電解電容器的可靠性應(yīng)用
一、充分考慮紋波電壓
一般電解電容器都有正負(fù)極之分。當(dāng)用于既有直流電壓又有交流電壓分量的脈動(dòng)電路中時(shí)，其工作特性應(yīng)注意。電解電容在使用時(shí)，要符合電解電容器兩端規(guī)定的電壓極性要求。當(dāng)用于級(jí)間耦合或脈沖電路時(shí)，在電容器上施加的直流電壓還要疊加交流電壓成分的幅值，在某些情況下有可能使交流分量的負(fù)峰值電壓過(guò)正直流電壓值，從而使極性電容器處在反向工作狀態(tài)，這樣會(huì)使電容器的漏電流劇增，進(jìn)而破壞正向工作特性而造成失效。因此，當(dāng)電容器兩端存在脈動(dòng)交流成分時(shí)，交流峰值電壓與所加直流電壓之和不應(yīng)過(guò)電容器的額定工作電壓。其原因是交流成分引起電容器的溫升發(fā)熱比直流成分嚴(yán)重的多，所以要嚴(yán)格控制紋波的大小，一般不應(yīng)過(guò)電容器額定工作電壓的百分之二十。對(duì)于鉭電解電容器，也應(yīng)控制在百分之十以內(nèi)。由于紋波電壓可使電解液極化，且對(duì)損耗電阻RS影響很大，所以要對(duì)加到電容器上的紋波峰值電壓進(jìn)行有效的控制。一般技術(shù)條件規(guī)定允許的交流分量是指工頻50 Hz條件下的允許值，如果使用頻率過(guò)上述條件，可按下面公式進(jìn)行計(jì)算：
式中，Ssh為電容器外殼表面積(單位cm2)，t為環(huán)境溫度下允許的溫升(℃)，f偽紋波電壓的正弦頻率(Hz)，C為電容量(μF)，tgδ為實(shí)際使用頻率下的損耗角正切值。
電容器上的紋波電壓應(yīng)小于上式計(jì)算出來(lái)的紋波峰值電壓。由于一般有極性電容器不能承受反向電壓，所以。有極性電容器在有極性變換或純交流電路中是不容許的，而應(yīng)選用無(wú)極性鉭解電容器(如CA74全密封固體鉭電容器)。無(wú)極鉭電容器實(shí)際上是用兩只有極性的鉭電容器背靠背串聯(lián)起來(lái)的，即使電容器在交流電路中有一支鉭電容處在正極性狀態(tài)。
二、適當(dāng)降低使用電解電容環(huán)境溫度
在相同電壓情況下，電解電容器的漏電流及損耗隨溫度的升高而變大，當(dāng)溫度從室溫25℃上升到85℃時(shí)，漏電流通常將增大3倍。電容器的漏電流及損耗是造成電容器發(fā)熱的主要原因，所以降低電容器的使用環(huán)境溫度，是延長(zhǎng)電容器使用壽命，提高可靠性的有利措施，一般可按此溫度降額要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。鋁電解電容器應(yīng)降低額定溫度20～40℃;固體鉭電容器可降低額定溫度15～25℃;液體鉭電容器應(yīng)降低額定溫度15～30℃。鋁電解電容器由于在負(fù)溫下的損耗會(huì)上升，所以一般額定溫度為-20℃。
三、大電流沖擊和電路阻抗
在使用中，隨著環(huán)境溫度的增加，電容器漏流也在增大，當(dāng)有大浪涌電流通過(guò)時(shí)，漏電流可能發(fā)生"雪崩"現(xiàn)象而使電容器損壞。未了不讓這種現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)增加電路的阻抗，使回路的阻抗不小于3 Ω/V。否則可靠性就會(huì)相應(yīng)降低。
四、電容器安裝和焊接的可靠性
如果電容器是近期出廠的產(chǎn)品，而且可焊性已達(dá)到要求，一般不需要浸錫預(yù)處理。而如果儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)則在使用前需進(jìn)行浸錫處理，浸錫處理應(yīng)控制在技術(shù)規(guī)范規(guī)定的封口3.2 mm以外，并避免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高，造成封口熔化或引線與電極脫焊。對(duì)于片式電容器，還應(yīng)避免使用活性高、酸性強(qiáng)的助焊劑，以免清洗不干凈、腐蝕和擴(kuò)散而影響產(chǎn)品可靠性。同時(shí)應(yīng)控制片式電容器的焊接溫度和時(shí)間， (一般為260℃/10秒)。電容器安裝時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。對(duì)于尺寸較大的電容器，不能用電容器引腳來(lái)安裝，為防止在振動(dòng)或沖擊中下引線斷裂或密封損壞，還應(yīng)設(shè)計(jì)夾持裝置來(lái)固定。安裝時(shí)，還應(yīng)盡量使電容器有標(biāo)志的面露出來(lái)，以便觀察。
五、 電解電容器的工作頻率
電解電容器適宜在工頻條件下做電源的濾波或在低頻電路中做旁路或級(jí)間耦合。而且電路阻抗愈低愈可靠。電解電容器工作時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)電解槽，其中一個(gè)電極是電解液。由于電解液的電阻比一般金屬電極 高得多，因此，電解電容器的串聯(lián)等效電阻較大。在直流或低頻率條件下，等效串聯(lián)電阻RS和等效電感L與實(shí)際電容器的介質(zhì)絕緣電阻尺RP相比可以忽略不計(jì)。而隨著頻率的升高，等效串聯(lián)電阻RS和等效電感L都會(huì)隨著增大。等效串聯(lián)電阻RS增大是由于"集膚效應(yīng)"引起的。等效電感L是與頻率成正比的磁場(chǎng)引起的。一般情況下，頻率增加時(shí)，容抗XC的值減小，而感抗XL則增加，這表明(XC-XL)2將隨頻率的增加而減小，當(dāng)頻率增加到某個(gè)頻率點(diǎn)(XC-XL)2=0時(shí)，阻抗Z=RS。此時(shí)電容器將出現(xiàn)諧振。這是電容器對(duì)電路呈現(xiàn)純電阻時(shí)的諧振點(diǎn)。當(dāng)頻率高于電容器諧振點(diǎn)時(shí)，電容器實(shí)際上已變成一個(gè)電感而起不到電容器的作用了，所以要求一般電解電容器的使用頻率不應(yīng)過(guò)20 kHz。
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