电解电容器范文1
关键词：电子技术；腐蚀工艺；电解电容器；铝箔
电子工业的繁荣，带动了电子信息产业的发展，人们对中高档的电解电容器腐蚀化成箔的需求量越来越大，这也导致电解电容器腐蚀化成箔市场的供不应求，为了满足电子信息产业的发展，商家迫切的要求电解电容器的比容不断提高，本文将立足于铝电解电容器的结构以及特点，深入研究点解电容器用铝箔扩面腐蚀工艺。
一、铝电解电容器的结构及其特点
（一）铝电解电容器的优点
铝电解电容器与其他类型的电容器相比，拥有单位体积容量大、额定容量大、工作电厂强度高、具有自愈作用、介质层厚度可控制的优点，因此被广泛的应用于电子产业基础元件的制造当中，并获得了业内的认可。首先，铝电解电容器的单位体积电容量大，与其他类型的电容器相比，单位体积容量可能是其十几倍到几十倍，并且铝电解电容器的电解质厚度也是其他电容器的几十到几百倍。其次，铝电解电容器的额定容量大，由于铝电解电容器氧化膜厚度较大，因此很容易扩大面积，可以按照产品制造的要求，增加电解电容器的额定电容量。[1]最后，电解电容器还具有自愈作用，电容器电解质如果发生破坏，电解液中的酸根离子能够在短时间内将破坏位置堵住，从而使电解电容器恢复正常的状态，这在一定程度上增加了电解电容器的应用范围。也正是这些优点，使电解电容器在与其他电容器竞争之中脱颖而出，在汽车电子、变频技术领域得到广泛的应用，市场占有份额也在逐年上升。
（二）电解电容器的结构
现代电子设备的更新换代速度非常快，每一次的变革，都对电解电容器的性能提出了更高的要求，为了满足电子产业发展的需要，电解电容器必须在保证腐蚀滤波弯折强度的前提下，使电解电容器的比容不断提高，这要求电解电容器必须朝着高比容量、小体积的方向改进。首先，研究人员应该对铝电解电容器的结构有一个明确的了解，电解电容器的结构由两个部分组成，第一部分是铝壳和密封胶盖，这是电解电容器的外部构件，通常是由阳极铝箔与阴极铝箔缠绕而成，阳极铝箔的表面有一层氧化铝薄膜，起到了耐电压的作用，因此可以f，电解电容器的外部结构决定了电解电容器的寿命与电容量。[2]
（三）铝电解电容器铝箔腐蚀扩面
电解电容器的铝箔主要通过腐蚀过程来扩大有效表面积的，从而增加电解电容器的电容体积。电解电容器的比容受到铝基材料成分、铝基材料状态以及腐蚀工艺的影响，因此为了增加电解电容器的有效表面积，相关工作人员需要深入研究电解电容器铝箔扩面与腐蚀工艺的关系，明确腐蚀工艺的对电解电容器铝箔扩面的影响。
二、电解电容器用铝箔腐蚀工艺研究
相关工作人员主要采用了正交实验，研究腐蚀介质的比例、腐蚀电压大小、腐蚀温度对腐蚀箔性能的影响。
（一）腐蚀介质的比例对腐蚀箔性能的影响
研究表明，腐蚀介质中ClC浓度越高，腐蚀箔的比容越高，但到达一个临界值后，腐蚀箔的比容不仅不会增加，还会造成弯折强度的降低。在铝电解电容器遭到小孔腐蚀时，介质中的硫酸组分比例会增加，同时孔蚀电位下降，该实验，主要利用了钝化吸附的原理，因此ClC浓度的增加，能够提高增加小孔腐蚀的成核率，并继续向纵深发展。[3]在该实验中，氧化性酸起到了关键性的作用，因为氧化性酸可以有效的增加钝化膜的吸附力，因此在实验当中，要适当的增加硫酸组的比例，从而计算出腐蚀箔的最大比容。而腐蚀箔的弯折度度，则由腐蚀箔夹心层的厚度，厚度越大，腐蚀箔的腐蚀孔越均匀度越高，腐蚀箔的弯折度越高。反之亦然，腐蚀箔的弯折度与腐蚀箔的比容呈反比的关系，因此腐蚀孔均匀度越低，腐蚀箔的比容越高，但同时，这样的腐蚀箔易于这段，同样也不适用于电子元件的制造，因此相关研究人员需要平衡好腐蚀箔比容与腐蚀箔弯折度之间的关系。
（二）腐蚀电压大小对电极箔性能的影响
阳极氧化电压对腐蚀箔比容与弯折性能都会产生不同程度的影响，因此相关研究人员需要，根据电化学腐蚀原理，通过实验，找出电极箔的最佳值。实验表明，随着小孔腐蚀敏感性加剧，电极电位也会相应升高，因此可以说，电机点位的升高与小孔成核有着密切的关系，相关工作人员需要通过实验，找出局部电极电位的临界值，从而提高小孔成核的速度。[4]但需要注意，腐蚀箔的弯折度与腐蚀电压的大小并非线性关系，并非腐蚀电压越大，电极箔的弯折度越低，而是需要将孔壁腐蚀坍塌的变量加入其中在进行观察。可以在这个实验中观察到，腐蚀电压的大小对腐蚀箔的电容产生了一定的影响，腐蚀电压越大，腐蚀箔的电容越大，到达一个临界值之后，腐蚀电压继续增大，腐蚀箔的电容的增大速度逐渐降低。
（三）腐蚀温度和腐蚀时间对腐蚀箔性能的影响
