鋁電解電容
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-02
鋁電解電容的實(shí)例教程
1、前言
鋁電解電容是目前除了陶瓷電容之外用得最廣泛的電容品種了，因此，作為硬件工程師，必須熟練的掌握其特性。
筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，通過查閱各種資料，針對(duì)硬件設(shè)計(jì)需要掌握的重點(diǎn)及難點(diǎn)，總結(jié)了此文檔。通過寫文檔，目的是能夠使自己的知識(shí)更具有系統(tǒng)性，溫故而知新，同時(shí)也希望對(duì)讀者有所幫助，大家一起學(xué)習(xí)和進(jìn)步。
2、鋁電解電容器概述
2.1、基本模型
電容器是無源器件，在各種電容器中，鋁電解電容器與其他電容器相比，相同尺寸時(shí)，CV值更大，價(jià)格更便宜。電容器的基本模型如圖所示。
靜電容量計(jì)算式如下：
其中，為介電常數(shù)，S為兩極板正對(duì)表面積，d為兩極板件距離（電介質(zhì)厚度）。
從式中可以看出：靜電容量與介電常數(shù)，極板表面積成正比、與兩極板間距離成反比。作為鋁電解電容器的電介質(zhì)氧化膜(Al2O3)的介電常數(shù)通常為8~10，這個(gè)值一般不比其他類型的電容器大，但是，通過對(duì)鋁箔進(jìn)行蝕刻擴(kuò)大表面積，并使用電化學(xué)的處理得到更薄更耐電壓的氧化電介質(zhì)層，使鋁電解電容器可以取得比其他電容器更大的單位面積CV值。
鋁電解電容器主要構(gòu)成如下：
陽(yáng)極-----鋁箔
電介質(zhì)---陽(yáng)極鋁箔表面形成的氧化膜（Al2O3)
陰極-----真正的陰極是電解液
其他的組成成分包括浸有電解液的電解紙，和電解液相連的陰極箔。綜上所述，鋁電解電容器是有極性的非對(duì)稱構(gòu)造的元件。兩個(gè)電極都使用陽(yáng)極鋁箔的是兩極性（無極性）電容。
2.2、基本構(gòu)造
鋁電解電容器素子的構(gòu)造如圖所示，由陽(yáng)極箔，電解紙，陰極箔和端子（內(nèi)外部端子）卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼，再用橡膠密封而成。
展開 來源 | 數(shù)碼之家
作者 | ljlun
電解電容是電容的一種，其采用金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極金屬箔上氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導(dǎo)電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。
注意電解電容正、負(fù)不可接錯(cuò)，當(dāng)然過年時(shí)還是可以試試。
最常見的電解電容就是鋁電解電容了。
鋁電解電容器按固定方式可分為：引線型鋁電解電容器，螺栓式鋁電解電容器。
按電解質(zhì)類型可分為：液體鋁電解電容器、固態(tài)鋁電解電容器、混合鋁電解電容器。
其結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是箔式卷繞形的（液態(tài)電解質(zhì)），另一種是鋁粉燒結(jié)多孔塊狀的（固態(tài)電解質(zhì)）。
本文圖解液體鋁電解電容，先附鋁電解剖面示意圖：
上實(shí)物了，電容外觀：
封口塞也是個(gè)壓力閥，大體積電解在鋁殼頂端也會(huì)設(shè)置一個(gè)壓力閥。
撕開外殼，味挺沖的。
引腳與封口膠塞。
因?yàn)橐_斷掉了，所以芯子留在鋁殼里。
抽出電容芯子來。
芯子表面有緊固的膠帶。
又來張電容芯子分解示意圖，預(yù)習(xí)一下：
剝離膠帶后，卷繞的鋁箔就能松開了，浸在紙上的就是電解液（液體電解質(zhì)）。
剝呀剝。
看到引線連接位置了。
雙層，一正一負(fù)。
一負(fù)，準(zhǔn)確說鋁箔只是方便作為負(fù)極的電解液導(dǎo)電用的。
中間有層電解紙，浸潤(rùn)了電解液（真正的負(fù)極）。
展開 應(yīng)用電壓過高和溫度過高都會(huì)引起漏電流的增加
2、壓力釋放裝置動(dòng)作
壓力釋放裝置動(dòng)作
為了防止鋁電解電容器中電解液由于內(nèi)部高溫沸騰的氣體或電化學(xué)過程而產(chǎn)生的氣體而引起內(nèi)部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。
為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設(shè)置了壓力釋放裝置，這些壓力釋放裝置在鋁電解電容器內(nèi)部的氣壓達(dá)到尚未使鋁電解電容器爆炸的危險(xiǎn)壓力前動(dòng)作，泄放出氣體。
隨著鋁電解電容器的壓力釋放裝置的動(dòng)作，鋁電解電容器即宣告失效。
鋁電解電容器壓力釋放裝置(中間的十字)
電化學(xué)過程導(dǎo)致壓力釋放裝置動(dòng)作
鋁電解電容器的漏電流就是電化學(xué)過程，前面已經(jīng)詳盡論述，不再贅述。
電化學(xué)過程將產(chǎn)生氣體，這些氣體的聚積將造成鋁電解電容器的內(nèi)部氣壓上升，最終達(dá)到壓力釋放裝置動(dòng)作泄壓。
