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1、 铝电解电容器铝电解电容器铝电解电容器铝电解电容器 技术讲座技术讲座技术讲座技术讲座讲师讲师:殷宝华殷宝华Version:071013Version:071013Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors1.1.鋁電解電容器的基本原理鋁電解電容器的基本原理2.2.鋁電解電容器的製造流程鋁電解電容器的製造流程3.3.鋁電解電容器的用途鋁電解電容器的用途4.4.鋁電解電容器的特性與分類鋁電解電容器的特性與分類5.5.鋁電解電容器的壽命鋁電解電容器的壽命6.6.鋁電解電容器的選用原則鋁電解電容器的選用原則7.7.鋁
2、電解電容器的注意事項鋁電解電容器的注意事項8.8.鋁電解電容器的發展趨勢鋁電解電容器的發展趨勢目錄(1)(1)(1)(1)鋁電解電容器的基本原理鋁電解電容器的基本原理鋁電解電容器的基本原理鋁電解電容器的基本原理Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電容器的定義電容器的定義電容器電容器電容器電容器由兩個導電極板，中間放置著具有介電由兩個導電極板，中間放置著具有介電 特徵的物質所組成的分立元件。特徵的物質所組成的分立元件。電容器基本功能電容器基本功能電容器基本功能電容器基本功能貯存電荷貯存電荷 Q=CUQ=C
3、U電解電容器電解電容器電解電容器電解電容器兩個極板有陽（正）極和陰（負）極兩個極板有陽（正）極和陰（負）極之分，其中作為陽極的是採用特定的閥金屬，並在之分，其中作為陽極的是採用特定的閥金屬，並在該金屬表面上籍助于電化學方法生成一極薄且具有該金屬表面上籍助于電化學方法生成一極薄且具有單向導電性的氧化膜作為介質，而陰極通常是採用單向導電性的氧化膜作為介質，而陰極通常是採用能生成和修復介質氧化膜的液狀或固狀的電解質，能生成和修復介質氧化膜的液狀或固狀的電解質，這樣一種特殊結構和特殊工藝製造的電容器。這樣一種特殊結構和特殊工藝製造的電容器。電容器的分類電容器的分類電解電容電解電容電解電容電解電容 閥門
4、金屬閥門金屬閥門金屬閥門金屬 (鉭鉭鉭鉭,鋁鋁鋁鋁,鈮鈮鈮鈮,鈦鈦鈦鈦)陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷有機薄膜有機薄膜有機薄膜有機薄膜雲母雲母雲母雲母按介質分類按介質分類 通用型鋁電解電容器的基本結構是箔式捲繞型的結構，陽極通用型鋁電解電容器的基本結構是箔式捲繞型的結構，陽極為鋁金屬箔，介質是用電化學方法在陽極金屬箔表面上形成的閥為鋁金屬箔，介質是用電化學方法在陽極金屬箔表面上形成的閥金屬氧化膜金屬氧化膜ALAL2 2 O O3 3，陰極則為多孔性電解紙所吸附的工作電解質。，陰極則為多孔性電解紙所吸附的工作電解質。（內部結構如下圖）（內部結構如下圖）鋁電容器的結構鋁電容器的結構鋁電容器的結構鋁電容器的結構電
5、容器的等效電路電容器的等效電路 R1R1：電極和引出端子的電阻：電極和引出端子的電阻R2R2：陽極氧化膜和電解質的電阻：陽極氧化膜和電解質的電阻 R3R3：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻D1D1：具有單向導電性的陽極氧化膜：具有單向導電性的陽極氧化膜C1C1：陽極箔的容量：陽極箔的容量C2C2：陰極箔的容量：陰極箔的容量L L：電極及引線端子等所引起的等效電感量：電極及引線端子等所引起的等效電感量鋁電容器的結構鋁電容器的結構引出線引出線引出線引出線皮頭皮頭皮頭皮頭鋁殼鋁殼鋁殼鋁殼陽極箔陽極箔陽極箔陽極箔陰極箔陰極箔陰極箔陰極箔套管套管套管套管防爆閥防爆閥電解紙電解紙電解
6、紙電解紙引線式引線式引線式鋁電容器的結構鋁電容器的結構蓋板式蓋板式蓋板式蓋板蓋板蓋板蓋板引出條引出條引出條引出條鋁殼鋁殼鋁殼鋁殼陽極箔陽極箔陽極箔陽極箔陰極箔陰極箔陰極箔陰極箔膠帶膠帶膠帶膠帶電解紙電解紙電解紙電解紙固定劑固定劑固定劑固定劑套管套管套管套管防爆閥防爆閥負箔-斷面負箔-表面低壓正箔-斷面低壓正箔-表面高壓正箔-斷面高壓正箔-表面鋁電容器的鋁箔結構鋁電容器的鋁箔結構(2)(2)(2)(2)鋁電解電容器的製造流程鋁電解電容器的製造流程鋁電解電容器的製造流程鋁電解電容器的製造流程Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic
7、Capacitors電解電容器的製造流程電解電容器的製造流程裁切負箔正箔釘接裁切電解紙引出箔捲取電解液華司.蓋板組立封口鋁殼橡膠蓋含浸膠管墊片清洗套管老化充電入庫包裝貼品切腳散裝.裝盒出貨(3)(3)(3)(3)鋁電解電容器的用途鋁電解電容器的用途鋁電解電容器的用途鋁電解電容器的用途Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電解電容器的用途電解電容器的用途濾波作用濾波作用利用整流器將交流電能改變為直流電能時，輸出之直流電中常混雜著交流再把此交流部份藉電容過濾，使成為平穩之直流用濾波器在極多機器設備中使用著電解
8、電容器的用途電解電容器的用途旁路作用旁路作用 電容器接上直流電壓開始至充電完成為止，會有電流流通，在充電完了之後電流就不再流通然而，接上交流電壓時因充電與放電變化產生，所以交流電流就可以一直流通即電容器會阻止直流電流流通而容許交流電流流通，當電氣負載需外加直流電壓而不可有交流電壓存在場合，只要在負載兩端並聯大容量之電容器可此時交流電流就幾乎不會通過負載而經由電容器流通，負載幾乎不會承受交流電壓，此種用途之電容器稱之為旁路電容器電解電容器的用途電解電容器的用途耦合作用耦合作用 利用電容器對直流電與交流電所具有不同性質之另一種重要用途為耦合電路之用兩點之間藉電容器加以連接在一起時，交流電路可以結合
9、，而直流卻不會流通因此，對於直流為能源之交流增幅電路，利用電容器把直流遮斷而僅傳達交流之方法，此種用途之電容器稱為耦合電容器電解電容器的用途電解電容器的用途火花防止火花防止 衝擊波的吸收衝擊波的吸收 在電容器兩電極間以電壓，電容器就會從電源獲得電能，並加以儲存利用此種特性，就能將電路中之衝擊電力加以吸收電氣接點之火花防止，電氣電路之衝擊波吸收作用之保護裝置都利用著電容器電解電容器的用途電解電容器的用途放電放電 電容器加以充電後，如果在兩極間接上負載電阻，則儲存之正負電會在負載電阻中和轉變成熱而消失掉此種現象稱為放電此時如果負載電阻較小，中和時之電流，即放電電流就會很大使中和作用在瞬時轉變成熱能
10、並產生瞬時大電力，此種瞬時大電力就可利用在種種不同用途方面如點熔接、照相之閃光作用、放電加工、電磁成形、磁化電源以及炸藥之點火裝置等電解電容器的用途電解電容器的用途直流端子電壓與電量直流端子電壓與電量 電容器之另一性質為兩端子間之直流電壓與電容器充電所獲得之電量成正比所以進行電氣上之數量計算時，只要對應於電量變化之電壓測定出來就可以得到明確之答案此種性質廣泛用在計算機方面電解電容器的用途電解電容器的用途交流之頻率交流之頻率(分頻分頻)電容器另一性質為外加同一交流電壓時，流通之電流大小與外加交流電壓之頻率成正比即高頻率易流通而低頻率難流通此種性質之用途利在用高低頻率混雜在一起之分離方面把電燈線中
11、與50Hz 之交流電壓混雜在一起之高頻率電波隔離，使其不致進入電音中所使用之電容器即為其例，稱為雜音消除用電容器電解電容器的用途電解電容器的用途移相移相二組線圈中，如果在其中一組串聯電容器，並在二線線圈中施加相同交流電壓，則有串聯電容器的線圈所流通之電流就比無串聯電容器之線圈所流通之電流產生時間上之超前變化現象，二組線圈中所流通之電流會產生時間相差單相電動機就常使用上述二組線圈來決定回轉方向與強化起動力及回轉力此種目的所使用之電容器稱為移相用電容器 電解電容器的用途電解電容器的用途交流電壓降的利用交流電壓降的利用 交流電路中通常都利用變壓器使負載得到低於電源之電壓，除此之外更簡單的方法是在負載
12、連接串聯電阻，使負載減少該電壓降部分之電壓然而此種方法會在電阻中發熱而無謂損失電力另外如果以電容器來代替電阻，則電容器因損失極小，電力之無謂損失也可大大地減小此種用途的電容器稱為降壓電容器(4)(4)(4)(4)鋁電解電容器的特性與分類鋁電解電容器的特性與分類鋁電解電容器的特性與分類鋁電解電容器的特性與分類Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電解電容器的電氣特性電解電容器的電氣特性鋁電解電容器常用標稱：電容量（鋁電解電容器常用標稱：電容量（鋁電解電容器常用標稱：電容量（鋁電解電容器常用標稱：電容量（C