研究人员通过提高腐蚀温度，延长腐蚀时间的方法，观察腐蚀箔性能的变化，研究表明，不管温度的提高，还是时间的延长，都会对腐蚀箔的性能产生一定的影响，腐蚀温度升高，会加速腐蚀孔内阳离子的溶解，从而使外阴离子向孔内迁移，一定程度上降低了溶液的活性。同时，腐蚀孔的继续加深，是孔内金属氯化物更加浓缩，因此腐蚀温度能够增加电解电容器内水解质酸度。而随着腐蚀时间的延长，腐蚀箔的折弯强度会直线下降，直到腐蚀孔堵塞，这个反应才会中止，因此相关工作人员需要根据腐蚀箔性能的要求，合理的选择腐蚀温度和腐蚀时间，从而提高腐蚀孔的均匀度。[5]
结语：
综上所述，腐蚀温度、腐蚀时间、腐蚀介质的比例以及腐蚀电压的大小都会对腐蚀箔的性能产生不同程度的影响，因此相关工作人员需要按照要求，选择科学的腐蚀工艺参数。
参考文献：
[1]郑红梅，吴玉程，黄新民，胡学飞，刘勉诚，杨蓓蓓.铝电解电容器用电子铝箔的性能分析与比较[J].功能材料与器件学报，2012，01：10-16.
[2]陈永真.用薄膜电容器替代铝电解电容器的分析与实践[A].浙江省电源学会.浙江省电源学会第十一届学术年会暨省科协重点科技活动“高效节能电力电子新技术”研讨会论文集[C].浙江省电源学会：，2013：4.
[3]于欣伟，赵国鹏，李魁，高泉涌，冯耀邦，陈姚，郑文芝.电解电容器使用支链多元羧酸铵盐电解液的研究[J].广州大学学报（自然科学版），2013，02：6-9.
电解电容器范文2
关键词:钽电容器 石圣浸渍 等效串联电阻 接触电阻
0、引 言
近几年,随着现代电子设备整机性能的不断提高,及国防科研和航天科学的飞速发展,对电子元器件的性能要求也越来越高,并且越来越趋向于小型化、薄型化、轻量化。这种电子设备的小型化,电子线路密集程度的提高,尤其对电子元器件的高频特性提出了更高的要求。如在高频下使用,为了抑制高频干扰和电压波动,实现设备低功耗化,要求电容量和损耗变化小,低等效串联电阻和高谐振频率低等。本文就钽电解电容器制造工艺对ESR的影响进行了分析,并通过工艺实验研究了降低ESR的方法,改善了产品的高频特性。近年许多公司也已进行相关研究,,但出于知识产权保护,各厂家仍需自己摸索工艺研究。
1、电容器的频率特性
钽电解电容器的ESR即等效串联电阻描述了电解电容器在电路中所表现出的电阻值,它与电容器制造所选用的材料、设计结构及器件各部分接触结合的情况紧密相关。
钽电解电容器的电容器阳极烧结芯子必须具有一定的孔隙度,这些阳极孔隙微观结构非常复杂,它们既相互贯通又十分细小,分布于阳极体内部,它是由多种颗粒状钽粉压制经高温烧结后形成,这大大增加钽粉微粒之间的接触面积;产品制造被覆固体电解质MnO:反复填充这些孔隙,直至大部分密如知蛛网的孔隙被填充满并和外层均匀致密的覆盖钽阳极芯子MnO2联成一体,通常阴极的引出是在阴极被覆石墨、银层,阳极引出是从钽块中心引出。
钽电容器的毛细状内部结构示意图如图1所示。从图1中可以看出钽电解电容器的等效串联电阻ESR由三部分组成:
(1)介质损耗的等效串联电阻R介;
(2)电解质的等效串联电阻R解;
(3)电极欧姆电阻、引线欧姆电阻及各层间的接触电阻R金。
对于钽电解容器,R介在电路工作频段保持不变,R金也可忽略,而MnO2、银层等材料的接触电阻是ESR的主要组成部分。
(1)、(2)项中因素在生产中通过选用高纯度、杂志含量小,粒形有利于设计的钽粉,高纯度硝酸锰溶液等材料,生产过程严格控制溶液浓度、温度,分解过程得到β型低阻值MnO2,石墨溶液参杂比例始终得到控制。(3)项的MnO2、石墨、银层间的接触电阻却很难控制。而在产品实际生产、使用环境中该因素受外力冲击影响很大,高温烘干的热膨胀、阴极组装的电流冲击、模塑压力冲击、引线冲压外力影响,恶劣使用环境,振动等,容易成产品高频性能恶化。
宁夏星日电子钽电容器产品在普通用户及稳定环境中产品性能较为稳定,ESR、损耗变化不大,但在高端用户的高密度电路中,抗干扰能力下降,产品ESR、损耗明显增高,使用户的产品整体功耗上升。使用在汽车电路中,与国外产品比较表现为抗环境变化能力、抗冲击能力不足,产品ESR、损耗显著增高,性能恶化。
实验中选取宁夏星日电子的47μF/16V规格片式产品各100只,按照对比方案进行试验,探讨产品制造工艺对ESR的影响,研究降低片式钽电容器ESR值制造技术。
2、实 验