溫度過高導(dǎo)致壓力釋放裝置動(dòng)作
鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境溫度過高，如鋁電解電容器附近有發(fā)熱元件或整個(gè)電子裝置就出在高溫環(huán)境;
鋁電解電容器溫度過高的第二個(gè)原因是芯包溫度過高。
鋁電解電容器芯包溫度過高的根本原因是鋁電解電容器流過過高的紋波電流。
過高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中產(chǎn)生過度的損耗而產(chǎn)生過度的發(fā)熱使電解液沸騰產(chǎn)生大量氣體使鋁電解電容器內(nèi)部壓力及急劇升高時(shí)壓力釋放裝置動(dòng)作。
3、瞬時(shí)超溫
通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。
這個(gè)核心大致位于電容器的中心，是電容器內(nèi)部最熱的點(diǎn)。
展開 鉭電容器給設(shè)計(jì)工程師提供了在最小的物理尺寸內(nèi)盡可能最高的容量，容量范圍從47μF~1000μF特別有體積的優(yōu)勢(shì)，所以在集成度高又需要使用大容量，低ESR的場(chǎng)景下，鉭電解電容有其獨(dú)有優(yōu)勢(shì)。
大容量低耐壓鉭電容的替代產(chǎn)品：高分子聚合物固體鋁電解電容器
高分子聚合物固體鋁電解電容器與傳統(tǒng)的電解電容相比，它采用具有高導(dǎo)電度、高穩(wěn)定性的導(dǎo)電高分子材料作為固態(tài)電解質(zhì)，代替了傳統(tǒng)鋁電解電容器內(nèi)的電解液，它所采用的電解質(zhì)電導(dǎo)率很高，再加上其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅改善傳統(tǒng)液態(tài)鋁電解電容器的缺點(diǎn)，展現(xiàn)出極為優(yōu)異的特性。
理想的高頻低阻抗特性。高分子聚合物固體電解電容器的損耗極低，具有理想的高頻低阻抗特性，所以被廣泛應(yīng)用于退耦、濾波等電路中，效果埋想，特別是高頻濾波效果優(yōu)秀。
通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以更加直觀和清楚地看出高分子聚合物固體鋁電解電容器與普通電解電容之間的高頻特性明顯差異。在平滑電路輸入疊加1MHz（峰一峰值電壓8V）高頻干擾信號(hào)，用1只47uF的高分子聚合物固體電解電容器濾波，可使噪聲降到僅有峰一峰值電壓30mV輸出。要達(dá)到同樣的濾波效果，需要并聯(lián)4只1000uF的普通型液態(tài)鋁電解電容器，或者并聯(lián)接入3只100UF的鉭電解電容器。
此外，在高頻濾波效果更好的情況下，高分子聚合物固體鋁電解電容器的體積明顯小于普通型鋁電解電容器。
隨著工藝不斷提升，高分子聚合物固體鋁電解電容器優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)。同時(shí)，價(jià)格也需要進(jìn)一步優(yōu)化。
鋁電解電容的失效分析
鋁電解電容是電容中非常常見的一種。鋁電解電容用途廣泛：濾波作用；旁路作用；耦合作用；沖擊波吸收；雜音消除；移相；降壓等等。
展開 而普通電解電容器在100kHz 后就開始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，用于開關(guān)電源輸出整流濾波效果相對(duì)較差。筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，普通CDII 型中4700μF，16V 電解電容器，用于開關(guān)電源輸出濾波的紋波與尖峰并不比CD03HF 型4700μF，16V 高頻電解電容器的低，同時(shí)普通電解電容器溫升相對(duì)較高。當(dāng)負(fù)載為突變情況時(shí)，用普通電解電容器的瞬態(tài)響應(yīng)遠(yuǎn)不如高頻電解電容器。
由于鋁電解電容器在高頻段不能很好地發(fā)揮作用，應(yīng)輔之以高頻特性好的陶瓷或無感薄膜電容器，其主要優(yōu)點(diǎn)是：高頻特性好，ESR 低，如MMK5 型容量1μF 電容器，諧振頻率達(dá)2MHz 以上，等效阻抗小于0.02Ω，遠(yuǎn)低于電解電容器，而且容量越小諧振頻率越高（可達(dá)50MHz 以上），這樣將得到很好的電源的輸出頻率響應(yīng)或動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員十分關(guān)心的問題。
50赫茲工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動(dòng)電壓頻率僅為100赫茲，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù)，所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)微法，因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)萬(wàn)赫茲，甚至是數(shù)十兆赫茲。這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo)，衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗- 頻率”特性。要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。
