铝电解电容的选型方法（二）
Browse：507 Times Date：2016-10-09
铝电解电容的选型方法（二）
铝电解电容使我们常用的电子元器之一，铝电解电容在电子 线路系统中，是失效率最高的被动元件。 所以，铝电解电容的选型，对提高电子线路 系统性能的稳定性和可靠性，有着极其重要的作用。电子工程师应针对不同产品应用环境和电性能的要求，准确的选用不同参数，等级和质量等的铝电解电容，准确对铝电解电容参数的具体要求，包括标称值，精度和误差要求、稳定性要求、温度 范围要求、安装尺寸以及与电性能密切相关的其他要求。
外形尺寸
外型尺寸与重量及接脚型态相关。Single ended是径向引线式，screw是锁螺丝式，另外还有贴片铝电解电容等。至于重量，同容量同耐压，但品牌不同的额两个电容做比较，重量一定不同，而外型尺寸更与外壳 规划有关。一般来说，直径相同，容量相同的电容，高度低的可以代用高度大的电容，但是长度高的替代低的电容时就要考虑机构干涉问题。
ESR
一只铝电解电容器会因其结构而产生各种阻抗、感抗。ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感是一对重要参数，这就是容抗的额基础。一个等效串联电阻（ESR）很小的电容相对较大容量的外部电容能够很好的吸收快速转换时的峰值 （纹波）电流。用ESR 大的的电容并联更具有成本效益。然后，这需要在PCB面积，器件数目与成本之间寻求折衷。
纹波电流和纹波电压
在有的资料中称做涟波电流和涟波电压，其实就是 ripple curremt,ripple voltage. 含义就是电容器所能耐受的纹波电流/电压值。纹波电压等于纹波电流与ESR的乘积。
当纹波电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹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，这也是要求电容具有更低ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串联电阻（ 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 。
额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的额数值。而实际应用中电容的纹纹波承受度还跟其使用换环境温度及电容自身温度等级有关。规格书通常会提供一个在特定温度条件下各温度等级电容所能承受的最大纹波电流。
漏电流
电解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。它的计算方式大致是：I=K*CV。漏电流I的单位是UA,K是常数。一般来说，电容器 容量愈高，漏电流愈大。从公式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。
寿命
首先要明确一点，铝电解电容一定会坏，只是时间问题而已。 影响电容寿命的原因很多，过电压，逆电压，高温，急速充放电等等，正常使用的情况下，最大的 影响就是温度，因为温度越高电解液的挥发损耗越快。需要注意的是这里的温度不是指环境或表面温度，是指铝箔工作温度。一般的厂商通常会将电容寿命和测试温度标注在电容本体。
因电容的工作温度每增高 10℃寿命减半， 所以不要以为2000 小时寿命的铝电解电解电容就比1000小时的好。要注意确认寿命的测试温度。每个厂商都有 温度和寿命的计算公司，在设计电容时要参照实际数据进行计算。需要了解的是提高铝电解电容的寿命，第一要降低个工作温度，在PCB板上远离热源。第二考虑使用最高工作温度高的电容。
阻抗
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 。它与电容等效电路中的额电容值、电感值密切相关。且与ESR也有关系。电容的容抗在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降至ESR的值 。当频率达到高频范围时感抗变为主导。所以阻抗是随着频率的增加而增加。
开关电源中输出铝箔电解电容器，其锯齿波电压频率高达数十 KHz，甚至是数十MHz，这时电容量并不是其主要指标 ，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“ 阻抗--频率”特性，要求在开关电源的工作频率内要有降低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的额高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
最后
从表面上来看DF、漏电流 、ESR 愈低 、纹波电流愈高，铝电解电容性能越好，但是性能提高的代价是体型的肥大和价格的提高。 因此，铝电解电容的选择必须慎重，既要兼顾性能要求，又要考虑封装尺寸，在设计时一定要针对系统要求，仔细查阅相关的产生手册，认真确定适宜的型号，并进行实际测试。
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