实验中被膜岗位按照常规工艺、改进工艺(在被覆工艺硝酸锰溶液时,改变其浓度、浸渍时间,调整浸渍石墨的浓度、浸渍时间、浸渍顺序。新工艺在常规工艺中增加了一遍浸硝酸锰,一遍浸石墨,石墨参杂)两种方案被覆MnO2阴极层、石墨层、银层,并观测被膜后产品的外观。被膜前、后各工序(无论常规工艺、改进工艺)的工艺参数完全一致,制成产品后测量产品,成品按照电子行业标准SJ52283/1-96测量,产品在100Hz和lkHz频率时的ESR值。
(1)对照组(常规工艺):……(热分解后产品外形成Ta205介质层)再形成浸渍硝酸锰1.64(比重)溶液(产品浸渍硝酸锰溶液后在热环境中分解得到Mn02阴极层)热分解浸渍硝酸锰1.64(比重)溶液再形成浸渍石墨52%(体积比)溶液浸渍Ag浆。
(2)实验组(改进工艺):……(热分解后产品外形成Ta2O5介质层)再形成浸渍硝酸锰1.64(比重)溶液热分解浸渍石墨40%(体积比)溶液浸渍硝酸锰1.15(比重)溶液再形成石墨30%(体积比)溶液浸渍Ag浆。
(3)选用AVX公司相同规格产品做参照,按照电子行业标准SJ52283/1-96分别在100Hz和1000Hz频率下测试ESR值。
3、结果与分析
3.1 阳极块的尺寸、结构、形状的影响
钽电解电容器的微观结构如图2所示。可以看出,整个钽容器相当于大量的小电容单元组成的RC梯形网络电路(因为Rta与RMno2相比较可以忽略,因此电路简化成简单的RC梯形电路如图3所示。由图2可知,为了得到较低的ESR值的产品,首先必须使阳极钽块内部有足够的孔隙度,并且填充充足的Mn0:作为阴极。生产中阳极块设计时应选用高比容、颗粒团型好、粒形复杂耐压制的钽粉以保证设计钽块的比容,并尽可能利用装配模具允许的空间加大钽块尺寸,成型压制时选用流动性好易挥发的粘结剂,选用水平压制方式,合适的压制密度,使压制出的钽块既有强度、完整的外形又有一定的孔隙。使用合理的烧结温度、新的烧结曲线,保证烧结时钽块的提纯,提高钽块的强度,保留合理的孔隙度。
实验时首先对阳极块设计、压制密度值选择、烧结温度、烧结温度曲线进行实验,制成产品后测量,得到数据如图4所示。
图4结果表明,生产工艺调整粘结剂、压制密度,烧结温度、烧结曲线,改变钽块的长宽厚的参数,使制造产品的ESR值可以得到降低,但有一定限度。实验中反复调整以上制造参数后,测试产品ESR最大降低5.12%。
使用合理的烧结温度1400-1450℃,新的烧结曲线可利用产品杂质挥发提高孔隙度,增强产品的纯度和机械强度。改变钽块的长宽厚的参数使压制密度适当增大,产品钽丝与钽粉接触良好,可使产品空隙度也降低。MnO2充填困难,容量引出下降较大,产品ESR增大,漏流减小;反之减小压制密度,产品钽丝与钽粉接触强度下降,产品空隙度增大,MnO2充填容易,容量 引出较大,产品ESR减小,漏流增大。现阶段钽粉厂家提供的钽粉在团化粒型,粒度分布等参数都制约着生产,实际生产中阳极块的设计既要保证阳极块的孔隙度也要保证阳极块与钽丝的接触强度,钽块强度。
3.2 工艺条件的影响
钽电解电容器的被膜生产工艺对ESR值影响最大是被覆MnO2层要得到低电阻的β型MnO2和降低MnO2与Ta2O5层接触电阻以及MnO2与石墨层的接触电阻,和石墨层与银层的接触电阻。
通过反复试验,确定最佳的被膜工艺为:选择合适的被膜分解温度,水汽含量分解环境得到低电阻的β型MnO2,外形颗粒均匀的MnO2层,无龟裂连续的石墨层,被覆导电性能良好的银层。
新的工艺顺序为:……再形成硝酸锰1.64(比重)热分解石墨40%(体积比)硝酸锰1.15(比重)再形成石墨30%(体积比)Ag,在石墨中加入分散剂提高石墨乳液颗粒的悬浮程度,提高石墨溶液的乳化度,使浸渍在钽块外层的溶液石墨颗粒分布均匀、含量高,自身电阻降低。
3.2.1 应用新工艺
实验中选取47μF/16V规格片式产品各100只,按照对比方案进行试验。(除被膜工艺外其余岗位工艺相同)被覆工艺完成后对产品外层银层与石墨层、石墨层与MnO 2进行剥离力测试并对产品外观进行金相扫描,并与常规工艺比较。
采用新工艺制造的产品得到的MnO2层,石墨层更连续,颗粒分布更均匀,各层间结合更加紧密。石墨层、二氧化锰层、银层中在制造过程中,反复相互浸溃,相互渗透扩大了彼此间的接触面积,增强了石墨层、二氧化锰层的接触强度,减小了接触电阻,从而为降低产品等效串联电阻(ESR)打下基础,如图5所示。
新工艺的特点是在分解过程中使得MnO2层与Ta2O5层、MnO2与石墨层相互渗透,进一步降低MnO2与Ta2O2层、MnO2与石墨层及石墨层与银层的接触电阻,增大各层之间的结合强度。
3.2.2 数据测量
