小引

電解電容器是開關電源中一次和二次回路濾波電路中最重要的器件某部。司空見慣，電解容電器的等效電路方可覺著是有滋有味容電器與寄生電感、天下烏鴉一般黑串聯電阻的串聯，如圖1所示。

顯而易見，開關電源是現時信息家電裝具的顯要電源，為電子設備袖珍輕便化作出終古不息的奉獻。開關電源頻頻的小型化、輕量化和跌進，在電子設備中使用量愈來愈大，普及率越加高。對應的就要求電解電容器袖珍大容量化，耐紋波電流，翻來覆去低反抗化，高溫度長人壽化和更恰切高密度組建。

1、電容量與體積

鑒于電解容電器多數使用卷繞結構，很容易擴展體積，因故單位體積電容量好生大，比另一個電容大幾倍到幾十倍。可是大電容量的獲得是以體積的壯大為代價的，現代開關電源務求越是高的效率，越加小的體積，因此，有必要尋求新的解決辦法，來取得大電容量、小體積的電容器。

在開關電源的原邊如其使用有源濾波器電路，則鋁電解電容器的采取環境變得比以前一發嚴酷：

（1）累次脈沖電流主要是20 kHz~100kHz的脈動電流，并且龐大凈增；

（2）變換器的主開關管發熱，造成鋁電解電容器的四周圍溫度穩中有升；

（3）變換器多動用升壓電路，為此要求耐超高壓的鋁電解電容器。這樣一來，使用往日招術炮制的鋁電解容電器，鑒于要吸納比既往更大的脈動電流，只能精選大尺碼的容電器。結莢，使電源的體積龐大，未便用來袖珍化的電子設備。為了速戰速決這些偏題，務須研討與開銷一種新型的電解電容器，體積小、耐超高壓，并且允許流過大量一再脈沖電流。此外，這種電解容電器，在高溫環境下勞作，勞作人壽還須可比長。

2、領受溫度與人壽

在開關電源計劃性過程中，不可避免地要挑選適用的電容。就100μF之上的中、大容量出品來說，歸因于鋁電解電容的價格便宜，為此，至此應用的無上廣泛。唯獨， 最近幾年卻時有發生了昭然若揭思新求變，幸免使用鋁電解電容的動靜正在增多。 輩出這種轉變的一個原故是，鋁電解電容的壽命往往會化為全總裝具的薄弱環節。電源模塊打造廠家的工程師意味著：“對于鋁電解電容這種壽數有限的部件，假如得以休想， 就玩命不要行使。”因為鋁電解電容其間的電解液會蒸發或產生化學變化，誘致靜電容量釋減或一碼事串聯電阻（ESR）外加， 趁著時日的順延，電容性能決然會劣化。

電解容電器的壽命與容電器長久工作的環境溫度有直接提到，溫度越高，電容器的壽數越短。普通的電解電容器在環境溫度為90℃時現已毀掉。但是現今有不少檔級的電解容電器的辦事環境溫度久已很高在環境溫度為90℃，經過電解電容器的交流電流和額定脈沖電流的比為0.5時，人壽援例為10000h，不過倘使溫度升騰到95℃時，電解電容器即早就毀掉。故此，在摘取電容器的時光，本該據悉具體的環境溫度和其它的參數指標來選定，要是不經意了環境溫度對容電器壽數的熏陶，這就是說電源做事的可靠性、安瀾將大大降低，竟是毀損設備和儀器。就一般情況而言，電解電容器勞作在環境溫度為80℃時，相似能達到10000h人壽的渴求。

一方面，電解容電器的壽數還與容電器長時間干活的交流電流與額定脈沖電流（相似是指在85℃的環境溫度下測試值，然則有片段耐高溫的電解容電器是在125℃時測試的額數）的比值至于。不足為奇，這個比值越大，電解電容器的壽命越短，當橫過電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時，電解容電器貌似都早就弄壞。因故，電解容電器有它的一路平安工作區，對此似的施用，當交流電流與額定脈沖電流的比率在3.0倍之下時，對此壽數的要求業經滿足。環境溫度和紋波電流對電解電容器的熏陶如圖2所示。

