貼片鋁電解電容【SMD Aluminum Electrolytic Capacitor】

全稱：貼片鋁電解電容器，簡稱：片式鋁電解，片鋁等。
主要規(guī)格尺寸，按公制標(biāo)準(zhǔn)分為：Φ4×5.5mm、Φ5×5.5m、Φ6.3×5.5mm、Φ6.3×7.7mm、Φ8×6.2mm、Φ8×10.2mm 、Φ10×10.2mm 、Φ10×12mm等。
額定電壓：4V～50V；常規(guī)使用的容量范圍：0.1uF～220 uF，隨著相關(guān)技術(shù)及材料的發(fā)展，最大額定電壓至100V和最大容量至1000 uF產(chǎn)品也已在廣泛采用。

鋁電解電容器的構(gòu)成：是由正箔、負(fù)箔和電解紙卷成芯子，用引線引出正負(fù)極，含浸電解液后通過導(dǎo)針引出，再用鋁殼和膠密封起來。片式鋁電解電容器體積雖然較小，但因?yàn)橥ㄟ^電化學(xué)腐蝕后，電極箔的表面積被擴(kuò)大了，且它的介質(zhì)氧化膜非常薄，所以，片式鋁電解電容器可以具有相對較大的電容量。

正確選用一顆貼片鋁電解電容器產(chǎn)品，要注意的參數(shù)包括：電容量、額定電壓、溫度、壽命以及特性（比如高頻低阻抗）的要求，具體請參考本手冊。

目前，我們主要提供以下系列貼片鋁電解電容器產(chǎn)品：

MS系列（85℃-2000小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)品）
MH系列（105℃-1000小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)品）
MT系列（105℃-2000小時(shí)長壽命品）
ME系列（105℃-1000小時(shí)高頻低阻抗品）等。

　　電解電容器一般有正、負(fù)極之分，即具有極性。因此在電路中使用時(shí)正、負(fù)極不能接錯(cuò)?，F(xiàn)在已經(jīng)可以制造無極性的或用于交流電路的電解電容器，稱為雙極性電解電容或無極性電解電容。在外加電壓的作用下，由于某種原因而引起局部損壞的器件，具有自行修補(bǔ)的作用，這種現(xiàn)象叫做電解電容的自愈?！　‰娊怆娙菀话阒荒茉冢?0℃～＋70℃的范圍內(nèi)使用。特性受溫度、頻率的影響很大。一般經(jīng)常使用的都是鋁電解電容。鋁電解電容的型號一般是CDXX，容量、耐壓、正負(fù)極都標(biāo)記在外殼上。有時(shí)也用引線的長短來表示，長線為正，短線為負(fù)。
　　 鋁電解電容的損耗較大，溫度、頻率特性差，限制了在交流電路中的應(yīng)用。

