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什么是电解电容器?电解电容定义

关键词:电解电容器

时间:2024-07-09 15:28:45      来源:网络

电解电容器是一种使用电解质来实现比其他类型电容器更大电容的电容器。电解质是含有高浓度离子的液体或凝胶。几乎所有电解电容器都是极化的,这意味着正极端子的电压必须始终大于负极端子上的电压。电解电容器的大电容的好处也带来了一些缺点。

电解电容器是一种使用电解质来实现比其他类型电容器更大电容的电容器。电解质是含有高浓度离子的液体或凝胶。几乎所有电解电容器都是极化的,这意味着正极端子的电压必须始终大于负极端子上的电压。电解电容器的大电容的好处也带来了一些缺点。这些缺点包括漏电流大、值公差大、等效串联电阻和有限的寿命。电解电容器可以是湿电解质或固体聚合物。它们通常由钽或铝制成,但也可以使用其他材料。超级电容器是电解电容器的一种特殊子类型,也称为双层电解电容器,电容为数百和数千法拉。本文将基于铝电解电容器。它们的典型电容在 1?F 到 47mF 之间,工作电压高达几百伏特直流。铝电解电容器用途广泛,例如电源、计算机主板和许多家用电器。由于它们具有极性,因此只能用于直流电路。

电解电容定义

电解电容器是一种极化电容器,它使用电解质来实现比其他类型电容器更大的电容。

读取电容值

对于通孔电容器,电容值以及额定电压都印在外壳上。印有“4.7μF 25V”的电容器的标称电容值为 4.7μF,额定电压为 25 伏,不得超过该值。

对于 SMD(表面贴装)电解电容器,有两种基本标记类型。种清楚地标明了微法拉的数值和工作电压。例如,使用这种方法,工作电压为 25 伏的 4.7 μF 电容器将标有“4.7 25V”。在另一种标记系统中,字母后跟三个数字。字母代表下表中的电压额定值。前两个数字代表皮法拉的数值,而第三个数字是要在前两个数字上添加的零的数量。例如,额定电压为 25 伏的 4.7 μF 电容器将标有 E476。这相当于 47000000 pF = 47000 nF = 47 μF。

电解电容器的电容会随着时间的推移而偏离标称值,并且公差很大,通常为 20%。这意味着标称电容为 47F 的铝电解电容器的测量值预计在 37.6F 和 56.4F 之间。钽电解电容器可以制造出公差更小的电容器,但它们的工作电压较低,因此不能总是将它们用作直接替代品。

极性和安全

由于电解电容器的结构和所用电解质的特性,电解电容器必须正向偏置。这意味着正极端子的电压必须始终高于负极端子。如果电容器反向偏置(如果端子上的电压极性反转),则充当电介质的绝缘氧化铝可能会损坏并开始在两个电容器端子之间造成短路。这可能会导致电容器因流过大电流而过热。随着电容器过热,电解质会升温并泄漏甚至蒸发,导致外壳爆裂。该过程发生在约 1 伏及以上的反向电压下。为了保持安全并防止外壳因过热条件下产生的高压而爆炸,在外壳中安装了一个安全阀。它通常是通过在电容器的上表面刻划而制成的,当电容器过热时,它会以受控方式弹开。由于电解质可能有毒或具有腐蚀性,因此在清洁和更换过热的电解电容器时可能需要采取额外的安全措施。

有一种专门用于交流电的电解电容器,其设计可承受反向极化。这种类型称为非极化或 NP 型。

电解电容器的结构和特性

铝电解电容器由两张铝箔和一块浸泡在电解液中的纸质隔片制成。两张铝箔中的一张覆盖着一层氧化层,该箔片用作阳极,而未涂层的箔片用作阴极。在正常工作期间,阳极必须相对于阴极处于正电压,这就是为什么阴极通??常在电容器主体上用减号标记的原因。将阳极、浸泡在电解液中的纸和阴极堆叠在一起。将堆叠物卷起来,放入圆柱形外壳中,并使用引脚连接到电路。有两种常见的几何形状:轴向和径向。轴向电容器在圆柱体的每一端都有一个引脚,而在径向几何形状中,两个引脚都位于圆柱体的同一端。


电解电容器示意图

电解电容器的电容比大多数其他类型的电容器大,通常为 1?F 至 47mF。有一种特殊类型的电解电容器,称为双层电容器或超级电容器,其电容可达数千法拉。铝电解电容器的电容由几个因素决定,例如极板面积和电解质厚度。这意味着大电容电容器体积大,体积大。

值得一提的是,使用旧技术制造的电解电容器的保质期不长,通常只有几个月。如果不使用,氧化层会恶化,必须在称为电容器重整的过程中重建。这可以通过将电容器通过电阻器连接到电压源并缓慢增加电压直到氧化层完全重建来完成。现代电解电容器的保质期为 2 年或更长。如果电容器长时间处于非极化状态,则必须在使用前对其进行重整。

电解电容器的应用

很多应用不需要严格的公差和交流极化,但需要较大的电容值。它们通常用作各种电源中的滤波装置,以减少电压纹波。当用于开关电源时,它们通常是限制电源使用寿命的关键组件,因此在这种应用中使用高质量的电容器。

如果信号是具有弱交流分量的直流信号,它们还可以用作低通滤波器,用于输入和输出平滑。但是,电解电容器不适用于大振幅和高频信号,因为寄生内部电阻(称为等效串联电阻 (ESR))会耗散功率。在此类应用中,必须使用低 ESR 电容器来减少损耗并避免过热。

一个实际的例子是使用电解电容器作为音频放大器中的滤波器,其主要目的是减少电源嗡嗡声。电源嗡嗡声是由电源引起的 50Hz 或 60Hz 电噪声,如果放大,则可以听到。

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