3、頻率特性與抵擋

對于半大輸出功率開關電源的工作頻率除少數因價錢畫地為牢而仍采用20~40kHz外，大部分均在50kHz如上；DC/DC電源模塊基本上在300kHz如上；大功率開關電源的開關頻率受主開關（形似運用IGBT）的開關速度限制而貌似在20~40kHz。盡管電鈕頻率大相徑庭，但是開關電源的輸出整流濾波容電器的作用基本相同，命運攸關是經過使喚濾波電容器收執電鍵頻率及其高次微波效率的電流重量而濾除其紋波電壓毛重。

在開關電源輸出端用的濾波電容，與工頻電路中選用的濾波電容并不毫無二致，在工頻電路中看作濾波的普通電解容電器，其上的脈動電壓頻率僅有100Hz，充放電歲月是毫秒數量級，為博得較小的脈動系數，索要的電容量直達數十萬微法，就此誠如低頻用普通鋁電解容電器制作靶子是以滋長電容量為主，容電器的電容量、消耗角正切值以及漏電流是可辨其三六九等的主要參數。在電門穩壓電源中看作輸出濾波用的電解電容器，是因為大部的開關電源做事在方波或長方波的狀態，包蘊及其豐富的高次微波電壓與電流，其上鋸齒波電壓的頻率達成數十千赫，甚至數十兆赫，它的務求和低頻使喚時不同，電容量并錯事重要性指標，衡量它優劣的則是它的頑抗頻率特性，如圖3所示。

由圖力所能及，打鐵趁熱效率的上升，容抗驟降、感抗騰達，容抗相等感抗并彼此相抵時的頻率為鋁電解電容器的諧振效率，這會兒的迎擊最低，僅剩下ESR。假設ESR為零，則這時的阻抗也為零；頻率此起彼伏穩中有升，感抗方始凌駕容抗，當感抗相近于ESR時，反抗頻率特性始起升起，呈神志，從其一頻率開始如上的效率下電容器歲時上不畏一個電感。出于炮制工藝的緣由，電容量越大，寄生電感也越大，簡諧運動效率也越低，容電器呈感性的效率也越低。這就務求它在電門穩壓電源的勞作頻道內要有低的千篇一律抵御，同時，對此電源個中，出于半導體器件始起坐班所發出達標數百千赫的終極噪音，亦能有良好的濾波表意，維妙維肖低頻用普通電解容電器在10kHz左不過，其阻抗便開始顯現知覺，鞭長莫及滿足開關電源利用務求。

用以電門穩壓電源輸出整流的電解電容器，要求其招架頻率特性在300kHz竟自500kHz時仍不表現騰達系列化。電解容電器ESR較低，能有效地濾除電鈕穩壓電源中的翻來覆去紋波和頂峰電壓。而普通電解電容器在100kHz后就開頭紛呈升騰大勢，用以開關電源輸出整流濾波功用針鋒相對較差。著者在實驗中意識，普通CDII型中4700μF，16V電解電容器，用以開關電源輸出濾波的紋波與終極并不比CD03HF型4700μF，16V高頻電解電容器的低，與此同時普通電解電容器溫升對立較高。當負載為面目全非事態時，用普通電解電容器的瞬態一呼百應遠不如幾度電解容電器。

開關電源為了跌進而增高了工作頻率的屢次化，特為是袖珍高輸出開關電源中輸入濾波用容電器渴求高紋波性，輸出端低反抗化。要使輸出濾波用電容器在再三下低抗御化，必須減退同等串聯電阻。