实验中随机抽取正常工艺、新工艺各10只实验成品测量,并选用AVX公司相同规格产品做参照对比,严格按照电子行业标准SJ52283/l-96分别在100Hz和1000Hz频率下用惠普测试仪器测量产品数据。
依据实验所得数据,绘制成柱状分布图(X轴为抽测个数,Y轴为等效串联电阻ESR值)如图6、7所示。
从图6、7结果可以看出,本次研究通过钽电解电容器制造工艺中被膜分解温度、分解水汽环境的调整,改变被膜浸渍硝酸锰的浓度,浸渍石墨的次数、浓度、石墨的参杂,被覆二氧化锰与石墨的浸渍顺序等相关工艺方法,使得最外层二氧化锰层、石墨层相互浸渍,并与内部二氧化锰层紧密连接,二氧化锰层、石墨层与银层中相互渗透扩大了彼此间的接触面积,增强了二氧化锰层、石墨层、银层间的附着强度,减小了接触电阻,从而降低了产品等效串联电阻ESR,也增强了抗干扰能力。产品ESR、损耗明显下降。新产品在汽车电路的恶劣环境使用中,与国外产品比较表现为抗环境变化能力、抗冲击能力有显著增强,高频特性接近国际水平。
通过研究找到了生产中降低等效串联电阻的新工艺方法,提高了产品的特性,扩宽了产品的适用范围。
4、结束语
本次研究,采用新工艺制造的产品在100Hz测量ESR平均数值从3.566mQΩ下降到2.088mΩ,1kHz测量ESR平均数值从29.322mΩ下降到9.089mΩ,平均下降了146.69%,与国际高端产品相比分别相差了9.2%、6.931%。
参考文献
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[3]揣荣岩等,固体钽电解电容器频率特性研究[J],沈阳工业大学学报,2004,26(5):558-560。
电解电容器范文3
关键词：电容式电压互感器；介损异常；排查措施
中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0021-02
随着电网的不断发展，电容式电压互感器（CVT）取代电磁式电压互感器（VT）的趋势越来越明显。CVT大规模使用的前提是其绝缘能够得到良好的监察。广东电网公司《电力设备预防性试验规程》对CVT分压电容的电容值和介损值做了严格的规定。如果CVT的电容值或者介损值发生明显变化，将有可能引发严重的爆炸事故。我局试验人员在长期的工作中发现容性设备的介损异常现象时有发生。本文对这一现象进行研究，从高压电气试验人员的角度，结合具体实际，找到行之有效的现场排查手段，使试验过程顺利进行，以期达到正确评估设备的目的。
1 传统西林电桥和数字电桥的分析
1.1 西林电桥和数字电桥
西林电桥和数字电桥原理如图1所示，无论是传统的西林电桥还是先进的数字电桥，其核心思想都是为了使电路达到平衡。在平衡电路的状态下，传统西林吊桥可以很容易的通过R3、R4、Cn可以计算CX。从本质上来说，数字电桥的原理仍然是基于最传统的桥式电路，所不同之处在于传统的平衡检流计被智能的计算模块所代替，在先进的数字电桥中，A/D采样技术被广泛应用，计算机直接计算和比较经过A/D采样后的电压值，对标准电流和试品电流进行矢量运算，幅值用于计算电容量，角差用于计算。
1.2 介损异常的可能原因
通过上述电桥分析和电容特性可知，电容的电流超前电压90？，所以流经试品ZX的电流IX一定滞后于流经标准电容Cn的电流Icn，若有一外界干扰打破了这种干扰，使得IX超前于Icn，则所测得的介损就为负值。在实际的测量中，这种外界干扰有以下几种：中间电磁单元的影响、试品表面脏污引起的泄露电流、电磁干扰等。
2 中间电磁单元的影响
另一个不可忽视的因素是电容式电压互感器中间电磁单元的影响。由于电容式电压互感器需要向二次提供电压，所以其主回路一般设计成电容分压器的形式，通过其中压电容抽取电压，再通过电磁单元在二次绕组上产生可供电压表直接测量的二次电压。当我们进行整体电容和介损测量时，如果没有好的屏蔽措施来屏蔽掉电磁单元对地回路向主测量回路的“反向”影响，则对测量结果会产生很大影响，甚至有可能使介损呈现负值。
图2显示了电磁单元电流影响的象限分析，由图可知：Ig在1象限区域和4象限区域时，电磁单元呈现的状态将有可能截然不同，前者呈现容性而后者呈现感性。当电磁单元呈现感性状态时，现场测的的介损值误差较大。这是因为：Ig的相位滞后Ic2，？啄'
3 试品表面脏污引起的泄露电流影响
试品表面脏污引起的泄露电流影响如图3所示。
