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电解电容器的纹波电流承受能力分析

1 引言

在电力电子线路中，电解电容器经常受到大脉动电流、高频大滤波电流和短时大电流脉冲的作用，因此对流过其内部的电流要有严格的限制，这样才能保证电路的可靠性。其中一个很重要的指标就是电解电容器纹波电流的额定值。由大量的实验及实践的经验得知，一般纹波电流对电解电容器主要的影响就是使其发热，因为电解电容器的等效串联电阻（ESR）相对比较大，一般为数十毫欧姆到十几欧姆，这样纹波电流流过ESR就会有明显的功率损耗，使电容器发热。而且流过电容器的纹波电流越大，在电容器ESR上产生的损耗也会随之增大，由功率损耗产生的热会明显降低电解电容器的使用寿命。但是无论那种形态的纹波电流都会使电容器发热，电容器应该工作在***1大允许内部***温度之内，否则将导致电容器很快损坏。如果电解电容器工作在超出其纹波电流额定值的条件下，就会使电容器因***过热而导致失效或损坏。

电容器是一种储能元件,具有“隔直通交,阴低频通高频”的特性,人们为了认识和鉴别不同电路中的电容器,根据其在线路中的作用而给它起了许多名称,了解这些名称和作用,对读图是垫脚有帮助的.下面介绍一些常用名称的含义.

1、滤波电容

它并接在电路正负极之间,把电路中无用的交流电流去掉,一般采用大容量电解电容器,也有采用其他固定电容器的.

2、退耦电容

并接于电路正负极之间,可防止电路通过电源内阻形成的正反馈通路而引起的寄生振荡.

3 、耦合电容

连接于信号源和信号处理电路或两级放大器之间,用以隔断直流电,让交流电或脉动信号通过,使相信的放大器直流工作点互不影响.

电解电容器性能要求

小体积、大容量

由于电解电容器阳极为腐蚀多孔的阀金属且表面生成一层极薄的介质氧化膜，多数采用卷绕结构，很容易扩大体积，因此单位体积电容量非常大，比其它电容大几倍到几十倍。但是大电容量的获取是以体积的扩大为代价的，现代1开关电源要求越来越高的效率，越来越小的体积，因此，有必要寻求新的解决办法，来获得大电容量、小体积的电容器。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。

在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路，则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷：

（1）高频脉冲电流主要是20 kHz~100kHz的脉动电流，而且大幅度增加；

（2）变换器的主开关管发热，导致铝电解电容器的周围温度升高；

（3）变换器多采用升压电路，因此要求耐高压的铝电解电容器。

这样一来，利用以往技术制造的铝电解电容器，由于要吸收比以往更大的脉动电流，不得不选择大尺寸的电容器。结果，使电源的体积庞大，难以用于小型化的电子设备。为了解决这些难题，必须研究与开发一种新型的电解电容器，体积小、耐高压，并且允许流过大量高频脉冲电流。b）双面印刷板上安装电容器时，电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔。另外，这种电解电容器，在高温环境下工作，工作寿命还须比较长。

随着频率的升高，容抗下降、感抗上升，容抗等于感抗并相互抵消时的频率为铝电解电容器的谐振频率，这时的阻抗低，仅剩下ESR。如果ESR为零，则这时的阻抗也为零；在切断电源并对电容器放电后，***行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等，然后用绝缘摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。频率继续上升，感抗开始大于容抗，当感抗接近于ESR时，阻抗频率特性开始上升，呈感性，从这个频率开始以上的频率下电容器时间上就是一个电感。

由于制造工艺的原因，电容量越大，寄生电感也越大，谐振频率也越低，电容器呈感性的频率也越低。这就要求它在开关稳压电源的工作频段内要有低的等效阻抗，同时，对于电源内部，由于半导体器件开始工作所产生高达数百千赫的尖峰噪声，亦能有良好的滤波作用，一般低频用普通电解电容器在10kHz左右，其阻抗便开始呈现感性，无法满足开关电源使用要求。由于故障电容器可能发生引线接触不良、内部断线或熔丝熔断等，因此有部分电荷可能未放尽，所以检修人员在接触故障电容器之前，还应戴上绝缘手套，先用短路线将故障电容器两极短接，然后方动手拆卸和更换。