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電解電容極性如何判定？

　　　影響電解電容壽命的因素分析及對策

　　電解電容廣泛應(yīng)用在電力電子的不同領(lǐng)域，主要是用于平滑、儲存能量或者交流電壓整流后的濾波，另外還用于非精密的時(shí)序延時(shí)等。在開關(guān)電源的 MTBF 預(yù)計(jì)時(shí)，模型分析結(jié)果表明電解電容是影響開關(guān)電源壽命的主要因素，因此了解、影響電容壽命的因素非常重要。
　　 電解電容的壽命取決于其內(nèi)部溫度。因此，電解電容的設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件都會影響到電解電容的壽命。從設(shè)計(jì)角度，電解電容的設(shè)計(jì)方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩(wěn)定性。而對應(yīng)用者來講，使用電壓、紋波電流、開關(guān)頻率、安裝形式、散熱方式等都影響電解電容的壽命。
2 　電解電容的非正常失效
　　 一些因素會引起電解電容失效，如極低的溫度，電容溫升（焊接溫度，環(huán)境溫度，交流紋波），過高的電壓，瞬時(shí)電壓，甚高頻或反偏壓；其中溫升是對電解電容工作壽命 (Lop) 影響最大的因素。
　　 電容的導(dǎo)電能力由電解液的電離能力和粘度決定。當(dāng)溫度降低時(shí)，電解液粘度增加，因而離子移動性和導(dǎo)電能力降低。當(dāng)電解液冷凍時(shí)，離子移動能力非常低以致非常高的電阻。相反，過高的熱量將加速電解液蒸發(fā)，當(dāng)電解液的量減少到一定極限時(shí)，電容壽命也就終止了。在高寒地區(qū)（一般－ 25 ℃以下）工作時(shí)，就需要進(jìn)行加熱，保證電解電容的正常工作溫度。如室外型 UPS ，在我國東北地區(qū)都配有加熱板。
　　 電容器在過壓狀態(tài)下容易被擊穿，而實(shí)際應(yīng)用中的浪涌電壓和瞬時(shí)高電壓是經(jīng)常出現(xiàn)的。尤其我國幅員遼闊，各地電網(wǎng)復(fù)雜，因此，交流電網(wǎng)很復(fù)雜，經(jīng)常會出現(xiàn)超出正常電壓的 30% ，尤其是單相輸入，相偏會加重交流輸入的正常范圍。經(jīng)測試表明，常用的 450V/470uF 105 ℃的進(jìn)口普通 2000 小時(shí)電解電容，在額定電壓的 1.34 倍電壓下， 2 小時(shí)后電容會出現(xiàn)漏液冒氣，頂部沖開。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，與電網(wǎng)接近的通信開關(guān)電源 PFC 輸出電解電容的失效，主要是由于電網(wǎng)浪涌和高壓損壞。電解電容的電壓選擇一般進(jìn)行二級降額，降到額定值的 80 ％使用較為合理。
3 壽命影響因素分析
　　 除了非正常的失效，電解電容的壽命與溫度有指數(shù)級的關(guān)系。因使用非固態(tài)電解液，電解電容的壽命還取決于電解液的蒸發(fā)速度，由此導(dǎo)致的電氣性能降低。這些參數(shù)包括電容的容值，漏電流和等效串聯(lián)電阻（ ESR ）。
　　 參考 RIFA 公司預(yù)計(jì)壽命的公式：
PLOSS = (IRMS)²x ESR 　（ 1 ）
Th = Ta + PLOSS x Rth 　 （ 2 ）
Lop = A x 2 Hours ?。?3 ）
B = 參考溫度值（典型值為 85 ℃）
A = 參考溫度下的電容壽命（根據(jù)電容器直徑的不同而變化）
C = 導(dǎo)致電容壽命減少一半所需的溫升度數(shù)
　　 從上面的公式中，我們可以明顯的看到，影響電解電容壽命的幾個(gè)直接因素：紋波電流 (IRMS) 和等效串聯(lián)電阻值（ ESR ）、環(huán)境溫度（ Ta ）、從熱點(diǎn)傳遞到周圍環(huán)境的總的熱阻（ Rth ）。電容內(nèi)部溫度最高的點(diǎn)，叫熱點(diǎn)溫度（ Th ）。熱點(diǎn)溫度值是影響電容工作壽命的主要因素。而下列因素又決定了熱點(diǎn)溫度值實(shí)際應(yīng)用中的外界溫度（環(huán)境溫度 Ta ） , 從熱點(diǎn)傳遞到周圍環(huán)境的總的熱阻（ Rth ）和由交流電流引起的能量損耗（ PLOSS ）。電容的內(nèi)部溫升與能量損耗成線形關(guān)系。
　　 電容充放電時(shí)，電流在流過電阻時(shí)會引起能量損耗，電壓的變化在通過電介質(zhì)時(shí)也會引起能量損耗，再加上漏電流造成的能量損耗，所有的這些損耗導(dǎo)致的結(jié)果是電容內(nèi)部溫度升高。
3.1 、設(shè)計(jì)上考慮因素
　　 在非固態(tài)電解液的電容里，電介質(zhì)為陽極鋁箔氧化層。電解液作為陰極鋁箔和陽極鋁箔氧化層之間的電接觸。吸收電解液的紙介層成為陰極鋁箔與陽極鋁箔之間的隔離層，鋁箔通過電極引接片連接到電容的終端。

· 　通過降低 ESR 值，可減少電容內(nèi)由紋波電流引起的內(nèi)部溫升。這可通過采用多個(gè)電極引接片、激光焊接電極等措施實(shí)現(xiàn)。
ESR 值和紋波電流決定了電容的溫升。促使電容能有滿意的 ESR 值的主要措施之一是：通常用一個(gè)或多個(gè)金屬電極引接片連接外部電極和芯包，降低芯包和引腳之間的阻抗。芯包上的電極引接片越多，電容的 ESR 值越低。借助于激光焊接技術(shù)，可在芯包上加上更多的電極引接片，因此使電容能達(dá)到較低的 ESR 值。這也意味著電容能經(jīng)受更高的紋波電流和具有較低內(nèi)部溫升，也就是說更長的工作壽命。這樣做也有利于提高電容抗擊震動的能力，否則有可能導(dǎo)致內(nèi)部短路、高的漏電流、容值損失、 ESR 值的上升和電路開路。
· 　通過對電容芯包和鋁殼底部之間良好的機(jī)械接觸及通過芯包中間的熱沉，可將電容內(nèi)部熱量有效地從鋁殼底部釋放到與之聯(lián)接的底板。

