用于冰冻电源的铝电解电容器技术

用于冰冻电源的铝电解电容器技术

1电解电容器应用领域它是最有效的，最大的用量是不可替代的元件。铝电解电容器已占据电解、陶瓷、有机薄膜三大电容器产量的半壁江山。国内电解电容器的年产总量占全球的1/3。随着科学技术的发展和社会需求的提高,铝电解电容器自身也在不断改进、完善和创新。目前,小型化、片式化和中高压大容量铝电解电容器的应用领域正在不断拓宽,需求量也越来越大。在此,介绍了用于冰箱电源的铝电解电容器技术及其应用原则。2铝电解电容器电极铝电解电容是采用特殊结构和特殊工艺制造的电容器。它有两个极板,分为阳(正)极和阴(负)极,阳极是采用特定的阀金属,并在该金属表面上借助电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质;阴极是采用能生成和修复介质氧化膜的液状或固状电解质。通用铝电解电容器的基本结构为箔式卷绕型结构,阳极为铝金属箔,介质是用电化学方法在阳极金属箔表面上生成的阀金属氧化膜AL2O3;阴极为多孔性电解纸所吸附的工作电解质。图1(a)为铝电解电容器的内部结构。图1(b)为铝电解电容器的数字电路。图1(b)中,R1为电极和引出端子的电阻;R2为阳极氧化膜和电解质的电阻;R3为损坏的阳极氧化膜绝缘电阻;VD1为具有单向导电性阳极氧化膜的二极管;C1为阳极箔的电容量;C2为阴极箔的电容;L为电极及引线端子等引起的等效电感。图2给出铝电解电容器的制造流程。3铝电解电源的用途3.1直流电中性混杂利用整流器将交流电能改变为直流电能时,输出的直流电中常混杂着交流电。在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对较为稳定的直流电压。3.2电容器对放电的交流电流可由放电产生变化电容器接上直流电压开始至充电完成为止,有电流流通,在充完电之后,电流不再流通。然而,接上交流电压时,因充电与放电产生变化,所以交流电流可一直流通,即电容器阻止直流电流流通而允许交流电流流通。当电气负载需外加直流电压而不允许有交流电压存在时,只要在负载两端并联大容量的电容器即可。此时,交流电流几乎不会通过负载而经由电容器流通,负载几乎不会承受交流电压,这种用途的电容器称之为旁路电容器。3.3电容器耦合耦合在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容器耦合。作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过,并传输到下一级电路,这种用途的电容器称为耦合电容器。3.4电源的分配在电容器两电极之间加上电压,电容器就会从电源获得电能,并加以储存。利用这种特性,就能吸收电路中的冲击电流,防止电气接点出现火花,吸收电气电路的冲击波,具有保护作用。3.5阻的中和转换成热而消失节拍电容器充电后,若两极之间接上负载电阻,则储存的正负电会通过负载电阻的中和转换成热而消失掉。这种现象称为放电。此时,放电电流很大,在瞬时转换成热能并产生瞬时大电量,这种瞬时大电量可用于点熔接、照相闪光、放电加工、电磁成形、磁化电源以及炸药点火装置等各种不同用途。4铝电解电源的特性和分类4.1电容器面容量的设计铝电解电容器的常用标称:电容量(C)指电容器上标明的电容量值,即单位电压下所储存的电荷,是设计容量的名义值;损耗角正切(tanδ)指电容器电能量损耗的有功功率与无功功率之比;漏电流(μA)用来表征电解电容器的绝缘质量;纹波电流(mA,r.m.s)指所承受的滤波电压主要是直流电压上叠加2倍工频的交流电压成分,考查其承受纹波电压的能力,将有助于正确使用电解电容。4.2单相电机储能按工作电压可分为低压、中压及高压等(4~450V);按不同的使用温度范围可分为常温(-40~+85℃)、高温(105℃以上)、宽温(-55~+125℃);按电压性质可分为直流、交流(如单相电机启动)、高纹波等;按不同用途的储能类型可分为高压储能、计算机级大容量、照相闪光等;按引出方式可分为引线式、自插式、螺栓式、焊片式等。5寿命值、toe及tx温度阿列纽斯(Arrhenius)方程式中:LX为计算得出的寿命值;LO为保证寿命值;TO为最高额定工作温度;TX为装置内的电容器实际环境温度(非装置温度,而是装置内电容器的温度);△TO为纹波电流升到额定最大值时测得的电容器结芯温升。6不安装有效路铝电解电容器的应用原则是:依据环境温度;依据纹波电流;电路中施加的直流电压值;整机的使用寿命;安装方式及空间(如片式、TAPING、成型等);其他特殊要求,储能(如点焊机、马达启动);环保要求(EU/RoHS&WEEE)。7应用电阻器抗旱压板的注意事项7.1双极性电解电容器铝电解电容器一般是有极性的,极性反接将造成其短路损坏及漏液,因此在无法辨别电气回路极性或用于有极性变换设计回路时,请选用双极性电解电容器。7.2假定严格执行勿连续施加过电压。当过电压时电解电容器的漏电流会急剧增加,因此,其工作电压不应超过额定值。7.3电解电容器寿命电解电容器的寿命取决于使用温度。一般来说,当电解电容器的使用温度每降低10℃,其寿命将增为1倍。因此,应尽可能地在较低温度下使用电解电容器。7.4安装要求使用有防爆槽设计的电解电容器时,防爆槽侧应与其他机构保持最少3mm的空间距离,若不能满足,防爆槽将无法正常运作。7.5纹波电流纹波电流不得超过额定最高纹波电流的允许值。若施加了纹波电流,则电解电容器的内温将大大增加,这会引起特性劣化及破损。7.6充电，经常快速地充放电会使电解电容器的内温异常上升,这将增加漏电流,降低容量,有时还会使产品损坏。7.7电解电容器负载时需先施加定额电压当电解电容器经过长时间放置后,其漏电流有增加的倾向。因此使用经过长时间放置后的电解电容器之前,需先施加额定电压,使其电气特性恢复正常。例如,储存时间长于6个月以上时,需串联1kΩ的保护电阻,使其持续负载额定工作电压30min。电解电容器应储存在正常大气条件的环境下。7.8导针及带以精神子不适当的焊锡温度及时间均可造成表面胶管的异常收缩破裂,有时高温也会由导针及端子导热至素子内部,对产品造成不良影响。因此必须尽量避免过高温度及过长时间的焊锡。8滤波电解电容器的选择图3给出电解电容在冰箱电源电路中的应用实例。输入电压经过压敏电阻保护电路、变压器变压、整流桥电路整流后,将交流变成脉动的12V直流,在整流电路之后接入较大容量的电解电容E101/E102,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对稳定的直流电压。实际应用中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而改变时,通过计算峰值电压和电解电容的纹波电流,选用两级滤波电解电容器。第一级为2200μF/35V;第二级为470μF/35V。由于大容量电解电容一般都具有一定的电感,不能有效地滤除高频及脉冲干扰信号,因此,应在其两端并联一只容量为0.1μF的C102/C103电