鋁電解電容器常見(jiàn)缺陷的規避方法

　　本文講解鋁電解電容器常見(jiàn)缺陷的規避方法，讓大家更深入了解這些實(shí)用性的技術(shù)，感興趣的快來(lái)看。

　　因其低成本的特點(diǎn)，鋁電解電容器一直都是電源的常用選擇。但是，它們壽命有限，且易受高溫和低溫極端條件的影響。鋁電解電容器在浸透電解液的紙片兩面放置金屬薄片。這種電解液會(huì )在電容器壽命期間蒸發(fā)，從而改變其電氣屬性。如果電容器失效，其會(huì )出現劇烈的反應：電容器中形成壓力，迫使它釋放出易燃、腐蝕性氣體。

　　電解質(zhì)蒸發(fā)的速度與電容器溫度密切相關(guān)。工作溫度每下降10攝氏度，電容器壽命延長(cháng)一倍。電容器額定壽命通常為在其最大額定溫度下得出的結果。典型的額定壽命為105攝氏度下1000小時(shí)。選擇這些電容器用于圖1所示LED燈泡等長(cháng)壽命應用時(shí)(LED的壽命為25000小時(shí))，電容器的壽命便成了問(wèn)題。要想達到25000小時(shí)壽命，這種電容器要求工作溫度不超過(guò)65攝氏度。這種工作溫度特別具有挑戰性，因為在這種應用中，環(huán)境溫度會(huì )超出125攝氏度。市場(chǎng)上有一些高額定溫度的電容器，但是在大多數情況下，鋁電解電容器都將成為 LED燈泡壽命的瓶頸組件。

　　圖1:這種105℃電容器可能不會(huì )達到其聲稱(chēng)的23年壽命

　　這種壽命溫度依賴(lài)度實(shí)際影響了您降低電容器額定電壓的方法。您首先想到的可能是增加電容器額定電壓來(lái)最小化電介質(zhì)失效的機率。但是，這樣做會(huì )使電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR)更高。由于電容器一般會(huì )具有高紋波電流應力，因此這種高電阻會(huì )帶來(lái)額外的內部功耗，并且增加電容器溫度。故障率隨溫度升高而增加。實(shí)際上，鋁電解電容器通常只使用其額定電壓的80%左右。

　　電容器溫度較低時(shí)，ESR急劇增加，如圖2所示。在這種情況下，-40℃下，電阻呈數量級增加。這在許多方面都會(huì )影響到電源性能。如果電容器用于開(kāi)關(guān)式電源的輸出端，則輸出紋波電壓呈數量級增加。另外，在ESR和輸出電容形成的零以上頻率，它讓環(huán)路增益增加一個(gè)數量級，從而影響控制環(huán)路。這會(huì )產(chǎn)生一個(gè)有振蕩的不穩定電源。為了適應這種強震動(dòng)，控制環(huán)路通常會(huì )在空間方面做出巨大妥協(xié)，并在更高溫度下工作。

　　圖2:低溫下ESR性能急劇下降

　　總之，鋁電解電容器通常是最低成本的選擇。但是，您需要確定其缺點(diǎn)是否會(huì )對應用產(chǎn)生不利影響。您需要通過(guò)其工作溫度，考慮其壽命長(cháng)短。另外，您還要適當地降低其額定電壓，這樣您才能實(shí)現最低溫度運行，從而獲得最長(cháng)的使用壽命。最后，您需要理解必須使用的ESR范圍，這樣您才能正確地設計出控制環(huán)路，從而滿(mǎn)足設計的紋波規范要求。