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鋁電解電容的最新內(nèi)容
電容類：鋁電解電容，鉭電容點(diǎn)電容，滌綸電容，聚丙烯薄膜電容，金屬化聚丙烯薄膜電容，陶瓷電容，安規(guī)電容，抗EMI電容等。
電位器類：線繞電位器，導(dǎo)電塑料電位器，金屬陶瓷電位器，碳膜電位器，微調(diào)電位器，面板電位器，精密電位器，直滑式電位器等。
2026深圳國(guó)際電子元器件展覽會(huì)4個(gè)月前
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高溫儲(chǔ)存(MIL-STD-202-108)
薄膜電容、網(wǎng)絡(luò)低通濾波器、網(wǎng)絡(luò)電阻、熱敏電阻、可變電容、可變電阻、陶瓷共鳴器、EMI干擾抑制器、EMI干擾過濾器：85℃/1000h；
電感、變壓器、電阻：125℃/1000h；
變阻器：150℃/1000h；
鉭電容、陶瓷電容、鋁電解電容：最大額定溫度/1000h。
AEC-Q200針對(duì)被動(dòng)組件的最新分類:
電容器：鉭電容器（MnO2和聚合物）和鈮電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、超級(jí)電容器
電阻器：電阻、熱敏電阻器、微調(diào)電容器/電阻器、壓敏電阻、
磁性元件：電磁（電感/變壓器）
頻率元件：網(wǎng)絡(luò)（R-C/C/R）、石英晶體、陶瓷諧振器、鐵氧體EMI干擾抑制器/過濾器
保險(xiǎn)絲：聚合自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、保險(xiǎn)絲
二、新版下修了實(shí)驗(yàn)樣品的數(shù)量
AEC-Q200針對(duì)被動(dòng)組件的最新分類:
電容器：鉭電容器（MnO2和聚合物）和鈮電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、超級(jí)電容器
電阻器：電阻、熱敏電阻器、微調(diào)電容器/電阻器、壓敏電阻、
磁性元件：電磁（電感/變壓器）
頻率元件：網(wǎng)絡(luò)（R-C/C/R）、石英晶體、陶瓷諧振器、鐵氧體EMI干擾抑制器/過濾器
保險(xiǎn)絲：聚合自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、保險(xiǎn)絲
二、新版下修了實(shí)驗(yàn)樣品的數(shù)量
新標(biāo)準(zhǔn)適用產(chǎn)品包含:鉭電容器（MnO2和聚合物）和鈮電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、電磁（電感/變壓器）、網(wǎng)絡(luò)（R-C/C/R）、電阻、熱敏電阻器、微調(diào)電容器/電阻器、壓敏電阻、石英晶體、陶瓷諧振器、鐵氧體EMI干擾抑制器/ 過濾器、聚合自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、保險(xiǎn)絲、超級(jí)電容器
二、根據(jù)產(chǎn)品尺寸重新定義測(cè)試樣品數(shù)量，新標(biāo)準(zhǔn)按照<10cm3、10cm3≤x≤330cm3、＞330cm3三種規(guī)格確認(rèn)測(cè)試樣品數(shù)量
鋁電解電容
它是由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點(diǎn)是容量大，但是漏電大，誤差大，穩(wěn)定性差，常用作交流旁路和濾波，在要求不高時(shí)也用于信號(hào)耦合。電解電容有正、負(fù)極之分，使用時(shí)不能接反。有正負(fù)極性，使用的時(shí)候，正負(fù)極不要接反。
產(chǎn)品范圍：鉭和陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、電阻、微調(diào)電容器/電阻器、壓敏電阻、熱敏電阻器、電感/變壓器、網(wǎng)絡(luò)R-C-C-R、陶瓷諧振器、石英晶體、鐵氧體EMI干擾抑制器 過濾器、聚合自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
電容
SMD電容、陶瓷電容、鋁電解電容、薄膜電容、可變電容。
7. 電感
加固電感、電感器。
8. 其他
LED薄膜氧化鋁陶瓷散熱基板、超音波元件、過電流保護(hù)SMD、過溫保護(hù)SMD、陶瓷共鳴器、車用PolyDiode半導(dǎo)體陶瓷電子保護(hù)元件、網(wǎng)路晶片、變壓器、網(wǎng)路組件、EMI干擾抑制器、EMI干擾過濾器、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