图3中R1、R2、R3表示套管表面的等值分布电阻，C'1、C'2、C'3为对应的分布电容。当表面泄漏很大时候，R1、R2、R3对于套管表面的电压分布起到主导作用。而套管表面由于电导改变，会强制改变C1、C2、C3、C'1的电位，造成一种不均衡的电位差状态。这种电位差会直接导致干扰电流流过。分析其简化图3（b）和向量图图3（C）可知，流过C11的电流I11=I'11-I"11。由图3（C）可知，当[I'11]>[I"11]，则有偏小的测量误差；而当[I'11]
4 电磁干扰对于介损测量的影响
4.1 电磁干扰的影响分析
由于现代电网的复杂性和一定的供电保障问题，很难会在电气设备的预防性试验时，停下待试设备周围所有设备。这样一来，周边电场的电磁干扰变成一个无法回避的问题。如图4所示：U'通过等效杂散电容C'产生I1对R3产生影响，电桥的平衡条件必然发生变化。为了重新达到平衡，必须调整相关电气参数，如：R3和C4的值。这种调整会使实际测量所得的tan？啄1和C'x1与真实值产生很大偏差，特殊情况下有时会令tan？啄1出现负值。传统的电磁干扰屏蔽方法一般有 “移相法”和“倒相法”等，但是这两种屏蔽方法操作复杂，且抗干扰能力不强，而且往往受天气、运行工况等各方面影响，很难得到准确的测量结果。
4.2 AI6000系列的异频测量
异频测量法为目前较为先进的电磁抗干扰方法。我局采用的AI6000系列异频自动抗干扰精密介质损耗测量仪就是基于此种原理设计。其工作原理为：仪器在45 Hz和55 Hz时进行测量，试验电流自动输出并自动切换两成，通过傅立叶变换滤掉非信号频率的干扰成分，然后通过计算模块对标准电流和所测电流进行矢量运算，幅值用于计算电容量，角差用于计算tan？啄。
4.3 异频介损与工频介损的差异
需要说明的是，异频测量与工频测量之间存在一定的差异。但是由于近工频中心频率两侧介损与频率的关系总是变化的，除非在此区域有多个元器件的谐振点，所以这种对称的双异频测量，这种差异对于测量结果的影响被降低到一个完全可以忽视的地步。实际上，在工频附近，介损因数随频率增大而增加很少，再加上双异频测量会将测量结果平均分析，使得误差大大减小，结果十分可信。
5 结 语
高压设备介损异常反映了设备的局部绝缘出问题，因此介质损耗的大小是衡量介质电性能的一项重要指标。介损异常可以反映整体受潮、绝缘劣化变质以及小体积被试品的贯通和未贯通性的局部绝缘缺陷。产生介损负值的因素很多，有可能是众多因素叠加而成。如果现场测量出现负值，我们最少应该从以下几个方面进行排查：是否接线错误，接地无效；是否有电磁单元的干扰，以及是否采用了双异频测量；表面脏污和空气过于潮湿；是否有强烈的电场干扰。
参考文献：
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电解电容器范文4
【关键词】通信设备 电容器
电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，其在电路中所起的作用主要包括：隔直通交、旁路、去耦、滤波、储能等。电容器由很多种分类方法，根据制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等；按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器，其中滤波电容又分为铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器等。
军事通信设备中使用的电容器主要为瓷介电容、钽电容、铝电容和云母电容。根据电容器在电路中所起的具体作用来选择不同材料的电容才能保证通信设备使用的可靠性。
所有的电容都有各自的技术指标，但根据电容器所使用材料的差异，不同的电容器指标会有所差异，一般的电容都有以下指标：耐压值、纹波电流、等效串联电阻、漏电流、损耗角正切、电容量、温度范围、下面针对电容的作用及选用进行详述。
1 隔直通交
电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质构成的，通电后，极板带电，形成电压，但由于中间的绝缘物质，所以整个电容式不导电的，所以直流电路通路中如有电容，相当于电路时断开的。在交流电路中，因为电流的方向是随时间变化的，而电容器充放电的过程是有时间的，故在极板见形成变化的电场，该电场也是随时间变化的，实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。