13、C C C ）、損耗角正切（）、損耗角正切（）、損耗角正切（）、損耗角正切（tan tan tan tan ）、漏電流（）、漏電流（）、漏電流（）、漏電流（LCLCLCLC ）、額定工作電壓（）、額定工作電壓（）、額定工作電壓（）、額定工作電壓（WVWVWVWV ）、阻抗（）、阻抗（）、阻抗（）、阻抗（Z Z Z Z）電容量電容量電容量電容量（F F F）是指在電容器上標明的電容量值，是指在電容器上標明的電容量值，指單位電壓下所儲存的電荷數指單位電壓下所儲存的電荷數指單位電壓下所儲存的電荷數 是設計容量的名義值。是設計容量的名義值。通常的計算公式如下：r S 3.6dr為相對的電容率(介電常數
14、)，鋁為10，d為電解質厚度即為極板間的距離，S為電極極板的有效面積cC=10-6F單位換算單位換算:1F=10:1F=103 3mF=mF=106F=1012pFRated CapacitanceRated Capacitance電解電容器的電氣特性電解電容器的電氣特性損耗角正切損耗角正切損耗角正切損耗角正切損耗角正切損耗角正切（t ant an ）是電容器電能量損耗的有是電容器電能量損耗的有是電容器電能量損耗的有功功率與無功功率之比。功功率與無功功率之比。功功率與無功功率之比。等效串聯電路和電流電壓向量圖等效串聯電路和電流電壓向量圖等效串聯電路和電流電壓向量圖等效串聯電路和電流電壓向量圖
15、T an T an=UrUrU UCC=I IrrI I C Crr =C Cr r r r UcUcUrUrU UICrCrr rUrUcIUDF TWDF TW表示方式表示方式 Tan Tan-JP表示方式表示方式Dissipation FactorDissipation Factor電解電容器的電氣特性電解電容器的電氣特性漏電流（漏電流（漏電流（漏電流（A A ）用來表徵電解電容器的絕緣品質用來表徵電解電容器的絕緣品質用來表徵電解電容器的絕緣品質 LC與施加電壓、環境溫度和測試時間的關係 T1T2T1T2ILCtILCU2U1U1U2t計算方式計算方式:I=k CV :I=k CV K:
16、K:係數係數 C:C:標稱容量標稱容量 V:V:標稱電壓標稱電壓Leakage CurrentLeakage Current電解電容器的電氣特性電解電容器的電氣特性ESR(ESR(ESR(ESR()指電解電容的等效串聯電阻指電解電容的等效串聯電阻指電解電容的等效串聯電阻 因此電容器的因此電容器的因此電容器的ESRESRESR將隨著損耗角正切的增加而增大將隨著損耗角正切的增加而增大將隨著損耗角正切的增加而增大 由電解電容器串聯等效電路得知：由電解電容器串聯等效電路得知：Tan=Cr Tan=Cr 式中損耗電阻式中損耗電阻r r是由三部分組成（是由三部分組成（1 1）氧化膜介質損耗的等效串聯電阻）
17、氧化膜介質損耗的等效串聯電阻r r介介;(2);(2)代表電解液的等效串聯電阻代表電解液的等效串聯電阻r r液（液（3 3）代表金屬電極，引出線）代表金屬電極，引出線(片片)以及接觸電阻等組成的以及接觸電阻等組成的r r金。即：金。即：r=rr=r介介+r+r液液+r+r金金 r r為串聯等效電阻即為串聯等效電阻即ESR ESR 故故 ESR=ESR=t ant an C CC CL Lr rA AB BEquivalent Series Resistance電解電容器的電氣特性電解電容器的電氣特性紋波電流（）紋波電流（）紋波電流（）紋波電流（）所承受的濾波電壓主要是直流電壓上所承受的濾波電壓
18、主要是直流電壓上所承受的濾波電壓主要是直流電壓上疊加兩倍工頻的交流電壓成分，考查其承受紋波電壓疊加兩倍工頻的交流電壓成分，考查其承受紋波電壓疊加兩倍工頻的交流電壓成分，考查其承受紋波電壓的能力，將有助於正確使用電解電容的能力，將有助於正確使用電解電容的能力，將有助於正確使用電解電容紋波電流使電容溫升紋波電流使電容溫升(85(85 10 105 105 5)紋波電流用耐久性試驗驗證紋波電流用耐久性試驗驗證(電氣特性能否達到要求電氣特性能否達到要求)紋波電流的頻率因數紋波電流的頻率因數紋波電流的溫度因數紋波電流的溫度因數Ripple Current電解電容器的頻率特性電解電容器的頻率特性C Cf