4、紋波電流逆來順受度

默化潛移電解電容器性能的重在的參數之一不畏紋波電流問題。紋波電流對鋁電解電容器的影響非同兒戲是在ESR上發生功耗使鋁電解容電器發熱，跟腳濃縮使用壽命。 從特點來復線中（圖2）得以見狀，紋波電流在ESR上生出的消耗與紋波電流有效值的平方成正比，據此趁熱打鐵紋波電流的有增無減，鐘頭壽數法線類似于日界線因變量丙種射線。下降紋波電流的法門何嘗不可使用較大容量的鋁電解容電器，總歸大容量鋁電解容電器可收受的紋波電流比小容量的鋁電解電容器大；也可以應用多只小容量鋁電解電容器的并聯方法，還方可選用紋波電流低的電路拓撲結構。一般說來，反激式變換器時有發生的電鈕演替電流相對最大。表1是各種電鈕變換器電路拓撲的直流電流、整流濾波的紋波電流、電鍵撤換電流和濾波電容上的總紋波電流。

表1 各種電鈕變換器電路拓撲的整流濾波的紋波電流和電鈕代換電流

就平板電視來說，為著能接受大電流，就急需尤其下挫電容的ESR。其青紅皂白是，在數目字設備中，趁機機能的加進，電路的電流有越是大的矛頭。對于在液晶電視中展開MPEG編解碼坐班的圖像處理電路以來，2006年一路芯片中電源電路的電流約為3A。據至于人氏預后稱，為著酬對全H D （全高清等務求而附加電路的層面事后，芯片中的電流將增加到5A 橫豎，再就是在2008 年前后將會落到8A~9A。

倘若ESR小，則在有大電流流淌時，電容輸出電壓的驟降量也小。伴隨著電流外加而來的回落ESR的務求，有可能變為促進電容替換長河的任重而道遠青紅皂白。相對于鋁電解電容靠近1Ω的ESR的話，多層陶瓷電容的ESR很小，還不到10mΩ。導電性高分子電容的ESR等閑為幾十mΩ，ESR可比小的則在10mΩ之下。鋁電解電容也在開支ESR正如小的品， 其ESR約摸是類同制品的1/2~1/3。

5、可靠性輕重

開關電源是一種運用電門式決定的直流穩壓電源，它以袖珍、輕量和高效率的表征被廣泛應用于各種通信設施、家電、微機及其終端設備。看成輸入濾波和平滑用意的鋁電解電容器，它的質量和可靠性直接影響到開關電源的可靠性。倘或鋁電解電容器失效，就會以致電鍵穩壓電源的故障。

開關穩壓電源用鋁電解容電器的失靈模式有擊穿失效、挖沙失效、漏液失效及電參數超差失靈。內部擊穿失靈又分成介質擊穿和熱擊穿，對此大功率和大電流輸出的開關電源用電解電容器，熱擊穿失靈常占勢必百分比；電腐蝕引致鋁引入條折和容電器芯子枯竭，使電鈕穩壓電源用鋁電解電容器開掘失效的重中之重失靈模式；漏液是電鈕穩壓電源用鋁電解電容器常見的失效模式，鑒于動用環境及勞作狀態較嚴酷，常產生漏液失效；電鈕穩壓電源用鋁電解容電器在利用中最常見的失靈模式是電容量調減、電擊流疊加及損耗角正切值外加。

6、總結

在電子線路中電解容電器是短不了的，而且，就勢電子設備的小型化，更其要求電解容電器兼備更好的頻率特性、更低ESR、更低抵御、 更低ESL，更高耐壓通性、無鉛化，這也是電解電容器事后的上移系列化。小型化、大容量化的電容器得以由此運用鈮、鈦等行時介電素材及結構上頭的刮垢磨光來達標。而低ESR、低ESL化可以經過最新電解質的開銷優化工藝及構造來貫徹，再者制品將向更高的電壓取向上移。 在發展日新月異的信息技術天地，電容器將一味是命運攸關部件某個，我輩將使用新技術、新材料時時刻刻地支付出吻合信息時代需求的高性能電容器。