对于铝电解电容器,漏电流通常用下式表示:
I=KCU+MμA
式中:C——电容器的标称电容量(μF);
U——额定工作电压(V);
K,M——常数 。
其中K值,称之为漏电流常数 。对于不同类型的电解电容器具有不同值,如CD11型产品,K=0.03; CD110型产品,K=0.01;低漏电流产品,K=0.001~0.002 。
对于M值,除了主要考虑氧化膜本身漏电流外,还应考虑到电容器表面漏导电流的影响 。M值主要取决于产品结构和CU值的大小 。CU值较小者,其表面漏导电流影响较大,M值也相应附加较大值;CU值较大者,表面漏导电流影响就较小,M值可以忽略不计 。所以M值可以在0~20范围内取值 。
4.额定工作电压(U)
指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器的最大直流电压或最大交流电压有效值或脉冲电压的峰值 。
5.阻抗
三:主要电气参数分析
1.阻抗、电容量、损耗角正切和等效串联电阻的关系
对电解电容器来说,通常用是容量C、损耗角正切tgδ和阻抗Z或等效串联电阻ESR来描述在脉动电路中的电气特性 。一般电解电容器的电感量L不太大,不会超过100nH(纳亨),电解电容器的等效电路图1-3所示 。
因此,电容器的阻抗将随着损耗角正切的增加而增大 。这意味着在同一电压下,阻抗大者容许通过的交流电流要小一些,换言之,即由于电容器有损耗,所以在电路中它的电容量相应地有所减小,不是测试出来的C值,而是有效电容量:
显然,电容的阻抗值,概括了各种影响因素既能所映电容本身在电路中真正作用,又能根据它的温度频率特性的好坏,从中分析电容器的工艺及结构是否合理,例如,低温时阻抗增大很多,从而工艺上分析原因,频率升高时,阻抗值下降迟缓,也如要从工艺上找原因.
由电解电容器串联等效电路得知:
tgδ=ωCr
式中损耗电阻r 是由三部分组成的: a、氧化膜介质损耗的等效串联电阻r介;b、代表工作电解液的等效串联电阻r液;c、代表金属电极、引出线(片)以及接触电阻等组成的r金。即:
r=r介+r液+r金
r被称为等效串联电阻,英文缩写为ESR(equivalent series resistance) 。故:
2.温度频率特性
电解电容器的主要电气能数C、tgδ和Z与使用环境温度、频率有着极为密切的依赖关系 。所谓温度特性指电容器的C、tgδ和Z随环境温度变化的规律性,而频率特性则描述电容器的C、tgδ和Z随频率变化的规律性 。电容器的温度频率性不仅反映介质微观变化的内在规律,而且还与电解液的性质、电解纸的种类以及电容器的结构等因素有关 。当然从使用角度来看,要求它随温度频率的变化越小越好 。
2.1频率特性
2.1.1C、tgδ~f关系
在低频段,构成电容器的介质,其偶极子极化能跟得上外加电场频率的变化,这样介质极化率就大,其极化对容量的贡献也就大,且损耗也小;在高频段,则与上述相反,随着频率的提高,介质偶极子极化跟不上外加电场的变化,C就会下降,tgδ增加,这种变化关系如图1-4所示 。
2.1.2Z~f关系
由于电解电容器固有电感的影响,使阻抗Z的频率特性曲线存在 “U”形的特性,如图1-5所示 。从公式中可以看出(复阻抗),在低频段容抗在阻抗中占主要地位,随着频率的增加,阻抗减小,当阻抗达到某一最低值时,此频率为谐振频率 。在高频段,感抗影响占主要地位,电感是由电流流过金属电极、引线和金属外壳时所形成的 。下面列举不同规格的铝电解电容器16V470uF和250 V10uF、47uF、100uF,其阻抗频率特性1-6所示 。
2.2温度特性
2.2.1 C、tgδ~T关系
由于电解液是离子导电,离子导电能力都毫不例外地随着温度的增加而增加 。在低温时电解液趋于“冰冻”,其离子的迁移运动受到的阻力将大大增加,并随着温度的趋低而变大,最终导致r液→∞,则
tgδ将随着r液 的增大而变大 。同理,在高温时,r液 变小,tgδ随之减小,而Cr→C。
铝电解电容器tgδ温度特性主要取决于工作电解液,特别是它的低温电阻率大小,它的一般规律是:
A.使用低温特性好的工作电解液要比使用差的其tgδ温度特性好,
B.高额电压的tgδ温度特性比低压的要好一些,
C.电容量小的一般要比电容量大的tgδ温度特性好,
D.使用腐蚀系数小的铝箔要比系数大的tgδ温度特性好 。
铝电解电容的tgδ要从三个方面考虑:
A.电解纸的tgδ
B.电解液的电导率
C.正极箔的tgδ
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