所有的电容都有隔直通交的作用，但选用时需考虑电容所能承受的极限电压，任何物质都是相对绝缘的，当所加电容器两端电压超过其击穿电压后，电容器会被击穿，此时电容器相当于直通，不在起隔直通交的作用。此外，在选用电容式还应考虑电容器的漏电流指标，所谓漏电流是指在电容器两端施加电压后流经电容器的直流电流，漏电流指标要根据实际使用电路来决定。
2 旁路
旁路电容是为本地器件提供能力的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，减低负载需求。旁路电容一般紧靠负载器件，如此可以很好的防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。旁路电容一般选择钽电容、瓷介电容，但选用具体器件时需考虑电容器的耐压值、等效串联电阻、工作环境。如工作环境温度比较宽，最好选用钽电容。
3 去耦
去耦和旁路比较类似，旁路电容式防止电源对负载产生影响，而去耦电容是防止负载对电源产生影响。当负载电容比较大，去掉电路要对电容进行充电、放电，才能完成信号的跳变，在充电时，电流比较大，而由于电路中电感、电阻等会产生反弹，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前端电路的工作，去耦电容可以满足去掉电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
4 滤波
电容器的阻抗为Z=1/（ΩC）=1/（2πfC），其中f为频率、C为电容器容量。故电容越大，阻抗越小，通过的频率越高。但当电容量超过1μF的电容多为电解电容，电解电容有很大的电感成分，频率高后反而阻抗会增大。所以滤波电路中一般采用大电容并联小电容。
5 储能
储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。储能型电容器容值均较大，多选用铝电解电容，主要是因为铝电解电容容量大、体积小、价格便宜，性价比比较高。
6 其他功能
电容器的种类很多，所起的作用及应用各不相同，以上只是列举了通信设备中常见的电容功能，此外，不同的电容器还具有调谐、耦合（高频耦合、低频耦合）等功能。
7 工程实例
在实际的电路中，电容器的作用一般不会是单一的，可能既有滤波功能，又有储能功能，比如在交流转直流时，交流电源经过整流后都会采用大容量的电容器进行滤波，改电容器同时还有储能作用。
在笔者设计一款AC-DC电源时，要求工作环境温度为-55℃到70℃，在设计初期，为了考虑成本和产品体积等因素，电源的滤波、储能电容采用高压铝电解电容，该电源设计完后再常温下各项指标均满足使用要求，但在进行高低温试验时，带载能力较差。经试验、原理分析，在高低温下，铝电解电容的等效串联电阻变化很大，变化倍数达到30倍，其滤波、储能性能受到很大影响。
在高低温下，铝电解电容等效于常温状态串接一几百欧姆到几千欧姆的电阻，其充电时间加长，滤波效果变差；同时，由于等效串联电阻变大，其所储存的电能对负载放电时相当于内阻变大，自身功耗加大，带载能力变弱。如将铝电解电容换为钽电解电容，由于钽电容等效串联电阻较小，且高低温下变化也小，变化倍数约为10倍，对性能影响不大。编者经过反复验证，将铝电解电容改为钽电解电容后，AC-DC电源的性能指标和常温状态没有差异，可以达到设计、试验要求。
8 结束语
电容器的种类众多，不同的电容运用电路不同，主要作用也不同。在电容器的选用过程中，应根据电容器所起的作用、应用环境、具体的电路参数（工作电压、工作频率）等因素选择合适的电容，同时还应考虑电容器自身的参数，确保选择的电容器可满足使用要求。
作者简介
邓发旺（1979-），男，湖北省襄阳市人。现为陕西烽火电子股份有限公司工程师。研究方向为通信技术应用与开发。
电解电容器范文5
关键词：电源设计；电容选用；滤波电容器
在进行电路设计的过程中，电源设计是十分重要的环节之_。成功、完整的电路设计中电源占据着十分重要的位置，其很大程度上影响了电路系统的使用性能与运行成本。通信电源设计中的电容就是容纳与释放电荷的电子元器件。
1 电源设计中电容的应用
1.1 旁路
旁路电容即给本地器件提供能量的元件，类似于微型可充电电池，其可以充电使用，并且针对器件进行放电。为了尽可能地降低阻抗，旁路电容要尽可能接近负载器件的供电电压管脚与地管脚，以避免由于输入值过大产生噪音或者地电位上升。
1.2 去耦
