)百伏的電壓變化率；可能承受很高的峰值電流或均方根值電流；ESR應盡可能的低；頻率可能很高；其中的電壓和電流均為有效值。（三）一般電容器的參數(shù)一般的薄膜電容器的額定dv/dt約為5V/μs；為盡可能的減小體積，一般的薄膜電容器可以承受的峰值電流和均方根值電流比較小；一般的薄膜電容器的ESR不是很低。以上特性主要表現(xiàn)在用于緩沖、諧振作用時的發(fā)熱現(xiàn)象。一般的解決方法采用聚丙烯電容器；聚丙烯介質薄膜電容器的金屬膜比較厚，可以承受比較大的電流；采用金屬箔電容器；選用高dv/dt和高均方根值電流的電容器，即緩沖或諧振專用電容器。（四）耦合電容器足夠的耐壓盡可能低的漏電流穩(wěn)定的電容量低的損耗因數(shù)定時電容器主要是開關電源控制芯片振蕩器部分的定時電容器。基本要求：比較低的溫度系數(shù)；符合要求的電容量；比較低的損耗因數(shù)。一般可以選用價格低廉、容易買到的聚酯電容器（滌綸電容器）三、陶瓷電容器多層陶瓷電容器的問世

改變了輸出整流濾波的效果陶瓷電容器的特點體積小，電容量大，可以在1206的封裝中得到100μF的電容量；具有極低的ESR，可以低達10mΩ以下；允許比較高的紋波電流；RSL低。陶瓷電容器的ESR以1206封裝的X7R介質2.2μF陶瓷電容器為例：ESR不高于30mΩ；在溫升40攝氏度的條件下，允許流過2.23A紋波電流。RSL約為3nH。多只并聯(lián)可以得到更低的ESR。陶瓷電容器需要注意的問題介質材料對性能的影響電容量與溫度的關系電容量與電壓的關系電容量的衰減Y5V介質材料的性能Y5V介質材料的陶瓷電容器電容量最高，但是受溫度、直流偏置電壓影響最大、電容量的衰減也最大。Y5V介質材料陶瓷電容器的溫度偏置電壓與電容量的關系X7R介質材料陶瓷電容器的溫度偏置電壓與電容量的關系Y5V介質電容器的電容量與溫度的關系Y5V介質電容器的電容量的溫度很差X7R介質電容器的電容量與溫度的關系X7R介質電容器的電容量的溫度特性相對好一些X7R陶瓷電容器電容量的衰減高k值陶瓷電容器的電容量隨置放時間的增長有所下降；經(jīng)過高溫后（介質的居里溫度以上，如用電烙鐵重新焊一下），電容量可以恢復旁路電容器旁路電容器的作用：降低直流母線阻抗，如DC/DC變換器的電源輸入旁路電容器。特點：需要有效的吸收由變換器產(chǎn)生的紋波電流，以穩(wěn)定直流母線電壓。輔助濾波電容器，克服濾波電容器在ESR方面的不足，降低直流母線阻抗降低芯片電源端對GND的阻抗。直流母線旁路電容器的要求在具有足夠電容量的基礎上，應具有盡可能低的ESR、ESL；能夠承受比較大的紋波電流。不同規(guī)格的直流母線旁路電容器的旁路效果測試電路不同規(guī)格的直流母線旁路電容器的旁路效果定時電容器要求具有穩(wěn)定的電容量。如C0G介質的陶瓷電容器、薄膜電容器等。陶瓷電容器的失效斷裂：產(chǎn)生的原因主要：碰撞，如跌落；外界應力，焊在電路板上的陶瓷電容器在電路板彎曲時可能會斷裂；電路板的膨脹系數(shù)與陶瓷電容器的膨脹系數(shù)相差很大時，可能會因為溫度變換太大而斷裂，這種現(xiàn)象在大尺寸陶瓷電容器中尤為明顯。貼片陶瓷電容器的尺寸與耗