电解电容的原则是什么啊 那位知道?
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发布时间：2022-04-24 05:51
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时间：2023-05-22 22:42
一个基本铝电解电容器由如下几部分组成：阴极铝箔；电解纸；电解液；阳极铝箔以及形成于阳极铝箔表面作为电介质的氧化铝层。
1 、 电介质（氧化铝层） ：
如图一所示，形成于阳极内侧表面极薄的一层氧化铝在电解电容中扮演电介质的角色。它具有优越的介电常数 e 及单向特性（ rectifying properties ）当与电解液接触后，这层氧化膜就具有优良的单方向绝缘特性（ forward direction insulation property ）。电介质这一特性决定了一般电解容的单向极性应用。如果阴 / 阳都有此般同样的氧化薄膜，那么其就成为无极性行电解电容。在工艺上，这一层是在一片高纯度的蚀刻铝箔上进行极化处理而得。阳极箔片进行极性化的这一过程需要施加一定的 DC 电压进行，这一电压被称为“化成电压”（ Forming Voltage” ）。这个电介质层的厚度近乎正比于极化过程所施加的“化成电压”，大约有 0.0013~0.0015 (mm)/ V 的关系。氧化铝形成的化学表达式： 2Al+3H2O à Al2O3+3H2 (Gas) +3e- (Electron) 。电介质层同时构成了一个依电压变化而变化的电阻，经过此电阻的电流即所谓的漏电流。当电压到达“化成电压”后，漏电流急剧上升以至损坏电容器。此具有单向特性电介质无法承受反向的电压 ( 大于 1.5V dc) ，很小的反向电压就会形成很大的反向电流以损坏电容器。如下图所示：
阳极箔片进行极性化所施加的“形成电压”决定了电介质（氧化铝层）的厚度，而此厚度决定了此电容器的耐压等级。
2 、 电解液及电解纸：
将电解纸隔离的阴阳铝箔绕卷成圆柱状，即可称为“电容器单元”。但此时的电介质是电介纸和氧化铝层共同充当。这种单元具有很小的电容量。注入电解液后，阴阳铝箔就有了电气接触，电介质就单独由阳铝箔上的氧化铝层独自扮演了，而电解液就形成了实际的电容阴极。电容的许多特性由这些电解液决定，故供应制造商会根据电气规格，工作温度及应用场合等配制不同的电解液以适应要求。电解纸主要作用有：以其毛孔存储电解液；提供阻止电气短路的足够空间；提供阴阳两铝箔所需的介电强度。
3 、 阴阳极铝箔：
图一所示的阴阳铝箔面对面一边成曲线状，是为了表示这在工艺上对此两面进行了蚀刻处理以增加有效面积，从而增加了电容量。
4 、 电容量：
电解电容容量表达式如下：
（二） 铝电解电容电气参数定义及特性
1 电压参数
电解电容的电压参数主要有：
1.1 额定电压（ Rated voltage U R ）
额定电压指电容器的设计最大连续正常工作电压。
1.2 直流电压（ DC Voltage UDC ）
额定电压指施加于电容器件的直流电压的平均值
1.3 交流叠加电压 / 纹波电压（ Superimposed AC VoltageUAC/ ripple voltage ）
交流叠加电压又称纹波电压 , 指叠加于直流电压上的最大交流电压成分。施加的 DC 电压与交流叠加电压 ( 纹波电压 ) 之和不能大于电容器的额定电压 , 既有关系式 :UAC+UDC ≤ UR 。
1.4 额定反向电压（ Rated reversed voltage URE ）
额定反向电压指电解电容最大允许反向电压（非持续性）。电介质（氧化铝层）单向特性（ rectifying properties ）决定了电解电容具有很小的反向耐压特性。一般只有 1V 左右的容许量。
1.5 浪涌电压（ Surge voltage US ）
浪涌电压指允许短时间内施加于电解电容的最大电压值。按 IEC 60384-4 规定，电电解电容应具有这样的浪涌电压值：对于 UR ≤ 315 V 的电解电容， US = 1.15 X UR ； 对于 UR ＞ 315 V 的电解电容， US = 1.10 X UR 。浪涌电压允许持续的时间和发生的频率请参阅具体规格书目。
1.6 瞬间电压 (Transient voltageUT)
有些电容能够承受得住大于浪涌电压的一个电压值，此一参数往往没能在供应商提供的公共性规格书中找到 . 这是由于这些特别的电容一般是根据客户提出的个性要求而特制，而非一般公售品。
2 、 容量值参数
2.1 AC 和 DC 容量
电容量可由两种测试方法获得：阻抗测量法 ( 以相位及幅度考量 ) 或者电量测试法 ( 施加直流电压时其所存储的电量 ). 。此两种方法的结果会有轻微的差异一般地。直流电压测试方式得到的容量值 (DC 电容 ) 会较交流方式得到的容量值 (AC 电容 ) 大些 . 两者间的因子大约在 1.1 到 1.5 之间，此关系在低容量等级的产品中会有很大的偏差，对应于最常见之应用 ( 即滤波及耦合 ) ，往往以 AC 电容值决定电解电容的容量。
电解电容简化等效电路模式
在正常使用情况下绝缘电阻极大。故在一般应用分析情况下不表示出来
CS ：串联电容（即自身电容，以小于 0.5V 之交流电测试而得）
ESR ：等效串联电阻。
ESL ：等效串联电感。其与引线、电容极板结构有关
电容表现量受频率及温度影响很大，故 IEC 60384-1 and 60384-4 作了如下测试条件规定：于 100 Hz 或 120 Hz 及 20 °C 温度条件下进行（其它参量由指定要求决定）。在一些应用场合（例如利用充放电时间原理的电路） DC 容量值起着决定性的作用，但我们还是利用 AC 测定方式确定容量，并借以误差量进行补偿校正。在一些特别案例中仍是有必要进行 DC 容量的确定， IEC 并未在此上进行说明，缘于此单独对此提供了一种测试方法（ DIN41 328 ， part 4 ）。
2.2 额定容量 CR
额定容量 C R 指的是 AC 容量值。 C R 由 (IEC 60384-1 and 60384-4) 相关标准提供的测试方法测试而得。一 般会在电容器上有标识。
2.3 容量公差 (Tolerance)
电容容量公差是指偏离规格额定容量的范围值。一般会在电容器上有标识。如下图， IEC60062 提供了一种符码表示法：用字符对应某一误差量进行简化标记。
i 2.4 容量的温度特性
电解电容的容量值并在所有工作条件下都一成不变。其受温度的影响极为显著。这是因为电解液的粘性会随着温度的下降而增加，从而削弱了其传导特性。下图是容量的温度特性典型表现示意图：
Figure 7 Temperature dependence of series capacitance C s (typical behavior)
Reference value: AC capacitance at 20 °C and 100 Hz
一般地，此特性曲线在低电压等级的电容器件上更显得陡峭。一些低温应用电容之所以有着较好的低温表现及平稳的特征曲线是因其应用了特别的电解液配方。相对于 AC 电容量而言， DC 电容量的温度特征曲线会更平缓些。
2.5 容量的频率特性
AC 电容量除了跟温度有关外还跟频率有着很大关系。下图是容量的频率特性典型表现示意图：
只要阻抗还在范围内（容性表现起支配作用），有效容量值即可由阻抗曲线得到。
电容量之频率特性曲线
C=1/(2* π *f*Z)
C Capacitance F
f Frequency Hz
Z Impedance W
