电解电容参数特性

 新闻资讯     |      2019-12-17 12:42

  电解电容参数特性_电子/电路_工程科技_专业资料。主要介绍了电解电容的参数:漏电流,寿命,容量,等效串联电阻等

  电解电容器的参数特性 上海 BIT-CAP 技术中心 2.1 容量 2.1.1 标称容量(CR) 电容器设计所确定的容量和通常在电容器上所标出的电容量值。 2.1.2 容量公差 容量偏差是指电容器的实际容量离开标称容量的范围, 容量偏差一般会标示在出货检验单上 和包装箱盒贴上。YM 产品的容量公差为±20%。 2.1.3 容量偏差等级 为了保证每批电容器容量的一致性, 保证客户装在同一台机器上的所有电容器之间的容量偏 差在 。特别为每一个电容器贴上表示容量偏差的标签。客户在装机时选用同一标签的电 容器装在一台设备内, 这样能够有效的保证了同一台设备内的电容器容量的一致性。 偏差等 级见表 1。 容量等级代码 D C B A E F G H 容量偏差 -20%≤Cap<-15% -15%≤Cap<-10% -10%≤Cap<-5% -5%≤Cap<0 0≤Cap<5% 5%≤Cap<10% 10%≤Cap<15% 15%≤Cap≤20% 表 1 容量偏差等级表 2.1.4 容量的温度特性 电解电容的容量不是所有的工作温度下都是常量,温度对容量的影响很大。温度降低时,电 解液的粘性增加,导电能力下降,容量下降。 图 4 容量温度特性(测试频率 120Hz) 2.1.5 容量的频率特性 电解电容器的容量决定于温度,还决定于测试频率。容量频率关系: C 代表容量,单位 F f 代表频率,单位 Hz z 代表阻抗,单位Ω 图 5 容量频率特性曲线 频繁的电压波动及充放电 频繁的电压波动及充放电都会导致容量下降, 为了应对频繁的电压波动及充放电的使用条件, 特别设计了 ER6 系列产品(充放电应对品) 。详细情况请联系我们。 2.2 损耗角的正切值 tanδ 用于脉动电路中的铝电解电容器, 实际上要消耗一部分的有功功率, 这可以用损耗角的正切 值来表征。 损耗角的正切值为在正弦电压下有功功率与无功功率的比值。 对于电解电容器较 常采用的等效电路,如图 6,则损耗角的正切值为: C UC U R UR I 图 6 等效串联电路图 BIT 各系列的最大损耗角的正切值: ES3、ES6、 EH3、 ES3M、ES6M、 EW3、EW6、ER6、EL20、EL60 EH6 ES6H 0.18 0.30 0.15 系列 20℃, 120Hz 下的 损耗值(tanδ) 表 2 各系列电容器的最大损耗角的正切值 注:这些值适用于的最大容量为 47000μF,相应的容量更高的电容器的损耗角的正切值会 更大。 2.2.1 损耗角的正切值 tanδ的频率特性 损耗角的正切值取决于频率。 损耗角的正切值 tanδ的频率特性图 图 7 损耗角的正切值 tanδ频率特性(测试温度 20℃) 2.2.2 损耗角的正切值 tanδ的温度特性 损耗角的正切值除了取决于频率外,还取决于温度。随着温度的下降,电解液的粘性增大, 导电能力下降,损耗角的正切值增大。 损耗角的正切值 tanδ的温度特性图 图 8 损耗角的正切值 tanδ温度特性(测试频率 120Hz) 2.3 等效串联电感(ESL) 等效串联电感来源于接线端子和电容器内部设计。 电容器的等效电路: C ESR ESL 图 9 电容器的等效电路图 2.4 等效串联电阻(ESR) 等效串联电阻是等效串联线路中的阻性成分。 电容器的等效电路见图 6,电容器的等效串联阻抗 ESR 的组成为: R(ESR)=R(介)+R(液)+R(金) R(介)为介质氧化膜的电阻,R(液)为电解液中的电阻,R(金)为金属铆接电阻。 影响 ESR 值的因素有温度、频率、损耗角的正切值。 其中 ESR 等效串联电阻,单位:Ω tanδ为损耗角的正切值 为串联电容,单位 F 2.5 阻抗值 Z 阻抗值包括:○ 1 容量 C 的容抗 2 等效串联电阻 ESR ○ 3 由电容器内部卷绕方式及接线 ○ 端子产生的感抗 。 当低频时容抗起主要支配作用; 当频率增大容抗逐渐减小, 直至达到串联电阻 ESR 的数量级; 频率更高 ESR 起主要作用;当电容器达到共振频率时容抗与感抗相互抵消。 图 10 频率阻抗特性曲线 阻抗 Z 的温度特性(测试频率 120Hz) 2.6 漏电流 Lc 由于铝电解电容器的特殊性,其氧化膜( )也充当绝缘层,在施加直流电压很长时 间后还会有一个小电流继续流过电容器, 这个电流就叫做漏电流。 漏电流产生的根源为铝壳 电容器的氧化膜( )是由电化学方法形成的,因其厚度极薄,易受原材料纯度、制 造工艺等因素影响,故氧化膜表面总是或多或少存在微小的缝隙、杂质和疵点,同时在晶体 结构上易形成晶格缺陷。 