去耦，即为解耦。一般来说，可以将电路分为驱动的源及被驱动的负载。假如开关电源负载电容相对较大，驱动电路则会充电、放电，进而完成信号的变更，在这一过程中会出现一种噪声，对前级的正常工作产生影响。该噪声即为耦合。去耦电容就是实现电池的作用，以满足驱动电路电流的改变，避免相互间出现干扰或影响。去耦合电容通常较大，一般为10uF或以上，具体根据电路中分布参与及驱动电流的大小来决定。旁路与去耦的区别就在于旁路是将输入信号中的干扰当作过滤对象，而去耦则是将输出信号的干扰当作过滤对象。
1.3 滤波
电容的作用就是通高阻低，让高频通过，阻止低频通过。电容越大，低频通过越容易；电容越小，高频通过越容易。在滤波中大电容过滤低频，小电容过滤高频。当频率越高，峰值电流就越大，进而缓冲了电压。因此，滤波即为充电、放电的过程。在通信电源中，为了避免电路各个部分供电电压由于负载变化而改变，在通信电源的输出端与负载的电源输入端通常都有相应的电解电容。而大容量的电解电容通常都有一定的电感，因此无法有效地过滤高频与脉冲干扰信号，因此在其两端并联容量为0.1pF左右的电容，以过滤高频与脉冲的影响。
1.4 储能
储能型电容器通过整流器来收集电荷，并且将存储的能力利用变换器引线传递到电源的输出端。根据不同的通信电源要求，元件一般会使用串联、并联或者其他组合的方式。对于功率超过10kW的开关电源通常都是使用体积比较大的罐形螺旋端子电容器。
2 电源设计中的电容器选择
2.1 滤波电容器
交流电通过整流后需要使用电容器滤波，使得输出的电压变得平滑，因此电容器的容量要相对较大，通常大多使用铝电解电容器。使用DC/DC开关输入滤波电容器，由于开关变换器是通过脉冲弄的形式来获取电能的，因此滤波电容器中流通较大的高频电流，当电解电容器等效串联较大的时候，将会出现大量损耗，从而导致电解电容器发热。在开关稳压电源中的电解电容器起到输出滤波的作用，其上锯齿波电压的频率达到数十千赫，阻抗频率的特性成为其衡量标准。另外，对于半导体器件在运作中发出的噪声需要过滤，因此通常低频使用普通电解电容器在10kHz左右便无法满足开关电源的使用需求。
2.2 吸收与换相电容器
伴随着半导体器件额定功率的增加、开关速度的提升、额定电压的上升，缓冲电路的电容器的耐压、容量与高频特性依然难以满足需求。无感电容、金属化电容以及金属箔电容在电路使用中的作用与效果都不同。电容器的大小将会影响电容器的dv/dt以及峰值电流的耐量。通常来说，长度与dv/dt与峰值电流之间呈现负相关。吸收电路中电容器的特征是高峰值电流的占空较小，有效值电流有限。
2.3 谐振电容器
谐振式开关稳压电源与晶闸管中频电源谐振回路中的谐振电容器在工作时通常都会出现很大的电流。如果谐振电容器选择失误，会导致设备损坏。在包含了电容与电感的电路当中，如果电容与电感是处于并联状态的，那么在某一段时间内电容的电压逐渐上升，而电流却持续变小，同时，电感的电流处于持续上升的状态，电感的电压却慢慢下降。而在另外一个时间段，电容的电压逐渐变低，而电流却逐渐增加。同时，电感的电流却逐渐减小，电感的电压逐渐升高。电压可以上升到最大值，电压的降低也可以获得负的最大值。这种现象被称为电路振荡，电路振荡维持的阶段即为谐振。
电解电容器范文6
蓄电池是汽车中的关键的电器部件，其性能直接影响汽车的启动。现在的汽车启动无一例外地采用启动电动机启动方式。在启动过程别是在启动瞬间，由于启动电动机转速为零，不产生感生电势，故启动电流为：1=E/RmRsRl
其中：E为蓄电池空载端电压，RM为启动电动机的电枢电阻、RB为蓄电池内阻、RL为线路电阻。
图1
图2
由于RM、RB、RL均非常低，启动电流非常大。例如用12V、45Ah的蓄电池启动安装1.9升柴油机的汽车，蓄电池的电压在启动瞬间由12.6V降到约3.6V！启动过程的蓄电池电压波形如图1；启动瞬时的电流达550A，约为蓄电池的12C的放电率！启动过程的蓄电池电流波形如图2，（电流传感器的电流/电压变换比率：100A/V）。尽管车用蓄电池是启动专用蓄电池，可以高倍率放电，但在图1中可以看出，10倍以上的高倍率放电时的蓄电池性能变得很差，而且，如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰，可以造成电气设备的“掉电”，迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电，计算
机在这个过程中非常容易死机。因此，无论从改善汽车电气设备的电磁环境还是改善汽车的启动性能和蓄电池的性能、延长使用寿命来考虑，改善汽车电源在启动过程的性能是必要的。
