铝电解电容器的工作原理_如何选择最合适的电容器(一)

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铝电解电容器的工作原理_如何选择最合适的电容器(一)

航联科技 2020-09-28 360 0




铝电解电容器是大多数电气设计的重要组成部分,因此正确选择铝电解电容器是许多设计成功的关键。因此,工程师必须了解铝电解电容器的工作原理,并为特定设计选择最合适的电容器。


概要

铝电解电容器不仅具有很高的单位体积电容,而且几乎可以用于任何电子系统,包括过滤不必要的交流频率以及在某些应用中存储能量。此外,由于它提供高电容和低阻抗,因此也常用于DC-DC转换器,逆变器和电源中。

为了提高效率,人们一直在关注铝电解电容器技术的改进。借助新的制造工艺和最新的材料,它们的使用寿命以及可靠性和坚固性得到了极大的提高。通常,铝电解电容器的设计寿命较长,使用寿命可达20年。

所有电容器均由两层导电材料(或电极)组成,两层导电材料由电介质材料制成的绝缘体隔开。这些层之间会产生电场,当电流为电容器充电时,电场可以存储能量。铝电解电容器的特点是其电极由铝箔制成,导电液体,即电解质,置于两个铝箔电极之间。通过电化学反应,阳极上的箔将形成氧化层(Al2O3),该层充当铝电解电容器中的电介质。

图一:铝电解电容器的基本结构


特性

设计和材料的结合使铝电解电容器具有独特的电气特性。这些功能创造了显着的优势,使其非常适合许多应用(相对于其他电容器)。而且在许多情况下,铝电解电容器实际上是唯一的解决方案

首先,铝电解电容器具有更高的电容值(单位体积和电压水平),因此其容积效率更高。因此,电解电容器的单位体积电容高于任何其他类型的电容器。这是铝电解电容器的最重要特征。经过适当设计,此功能可以提供比其他应用程序技术明显的优势。

其次,大多数铝电解电容器的额定电压高于其他类型的电容器的额定电压。几乎任何额定电压为600 V的铝电容器都可以买到,并且容易在各种应用中使用。

第三,这些电容器具有很高的储能能力,因为它们既具有高电容又具有高额定电压。存储在电容器中的能量随电容线性增加,随电压呈指数增加。

充分了解这三个特性是正确选择用于电源应用的铝电解电容器的关键。在此基础上,工程师在评估铝电解电容器的设计时应考虑以下四点。

铝电解电容器最重要的考虑因素是电容器使用寿命的特定应用要求。重要的是要知道应用程序在需要维修或更换之前将按设计运行的时间。

由于涉及许多复杂因素,这似乎是一项艰巨的任务,但实际上,鉴于电子设备的可靠性,这是非常可预测的。幸运的是,工程师无需咨询或成为专家即可确定电容器的寿命。因为大多数可靠的电容器制造商都提供基于Web的工具,以帮助工程师在应用的特定设计限制内计算铝电解电容器的寿命。

图二:铝电解电容器的基本结构






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