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电解电容的电参数

发布时间: 2012-08-08 10:57:31     来源: EDA中国

电解,电容,参数
这里的电解电容器主要指铝电解电容器,其基本的电参数包括下列五点:
1、电容值
电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值,
也就是交流电容值,随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准
JISC 5102 规定:铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz,最大交
流电压为 0.5Vrms,DC bias 电压为1.5 ~ 2.0V 的条件下进行。可以断言,
铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
2、损耗角正切值 Tan δ
在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Ta
n δ, 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan δ 随着测量频率
的增加而变大,随测量温度的下降而增大。
3、阻抗 Z
在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电
容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与 ESR 也有关系。
Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]

式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加
达到中频范围时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)
变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。
4、漏电流
电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上
浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小
的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
5、纹波电流和纹波电压
在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是 ripple
current,ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和
ESR 之间的关系密切,可以用下面的式子表示:
Urms = Irms × R
式中,Vrms 表示纹波电压
Irms 表示纹波电流
R 表示电容的 ESR
由上可见,当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,涟波
电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是
要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串
连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与
频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。
话说电容之九:电容器参数的基本公式
1、容量(法拉)
英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD
公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD
2、电容器中存储的能量
E = ? CV2
3、电容器的线性充电量
I = C (dV/dt)
4、电容的总阻抗(欧姆)
Z = √ [ RS
2 + (XC – XL)2 ]
5、容性电抗(欧姆)
XC = 1/(2πfC)
6、相位角 Ф
理想电容器:超前当前电压 90o
理想电感器:滞后当前电压 90o
理想电阻器:与当前电压的相位相同
7、耗散系数 (%)
D.F. = tan δ (损耗角)
= ESR / XC
= (2πfC)(ESR)
8、品质因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9、等效串联电阻ESR(欧姆)
ESR = (DF) XC = DF/ 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = (2πfCV2) (DF)
11、功率因数
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12、均方根
rms = 0.707 × Vp
13、千伏安KVA (千瓦)
KVA = 2πfCV2 × 10-3
14、电容器的温度系数
T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 106
15、容量损耗(%)
CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100
16、陶瓷电容的可靠性
L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y
17、串联时的容值
n 个电容串联:1/CT = 1/C1 + 1/C2 + …. + 1/Cn
两个电容串联:CT = C1 · C2 / (C1 + C2)
18、并联时的容值
CT = C1 + C2 + …. + Cn
19、重复次数(Againg Rate)
A.R. = % ?C / decade of time
上述公式中的符号说明如下:
K = 介电常数
A = 面积
TD = 绝缘层厚度
V = 电压
t = 时间
RS = 串联电阻
f = 频率
L = 电感感性系数
δ = 损耗角
Ф = 相位角
L0 = 使用寿命
Lt = 试验寿命
Vt = 测试电压
V0 = 工作电压
Tt = 测试温度
T0 = 工作温度
X , Y = 电压与温度的效应指数。
关键字 : 电解 参数 电容 
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