这样铝电解电容器在施加电压后, 就在上述隐患出形成电子流和离 子流,其主要为电子流,就是漏电流。所以漏电流大小能够衡量电解电容器的制造工艺水平 及原材料的选用。 2.6.1 漏电流与充电时间的关系 给铝电解电容器充电的过程中电容器内部通过电化学方法修复氧化膜, 使漏电流减小, 当充 电到一定时间后漏电流就趋于一个恒定的值。 Lc 0 10 20 30 40 min 时间 图 12 漏电流与充电时间的关系 2.6.2 漏电流与充电电压的关系 L C 0 VR VS VF V 图 13 漏电流与电压的关系 为额定电压,单位 V 为浪涌电压,单位 V 为正极箔的化成电压(正极箔耐压) ,单位 V 2.6.3 BIT 的漏电流 在频率 120Hz,温度 20℃的条件下漏电流值为 或 1.5mA 取小者。 为漏电流,单位 mA 为额定容量,单位 为额定电压,单位 V 2.7 绝缘套管的绝缘耐压及绝缘阻抗 铝电解电容器都是用绝缘套管来封套。绝缘套管的最低击穿强度为 AC2000V 或者 DC3000V, 测试方法为全部端子和容器套上的绝缘套且安装的固定带之间施加 AC2000V 或 DC3000V 的 电压 1 分钟未出现异常。绝缘阻抗不小于 100MΩ,测试方法为全部端子和容器套上的绝缘 套且安装的固定带之间用 DC500V 的绝缘电阻测定仪测出的值≥100MΩ。为了保证电容器绝 缘套管的绝缘性,请在卡金属固定架时注意不要把绝缘套管破坏。 2.8 纹波电流 2.8.1 额定纹波电流 额定纹波电流是指: 一种规定频率的最大允许交流电流的有效值, 在该电流下铝电解电容器 可在规定温度下连续工作。 纹波电流用 rms 值来表示流过设备的交流电流, 原因为交流电流为跳动的及浪涌电压。 最大 允许纹波电流取决于电容器表面积(散热面积) ,环境温度,损耗角的真切值 DF(或者 ESR 值)及交流频率。由于电容器的内部的发热量决定了电容器的寿命,而纹波电流会使电容器 产生热量,故纹波电流的产生的热量就会影响着电容器的寿命。 2.8.2 纹波电流的频率特性 铝电解电容器的损耗值 DF(或者等效串联电阻 ESR 值)会随着频率的变化而变化。故纹波 电流也会随着频率的变化而变化。 目录册中表示出的纹波电流值为在 120Hz 频率下的纹波电 流额定值。频率与纹波电流的函数关系见表 3。 频率 系数 50Hz 0.70 120Hz 1.00 300Hz 1.10 1KHz 1.30 ≥10KHz 1.40 表 3 额定纹波电流频率修正系数 2.8.3 纹波电流的温度特性 在目录册中我们对工作上限温度为 85℃的产品标出了 85℃下的额定纹波电流和 40℃下的额 定纹波电流,对工作上限温度为 105℃的产品标出了 105℃下的额定纹波电流和 40℃下的额 定纹波电流。在不同温度下纹波电流成函数关系,见表 4-1、表 4-2、表 5-1、表 5-2。 温度(℃) 系数 +40 1.89 +60 1.67 +85 1.00 表 4-1 85℃螺栓端子型产品额定纹波电流温度修正系数 温度(℃) 系数 40 1.7 60 1.4 85 1.0 表 4-2 85℃基板自立型产品额定纹波电流温度修正系数 温度(℃) 系数 +40 3.80 +60 3.00 +70 2.50 +85 2.00 +105 1.00 表 5-1 105℃螺栓端子型产品额定纹波电流温度修正系数 温度(℃) 系数 40 2.7 60 2.2 85 1.7 105 1.0 表 5-2 105℃基板自立型产品额定纹波电流温度修正系数 2.9 寿命 2.9.1 额定寿命 额定寿命是指铝电解电容器在规定的条件下(频率、温度、纹波电流、电压)使用,达到规 定失效变量所持续的寿命。例 BIT 的 ES3、EH3 就是保证在 85℃温度下,频率为 120Hz 下施 加额定纹波电流、额定直流电压持续工作 3000 小时,且容量变化率≤±20%,损耗值 DF≤ 200%初始规格值,漏电流≤初始规格值。 2.9.2 使用寿命 由于环境和负载的不同使用寿命一般要远远大于额定寿命, 使用寿命定义为不超过规定失效 率下可以达到的寿命。 2.9.3 估算寿命 2.9.3.1 估算寿命公式 :实际推算使用寿命,单位:h :在最高额定温度条件下,允许最大纹波电流叠加时的保证寿命,单位:h :允许的最高使用温度,单位:℃ :电容器使用时的环境温度,单位:℃ :实际纹波电流,单位:A :最大纹波电流(A). 额定值) ; :额定纹波电流频率修正系数(参考表 3) :额定纹波电流温度修正系数(参考表 4、表 5) :实际承受的直流电压,单位:V :额定工作电压,单位:V =I× × I:额定纹波电流(参考目录书或承认书中规定的