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電解電容電器在電源中最關緊的應用是在儲存能+羭縷、浪涌電壓盡力照顧、EMI制約和扼制電路等方面。針對不一樣的應用領域,這些個電媒介技術(shù)你我競爭或互為補給的關系。
容電器是成功實現(xiàn)電源的寬范圍電壓和電流組合的最關鍵的無源元件之一。盡管每種容電器都能貯存電能,但對于特別指定的應用來說,電媒介技術(shù)在容電器的挑選中起著意要的效用。
典型電源中的容電器斑紋電流為各個頻率上的斑紋電流的組合。斑紋電流的RMS(均方根)值表決了容電器的溫升。
認為合適而使用塑膜技術(shù)的X-級和Y-級容電器供給了最為價格低廉的制約辦法之一。制約容電器的阻抗隨著頻率的增加而減小,準許高頻過電容器。X容電器在線路之間對此電流供給“短路”,Y容電器則在線路與接地設施之間對此電流供給“短路”。依據(jù)所能承擔的浪涌電壓的峰值,對X和Y容電器還有更細的分類。例如:一個電容值高達1ΜF(xiàn)的X2容電器的定額峰值浪涌電壓為2.5KV,而電容值相近的X1容電器,其定額峰值浪涌電壓則為4KV。應依據(jù)負載斷電時期的峰值電壓來挑選合宜的干擾制約容電器的級別。
這些個容電器連署在電源的輸入端,以減緩由半導體所萌生的電磁或無線電干擾。因為直接與主輸入線銜接,這些個容電器易遭遭受毀傷性的過壓和瞬態(tài)電壓。因為這個,天底下各個地區(qū)都推出了不一樣的安全標準,涵蓋歐羅巴洲的EN132400,美國的UL1414和1283以及加拿大的CSAC22.2NO.0,1和8。
EMI/RFI制約
不可以僅依據(jù)電容值/電壓值來挑選容電器。在挑選浪涌電壓盡力照顧容電器時,還應思索問題所需的DV/DT值。耗散因數(shù)表決著容電器內(nèi)里的功率耗散。因為這個,應挑選一個具備較低傷耗因數(shù)的容電器作為調(diào)換。
在定額電壓值高達2000VDC的條件下,典型的電容定額值在470PF~47NF之間。對于大功率的半導體部件,如IG變態(tài),電容值可高達2.2ΜF(xiàn),電壓在1200VDC的范圍內(nèi)。
半導體部件的定額電壓和電流值及其開關頻率左右著浪涌電壓盡力照顧容電器的挑選。因為這些個容電器承擔著很陡的DV/DT值,因為這個,對于這種應用而言,薄膜容電器是妥當之選。
因為背景溫度表決著負載條件下的容電器生存的年限,因為這個,制作商們均非常準確定義了斑紋電流負載、背景溫度與幾率生存的年限之間的關系。在實職條件下,利用斑紋電流負載和背景溫度來確認幾率生存的年限,而將揭曉的幾率生存的年限作為完全值。浪涌電壓盡力照顧開關頻率頎長的現(xiàn)代功率半導體部件易受潛伏的損害到性電壓尖峰電子脈沖的影響。跨接在功率半導體部件兩端的浪涌電壓盡力照顧容電器經(jīng)過借鑒電壓電子脈沖限止了峰值電壓,因此各占一半導體部件起到達盡力照顧效用,要得浪涌電壓盡力照顧容電器變成功率元件庫中的關緊一員。
常見的一個不正確是經(jīng)過把各個頻率上的斑紋電流的平方值相加來計算RMS電流負載。其實,務必思索問題到隨著斑紋頻率的增加,容電器的ESR減退。準確的作法是依據(jù)斑紋因數(shù)的頻率圖估算出高頻(到100HZ)時的斑紋電流。認為合適而使用估算的電流平方值來確認斑紋電流。這才是真實的電流負載。
要挑選合宜的電容值,需檢查其定額直流電壓、準許的電壓斑紋和充/放電周期。不過,在挑選用于該應用的電解容電器時,應該思索問題以下參變量。
對于功率級超過10KW的電源,一般認為合適而使用大小較大的罐形螺旋端子容電器。
儲能型容電器經(jīng)過整流器使聚在一起電荷,并將儲存的能+羭縷經(jīng)過變換器引線傳遞至電源的輸出端。電壓定額值為40~450VDC、電容值在220~150000ΜF(xiàn)之間的鋁電解容電器是較為常用的。依據(jù)不一樣的電源要求,部件有特殊情況認為合適而使用串連、并聯(lián)或其組合的方式,
