固態鋁電解電容與液態鋁電解電容

2021-10-22 22:52:38 字數 2017 閱讀 8883

電解電容被廣泛應用在各類電路中。由於電容的絕緣層來自於金屬電極的非常薄的氧化膜,所以這類電容的容量可以做的很大,容量從幾個微法一直到幾個法拉。在電路中它被應用在對於精度要求不高,但容量要求大的電源儲能濾波電路中。

由於它的體積比較大,且常採用鋁殼圓柱封裝,因此在電路板上通常顯得「鶴立雞群」。在下面電路板的一角站立著三個電解電容。

▲ 電路板上的鋁電解電容

上圖中的電解電容實際上分為兩大類。一類是普通液態鋁質電解電容,一類是固態鋁質電解電容。如何區分它們以及各自的優缺點是什麼?看完下面介紹便可以知道。

固態和液態電解電容,二者的本質區別在於介電材料的不同,液態電解電容採用的介電材料為電解液,而固態電容採用的是導電性高分子。這兩者的區別直接導致了固態電容的最大優勢,不容易發生**。

▲ 液態電解電容過壓爆破過程

用過液態電解電容的玩家都可能知道一件事,液態電解電容用的時間一久,壽命就撐不住了,壽命一旦到了產生故障,就容易發生**。雖然是**但是也沒有多可怕,只是為爆裂後溢位電解液。但是爆裂的時候會聽到boom的一聲,聽起來比較可怕。

所以固態電容的優勢就在於穩定性好,低阻抗,環保。液態電解電容則有價效比高,耐壓值高的優點。如果不看**的話,那麼固態電容實際上遠優於液態電解電容。

▲ 普通電解電容(左)與固態電解電容(右)

由於液態電解電容在發生故障時容易**,所以在其頂部往往具有「k」或者「+」防爆開槽,而固態電容通常沒有。

由於固態電解電容採用導電聚合物作為電極層導體,相對與液態電解液它的導電性能更好,所以對應的esr(equivalent series resistance,串聯等效電阻)非常小,則對應的電容損耗也小。通常情況下,這個特點並不突出,但在一些大功率高頻電路中,對於電源濾波電容則要求esr越小越好。可以說,高頻下,固態電解電容的低esr是其最大的優點。

在第十六屆全國大學生智慧型汽車競賽中有一組節能信標組,它可以為車模提供超過50w的充電功率。下圖顯示了信標控制電路板上的兩個電解電容。在左邊的電路中使用的是普通液態電解電容,在電路滿功率輸出50w電能時,這兩個電容發熱嚴重。 將它們替換成相同容量的固態電容之後,電容就不再發燙。

▲ 無線節能信標電路板上的兩個電源濾波電容

左邊電路板上使用的是普通電解電容,右邊是固態電解電容

除了可以根據電解電容頂部是否具有防爆開槽來區分液體電解電容和固態電解電容,還可以將電容拆解開進行區分。它們內部結構整體上都是電極卷層結構,液體電解電容在擠壓卷芯時可以看到液體,但固態電解電容則沒有液體。

▲ 電解電容內部結構

普通液體電解電容(左)與固態電解電容(右)

如果不破壞電容,該如何判斷它們的差別呢。可以利用小型手持lcr表來測量電容的容量和esr。

下面使用smarttweezer測量普通的電解電容和固態電容。測量的頻率設定為10khz。通常測量到的普通電解電容esr大都超過0.1ω,但固態電容的esr僅僅只有幾十毫歐,遠遠小於同樣容量的普通電解電容。

▲ 使用手持lcr(smarttweezers)測量電容的等效串聯電阻

一分錢一分貨,固態電解電容雖然有很多優點,但高昂的**使得它還只能應用在一些**不敏感的電子產品中,也許在未來這個**差別會逐步減小。

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