19、f電容量與頻率曲線電容量與頻率曲線阻抗與頻率曲線阻抗與頻率曲線Z Zf f電解電容器的溫度特性電解電容器的溫度特性C.t g C.t g C.t g C.t g T T T T的關係的關係的關係的關係Z Z Z ZT T T T的關係的關係的關係的關係C Ct g 電解電容器的分類電解電容器的分類uu按工作電壓可分為按工作電壓可分為:低壓、中壓及高壓等低壓、中壓及高壓等(4V-450V)(4V-450V)uu按不同的使用溫度範圍可分為按不同的使用溫度範圍可分為:常溫常溫(-40(-40+85),+85),高溫高溫(105(105以上以上),),寬寬 溫溫(-55(-55+125);+125);
20、uu按電壓性質可分為按電壓性質可分為:直流、交流直流、交流(如單相電動機啟動如單相電動機啟動)、高紋波等、高紋波等;uu按不同用途的儲能類型可分為按不同用途的儲能類型可分為:高壓儲能、電腦級大容量、照相高壓儲能、電腦級大容量、照相閃光等閃光等;uu按引出方式可分為按引出方式可分為:引線式、自插式、螺栓式、焊片式等引線式、自插式、螺栓式、焊片式等 電解電容器的標識電解電容器的標識AISHIAISHI電解電容本體標識電解電容本體標識商商標標系系列列額額定定容容量量額額定定電電壓壓額額定定溫溫度度D D/C C極極性性(5)(5)(5)(5)鋁電解電容器的壽命鋁電解電容器的壽命鋁電解電容器的壽命鋁電
21、解電容器的壽命Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電解電容器的壽命電解電容器的壽命Load life specified with DC+ripple currentLoad life specified with DC+ripple currentFor RS RL RR RB RH RF MP MV MB MK M5 H5 B5 M7 H7 WK WX FB NB LK LH LW NA WHFor RS RL RR RB RH RF MP MV MB MK M5 H5 B5 M7 H7 WK WX
22、 FB NB LK LH LW NA WH電解電容器的壽命電解電容器的壽命電解電容器的壽命電解電容器的壽命電解電容器的壽命電解電容器的壽命熱電耦熱電耦(6)(6)(6)(6)鋁電解電容器的選用原則鋁電解電容器的選用原則鋁電解電容器的選用原則鋁電解電容器的選用原則Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電解電容器的選用電解電容器的選用依據環境溫度依據環境溫度依據紋波電流依據紋波電流電路中施加的直流電壓值電路中施加的直流電壓值整機的使用壽命整機的使用壽命安裝方式及空間安裝方式及空間(如如:片式片式,TAPING
23、,TAPING,成型等成型等)其他特殊要求其他特殊要求,儲能儲能(如如:點焊機點焊機,馬達啟動馬達啟動)環保要求環保要求(EU/R(EU/R oHS&WEEE)oHS&WEEE)(7)(7)(7)(7)鋁電解電容器的使用注意事項鋁電解電容器的使用注意事項鋁電解電容器的使用注意事項鋁電解電容器的使用注意事項Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項鋁電解電容器一般是有極性的。極性反接是造成鋁電解電容器短路損壞及漏液的原因，因此在無法辨識電氣回路上極性或使用於有極性
24、變換設計的回路時，請選用雙極性電解電容器。極性極性使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項請勿連續施加過電壓。當過電壓時電解電容器的漏電流會急劇增加。電解電容器之工作電壓不應超過額定值。過電壓過電壓使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項電解電容器之使用溫度請勿超出最高使用溫度之電解電容器之使用溫度請勿超出最高使用溫度之設定範圍。設定範圍。電解電容器的壽命取決於使用溫度。電解電容器的壽命取決於使用溫度。一般來說，當電解電容器之使用溫度每降低一般來說，當電解電容器之使用溫度每降低1010時，其壽命將增為時，其壽命將增為1 1倍。倍。電解電容器應盡可能地在較低溫度下使用。電解電容器