　　內(nèi)部熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)對于電容的穩(wěn)定性和工作壽命極其重要。在 Evox Rifa 公司的設(shè)計(jì)中，負(fù)極鋁箔被延長到可直接接觸電容鋁殼厚的底部。這底部就成為芯包的散熱片，以使熱點(diǎn)的熱量能釋放。如選用帶螺栓安裝方式，安全地將電容安裝到底板上（通常為鋁板），可得到更為全面的具有較低熱阻（ Rth. ）的熱傳導(dǎo)解決方案。
· 　通過采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的特制的封墊與鋁殼緊密咬合，可大大減少電解液的損失。

　　電解液通過密封墊的蒸發(fā)決定了長壽命的電解電容工作時(shí)間。當(dāng)電容的電解液蒸發(fā)到一定程度，電容將最終失效（這個(gè)結(jié)果會因內(nèi)部溫升而加速）。 Evox Rifa 公司設(shè)計(jì)的雙層密封系統(tǒng)可減緩電解液蒸發(fā)速度，使電容達(dá)到其最長的工作壽命。
　　 以上這些特性保證了電容在要求的領(lǐng)域中具有很長的工作壽命。
3.2 、影響壽命的應(yīng)用因素
　　 根據(jù)壽命公式，可以得出影響壽命的應(yīng)用因素為：紋波電流 (IRMS) 、環(huán)境溫度（ Ta ）、從熱點(diǎn)傳遞到周圍環(huán)境的總的熱阻（ Rth ）。
1. 紋波電流
　　 紋波電流的大小，直接影響電解電容內(nèi)部的熱點(diǎn)溫度。查詢電解電容的使用手冊，就可以得到紋波電流的允許范圍。如果超出范圍，可以采用并聯(lián)方式解決。
2. 環(huán)境溫度（ Ta ）和熱阻（ Rth ）
　　 根據(jù)熱點(diǎn)溫度的公式，電解電容的應(yīng)用環(huán)境溫度也是重要因素。在應(yīng)用時(shí)，可以考慮環(huán)境散熱方式、散熱強(qiáng)度、電解電容與熱源的距離、電解電容的安裝方式等。
　　 電容器內(nèi)部的熱量，總是從溫度最高的 “ 熱點(diǎn) ” 向周圍溫度相對較低的部分傳導(dǎo)。熱量傳遞的途徑有幾種：其一是通過鋁箔和電解液傳導(dǎo)。如果電容被安裝在散熱片上，一部分熱量還將通過散熱片傳遞到環(huán)境中。不同的安裝方式和間距和散熱方式都將影響電容到環(huán)境的熱阻。從 “ 熱點(diǎn) ” 傳遞到周圍環(huán)境中的總熱阻用 Rth 來表示。采用夾片安裝，將電容安裝在熱阻為 2 ℃ /W 的散熱片上，所得到的電容熱阻值 Rth = 3.6 ℃ /W ；采用螺栓安裝方式，將電容安裝在熱阻為 2 ℃ /W 散熱片上、強(qiáng)迫風(fēng)冷速率為 2m/s 時(shí)，所得到的電容熱阻值 Rth = 2.1 ℃ /W 。（以 PEH200OO427AM 型電容為例，環(huán)境周圍溫度為 85 ℃）。
　　 另外將延長的陰極鋁箔與電容器鋁殼直接接觸，也是很好的降低熱阻的方法。同時(shí)應(yīng)注意鋁殼會因此帶負(fù)電，不能作負(fù)極連接。
　　 電容必須正確安裝才能達(dá)到它的設(shè)計(jì)工作壽命。例如： RIFA PEH169 系列和 PEH200 系列應(yīng)該豎直向上安裝或者水平安裝。同時(shí)確保安全閥朝上，這樣熱的電解液及蒸氣才能在電容失效的情況下，從安全閥順利排出。
　　 當(dāng)電容排列很緊湊時(shí)相鄰電容間至少應(yīng)留出 5mm 的間隔以保證適量的空氣流動。使用螺栓安裝時(shí)，螺母扭矩的控制非常重要。如果擰得太松，則電容與散熱片間就不能緊密接觸；如果擰得太緊，又可能使螺紋損壞。同時(shí)應(yīng)注意電容器不應(yīng)倒置安裝，否則可能造成螺栓的折斷。
　　 電容安裝時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，否則過高的溫度會縮短電容器的使用壽命，從而使得電容器成為整個(gè)電路中壽命最短的部件。在環(huán)境溫度較高的情況下，盡量采用強(qiáng)迫風(fēng)冷，將電容安裝在進(jìn)風(fēng)口處。
3. 頻率的影響
　　 若電流由基頻和多次諧波構(gòu)成，則須計(jì)算每次諧波產(chǎn)生的功率損耗值，并將計(jì)算結(jié)果相加以求得總損耗值。
　　 在高頻應(yīng)用中，電容兩端引線應(yīng)盡量短以減小等效電感。