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就現(xiàn)在的產(chǎn)量來說,鋁電解電容器在電容器中占第二位.這類電容器本來是一般的直流電容器,但現(xiàn)在已經(jīng)從直流發(fā)展到交流、從低溫發(fā)展到高溫、從低壓發(fā)展到高壓、從通用型發(fā)展到特殊型、從一般結(jié)構(gòu)發(fā)展到片式、扁平、書本式等結(jié)構(gòu)。其上限容量已擴展到4F左右,使用頻率已達到30kHz,工作溫度范圍已達到-55℃—125℃,有的甚至高到150℃,額定電壓己達到700V。總之,鋁電解電容器的發(fā)展越來越廣。
導致這些發(fā)展的基礎如下:
1.在材料上,現(xiàn)在用的鋁箔在成分和結(jié)構(gòu)上都很考究。已經(jīng)不再要求高純,例如、對陽極箔,要求其純度高到適當。為了提高起始腐蝕點數(shù)、機械強度及介質(zhì)氧化膜的性能,箔中要適當?shù)暮心承╇s質(zhì).并有的采用合金箔。在結(jié)構(gòu)上,對低壓箔,不要求立方結(jié)構(gòu)占的比例很大,但是對高壓箔,則要求這種結(jié)構(gòu)占到80%一90%以上。對陰極箔.為了提高其比容,則要求晶粒無規(guī)則取向的含雜量一定的合金鋁箔。 工作電解液有三種成分構(gòu)成.即溶劑、溶質(zhì)和添加物,如已長期應用的電解液,其成分為乙二醇、甘油、硼酸和氨水。由于鋁電解電容器的發(fā)展,這種電解液已遠不能滿足要求,故產(chǎn)生了許多新型電解液,以降低電容器的工作溫度范圍(如-55℃——l25℃)。這些新型電解液的配方原則是:①用兩種溶劑混合.以達到互補。②用兩種弱酸,以提供所需的兩種陰離子團。③加堿,如有機胺,以調(diào)整電解液的pH值和閃火電壓.改變其電阻率。④改進電解液特性的添加物,如防止鋁氧化膜發(fā)生水合作用的磷酸或其鹽,吸收氫的二硝基苯等,提高電解液閃火電壓的乙烯氧化物。
2.在工藝上,除了已經(jīng)實現(xiàn)生產(chǎn)機械化和自動化以外,鋁電解電容器在工藝上的進展主要是腐蝕相賦能兩個工藝。鋁箔的腐蝕系數(shù)不但已經(jīng)很高(低壓電容器箔已達100,高壓者達25),而且可以根據(jù)對電容器的性能要求,腐蝕出不同坑洞形貌的鋁箔。腐蝕工藝是一種腐蝕液種類、濃度、溫度、原箔成分、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、腐蝕過程中箔速度以及電源類型、波形、頻率、電壓等的動態(tài)平衡工藝。問題是如何得出最佳的動態(tài)平衡和如何根據(jù)要求確定出最傳平衡。因此,對現(xiàn)在的腐蝕工藝還不能說已經(jīng)達到了最佳狀態(tài)。 現(xiàn)在的賦能工藝已經(jīng)可以制造出優(yōu)質(zhì)的介質(zhì)氧化膜,而月還可以根據(jù)要求不同,制造出不同的介質(zhì)氧化膜,例如,對直流電容器,制造出γ和γ’型結(jié)晶氧化鋁膜,對交流電容器,則為非晶膜。賦能工藝最大的進展是能將氫氧化鋁膜轉(zhuǎn)變成介質(zhì)氧化鋁膜、并能在其表面形成防水層。此外,還能消除介質(zhì)膜的疵點和龜裂。
3.在結(jié)構(gòu)上,鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化,除了上述液體鋁電解電容器外.還有固體鋁電解電容器。其結(jié)構(gòu)形式主要有兩種,一種是箔式卷繞形的,另一種是鋁粉燒結(jié)多孔塊狀的,所用的固體電解質(zhì)主要是MnO2。 鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化,如雙陽極結(jié)構(gòu)、對陰極結(jié)構(gòu)、 書本式結(jié)構(gòu)、三角式結(jié)構(gòu)、片式結(jié)構(gòu)。其中片式鋁電解電容器的出現(xiàn)是鋁電解電容器的又—進步。因為如果沒有高比容的鋁箔、耐高溫的電解液、優(yōu)異的密封結(jié)構(gòu)和精細的加工技術(shù),是很難制出合乎要求的片式鋁電解電容器的,目的,其片式化率還處于比較低的水平。