25、應盡可能地在較低溫度下使用。使用溫度和壽命使用溫度和壽命使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項有防爆槽設計之電解電容器其使用時防爆槽側應與其有防爆槽設計之電解電容器其使用時防爆槽側應與其它機構保持最少它機構保持最少3mm3mm以上的空間距離以上的空間距離上述條件不能滿足的話，防爆槽將無法正常運作。上述條件不能滿足的話，防爆槽將無法正常運作。防爆槽的安裝要求防爆槽的安裝要求使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項請勿施加超過額定最高紋波電流容許值以上之紋波請勿施加超過額定最高紋波電流容許值以上之紋波電流。電流。施加了過紋波電流之電解電容器的內溫將大大增施加了過紋波電流之電解電容
26、器的內溫將大大增加，引起電解電容器電氣特性劣化及破損加，引起電解電容器電氣特性劣化及破損如有需要施加額定值以上之紋波電流等要求時，如有需要施加額定值以上之紋波電流等要求時，請與本廠人員洽談。請與本廠人員洽談。紋波電流紋波電流使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項經常及快速的充放電將使電容器之內溫異常上升，會經常及快速的充放電將使電容器之內溫異常上升，會使漏電流增加、容量降低，有時還會造成產品損壞。使漏電流增加、容量降低，有時還會造成產品損壞。如對充放電特性有特殊要求時請與本廠人員洽談。如對充放電特性有特殊要求時請與本廠人員洽談。充放電充放電使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意
27、事項 當電解電容器經過了長時間放置後，其漏電流有增當電解電容器經過了長時間放置後，其漏電流有增加之傾向。加之傾向。因此在使用經過長時間放置後的電解電容器以前，因此在使用經過長時間放置後的電解電容器以前，需先施加額定電壓使其電氣特性恢復正常。需先施加額定電壓使其電氣特性恢復正常。如儲存時間長於如儲存時間長於6 6個月以上時，請串聯個月以上時，請串聯1K1K之保護之保護電阻，使其持續負載額定工作電壓電阻，使其持續負載額定工作電壓3030分鐘。分鐘。電解電容器應儲存于正常大氣條件之環境。電解電容器應儲存于正常大氣條件之環境。電容器的儲存電容器的儲存使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項不適
28、當的焊錫溫度及時間可能造成表面膠管之異常收不適當的焊錫溫度及時間可能造成表面膠管之異常收縮破裂，有時高溫也會藉由導針及端子導熱至素子內部，縮破裂，有時高溫也會藉由導針及端子導熱至素子內部，對產品造成不良影響。對產品造成不良影響。因此須儘量避免過高溫度及過長時間之焊錫。因此須儘量避免過高溫度及過長時間之焊錫。焊錫焊錫使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項 請勿施加過度之力於導針及端子上。請勿施加過度之力於導針及端子上。請勿扳動已焊接於請勿扳動已焊接於PCPC板上之電解電容器，更不要以板上之電解電容器，更不要以電解電容器為施力點提起或移動整塊電解電容器為施力點提起或移動整塊 導針與端子機
29、械強度導針與端子機械強度使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項一般使用之塑膠套管材質為一般使用之塑膠套管材質為PVCPVC或或PETPET。如果塑膠管在浸漬二甲苯或甲苯後再放置於高溫下，如果塑膠管在浸漬二甲苯或甲苯後再放置於高溫下，將產生破裂現象也同時失去了絕緣之功能。將產生破裂現象也同時失去了絕緣之功能。套管材料套管材料使用電解電容器的注意事項使用電解電容器的注意事項如果使用鹵化有機溶劑洗基板，溶劑有可能滲進電解如果使用鹵化有機溶劑洗基板，溶劑有可能滲進電解電容器內部引起腐蝕。電容器內部引起腐蝕。焊錫後的基板清潔焊錫後的基板清潔(8)(8)(8)(8)鋁電解電容器的發展趨勢鋁電解電容器的發展趨勢鋁電解電容器的發展趨勢鋁電解電容器的發展趨勢Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors電解電容器的發展趨勢電解電容器的發展趨勢Your Partner In SuccessYour Partner In SuccessYour Partner In SuccessYour Partner In SuccessTHANKSTHANKS