问题的解决方案可以加大蓄电池的容量，但需要增加很多，使体积增大，这并不是好的解决方案。将超级电容器与蓄电池并联可以很好地解决这个问题。
2超级电容器原理及特点
2.1超级电容器原理
超级电容器是一种电容量可达数千法拉的电容量极大的电容器。根据电容器的原理，电容量取决于电极间距离和电极表面积，为了得到如此大的电容量，超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。为此采用了双电层原理和活性炭多孔化电极，超级电容器的结构如图3。双电层介质在电容器两电极施加电压时，在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带电荷相反的电荷并被束缚在介质界面上，形成事实上的电容器的两个电极，如图4，很明显，两电极的距离非常小，仅几纳米，同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积，可以达到200m2/克。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言，超级电容器的这一特性是介于传统的电容器与电池之间。
当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。
图3
图4
2.2主要特点
尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5或是更少，但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说，这种超级电容器有以下几点优势：
电容量大，超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极，与电解液接触的面积大大增加，根据电容量的计算公式，两极板的表面积越大，则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。
充放电寿命很长，可达500000次，或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次；可以提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池在如此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。
可以数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能。
可以在很宽的温度范围内正常工作（-40℃～70℃），而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作；超级电容器用的材料是安全和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性；而且，超级电容器可以任意并联使用来增加电容量，如采取均压措施后，还可以串联使用。
3超级电容器与蓄电池组合改善汽车启动性能
3.1电性能的改善
采用超级电容器与蓄电池并联时启动过程的电压波形如图5，电流波形如图6。与图1、图2相比启动瞬间电压跌落由仅采用蓄电池时的3.2V提升到7.2V；启动电流从560A提高到1200A；启动瞬时的电源输出功率从2kW提高到8.7kW；启动过程的平稳电压由7V提高到9.4V；启动过程的平稳电流由280A提高到440A；启动过程的电源平稳输出功率从2.44kW提高到4.12kW。
3.2启动性能的改善
超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能，将超级电容（450F/16.2V）与12V、45Ah的蓄电池并联启动安装1.9升柴油机的汽车，在10摄氏度时平稳启动，尽管在这种情况中，当不连接超级电容器，蓄电池也可以启动，但采用超级电容器与蓄电池并联时启动电动机的速度和性能都非常得好。由于电源的输出功率的提高，启动速度由仅用蓄电池时的启动速度300rpm，增加到450rpm；尤其在提高汽车在冷天的起动性能（更高的起动转矩）上，超级电容器是非常有意义的，在零下20摄氏度时，由于蓄电池的性能大大下降，很可能不能正常启动或需多次启动才能成功，而超级电容器与蓄电池并联时则仅需一次点火。其优点是非常明显的。
