设计上虑因素
在非固态电解液的电容里,电介质为阳极铝箔氧化层。电解液作为阴极铝箔和阳极铝箔氧化层之间的电接触。吸收电解液的纸介层成为阴极铝箔与阳极铝箔之间的隔离层,铝箔通过电极引接片连接到电容的终端。
. 通过降低ESR值,可减少电容内由纹波电流引起的内部温升。这可通过采用多个电极引接片、激光焊接电极等措施实现。
ESR值和纹波电流决定了电容的温升。促使电容能有满意的ESR值的主要措施之一是:通常用一个或多个金属电极引接片连接外部电极和芯bao,降低芯bao和引脚之间的阻抗。芯bao上的电极引接片越多,电容的ESR值越低。借助于激光焊接技术,可在芯bao上加上更多的电极引接片,因此使电容能达到较低的ESR值。这也意味着电容能经受更高的纹波电流和具有较低内部温升,也就是说更长的工作寿命。这样做也有利于提高电容抗击震动的能力,否则有可能导致内部短路、高的漏电流、容值损失、ESR值的上升和电路开路。
. 通过对电容芯bao和铝壳底部之间良好的机械接触及通过芯bao中间的热沉,可将电容内部热量有效地从铝壳底部释放到与之联接的底板。
内部热传导设计对于电容的稳定性和工作寿命极其重要。在Evox Rifa公司的设计中,负极铝箔被延长到可直接接触电容铝壳厚的底部。这底部就成为芯bao的散热片,以使热点的热量能释放。如选用带螺栓安装方式,安全地将电容安装到底板上(通常为铝板),可得到更为quan面的具有较低热阻(Rth.)的热传导解决方案。
. 通过采用整体绕注有电极的酚醛塑料盖和双重的te制的封垫与铝壳紧密咬合,可大大减少电解液的损失。
电解液通过密封垫的蒸发决定了长寿命的电解电容工作时间。当电容的电解液蒸发到一定程度,电容将最终失效(这个结果会因内部温升而加速)。Evox Rifa公司设计的双层密封系统可减缓电解液蒸发速度,使电容达到其最长的工作寿命。
以上这些特性保证了电容在要求的领域中具有很长的工作寿命。
一:温度对电容器寿命的影响。
一 般情况下,电容的寿命随温度的升高而缩短,最明显的是电解电容器。一个极限工作温度为85℃的电解电容器,在温度为20℃的条件下工作时,一般情况可以保证181019小时的正常工作时间;而在极限温度85℃的条件下工作时,一般情况仅仅可以保证2000小时的正常工作时间。由此可见,温度对电容器的寿命有非常大的影响。
二:温度与电容的损耗成正比。
任何电容器都有一个损耗角正切值,也就是损耗值。一般情况下,正切值会随温度的升高而加大,以CC10型高频瓷介电容举个例子,在20℃左右的情况下,正切值为0.0012,在85℃温度时,正切值为0.0018,可以看出温度对电容器的损耗影响还是挺大的。
在实际电容选型中,对电流变化节奏快的地方要用容量较大的电容,但并非容量越大越好,首先,容量增大,成本和体积可能会上升,另外,电容越大充电电流就越大,充电时间也会越长。这些都是实际应用选型中要虑的。
额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的zui大直流电压。在交流电路中,要注意所加的交流电压zui大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。另外还要注意的一个问题是工作电压裕量的问题,一般来说要在15%以上。例如某电容的额定电压是50V,虽然涌浪电压可能高至63V,但一般zui高只会施加42V电压。
让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。虽然说, 48V的工作电压使用50V的铝电解电容短时间不会出现问题,但使用久了,寿命就有可能降低。
介质损耗
电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即损耗角的正切值表示(在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ,这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan δ随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大)。损耗角越大,电容器的损耗越大,损耗角大的电容不适于高频情况下工作。散逸因数dissipationfactor(DF)存在於所有电容器中,有时DF值会以损失角tanδ表示。此参数愈低愈好。但铝电解电容此参数比较高。
DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高。