　　電容的諧振頻率 (fR) ，因電容器種類不同而不同。對于焊片式和螺栓連接式鋁電解電容，諧振頻率在 1.5kHz 至 150kHz 之間。如果電容器在高于諧振頻率時(shí)使用，對外特性呈感性。
4 　結(jié)語
　　 綜上所述，在避免非正常失效的情況下，選擇正確的應(yīng)用條件和環(huán)境，電解電容的壽命是可以保障的。

電容爆漿

一、電解電容的檢測
　　 1.脫離線路時(shí)檢測
　　 采用萬用表R×1K檔，在檢測前，先將電解電容的兩根引腳相碰，以便放掉電容內(nèi)殘余的電荷。當(dāng)表筆剛接通時(shí)，表針向右偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，然后表針緩慢地向左回轉(zhuǎn)，最后表針停下。表針停下來指示的阻值為該電容的漏電電阻，此阻值愈大愈好，最好應(yīng)接近無窮大處。如果漏電電阻只有幾十千歐，說明這一電解電容漏電嚴(yán)重。表針向右擺動的角度越大（表針還應(yīng)該向左回?cái)[），說明這一電解電容的電容量也越大，反之說明容量越小。
　　 2.線路上直接檢測
　　 主要是檢測它是否已開路或已擊穿這兩種明顯故障，而對漏電故障由于受外電路的影響一般是測不準(zhǔn)的。用萬用表R×1檔，電路斷開電源后，先放掉殘存在電容器內(nèi)的電荷。測量時(shí)若表針不向右偏轉(zhuǎn)，說明電解電容內(nèi)部斷路。如果表針向右偏轉(zhuǎn)后所指示阻值很?。ń咏搪罚?，說明電容器嚴(yán)重漏電或已擊穿。如果表針向右偏轉(zhuǎn)后無回轉(zhuǎn)，但所指示的阻值不是很小，說明電容開路的可能很大，應(yīng)脫開電路后進(jìn)一步檢測。
　　 3.線路上通電狀態(tài)時(shí)檢測
　　 若懷疑電解電容只在通電狀態(tài)下才存在擊穿故障，可以給電路通電，然后用萬用表直流檔測量該電容器兩端的直流電壓，如果電壓很低或?yàn)?V，則是該電容器已擊穿。
　　 對于電解電容的正、負(fù)極性標(biāo)志不清楚的，必須先判別出它的正、負(fù)極。對換萬用表筆測兩次，以漏電大（電阻值?。┑囊淮螢闇?zhǔn)，黑表筆所接一腳為負(fù)極，另一腳為正極。
二、電解電容的選用
　　 1.要盡可能地選用原型號電解電容器。
　　 2.一般電解電容的電容偏差大些，不會嚴(yán)重影響電路的正常工作，所以可以取電容量略大一些或略小一些的電容器代替。但在分頻電路、S校正電路、振蕩回路及延時(shí)回路中不行，電容量應(yīng)和計(jì)算要求的盡量一致。在一些濾波網(wǎng)絡(luò)中，電解電容的容量也要求非常準(zhǔn)確，其誤差應(yīng)小于±0.3%－0.5%。
　　 3.耐壓要求必須滿足，選用的耐壓值應(yīng)等于或大于原來的值。
　　 4.無極性電解電容一般應(yīng)用無極性電解電容代替，實(shí)在無辦法時(shí)可用兩只容量大一倍的有極性電容逆串聯(lián)后代替，方法是將兩只有極性電解電容的正極相連（或?qū)⑺鼈兊膬蓚€(gè)負(fù)極相連）。
　　 5.在選用電解電容時(shí)，最好采用耐高溫的電解電容，耐高溫電容的最高工作溫度為105℃，當(dāng)其在最高工作溫度條件下工作時(shí)，能保證2000小時(shí)左右的正常工作時(shí)間。在50℃下使用80℃的電容時(shí)，其壽命可達(dá)2.2萬小時(shí)，如果此時(shí)使用高溫電解電容，其壽命可達(dá)9萬小時(shí)