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[導讀]電解電容被廣泛應用在各類電路中。由于電容的絕緣層來自于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。

電解電容被廣泛應用在各類電路中。由于電容的絕緣層來自于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于精度要求不高,但容量要求大的電源儲能濾波電路中。

由于它的體積比較大,且常采用鋁殼圓柱封裝,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(tài)鋁質(zhì)電解電容,一類是固態(tài)鋁質(zhì)電解電容。如何區(qū)分它們以及各自的優(yōu)缺點是什么?看完下面介紹便可以知道。

固態(tài)和液態(tài)電解電容,二者的本質(zhì)區(qū)別在于介電材料的不同,液態(tài)電解電容采用的介電材料為電解液,而固態(tài)電容采用的是導電性高分子。這兩者的區(qū)別直接導致了固態(tài)電容的最大優(yōu)勢,不容易發(fā)生爆炸。

▲ 液態(tài)電解電容過壓爆破過程

用過液態(tài)電解電容的玩家都可能知道一件事,液態(tài)電解電容用的時間一久,壽命就撐不住了,壽命一旦到了產(chǎn)生故障,就容易發(fā)生爆炸。雖然是爆炸但是也沒有多可怕,只是為爆裂后溢出電解液。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(tài)電容的優(yōu)勢就在于穩(wěn)定性好,低阻抗,環(huán)保。液態(tài)電解電容則有性價比高,耐壓值高的優(yōu)點。如果不看價格的話,那么固態(tài)電容實際上遠優(yōu)于液態(tài)電解電容。

▲ 普通電解電容(左)與固態(tài)電解電容(右)

由于液態(tài)電解電容在發(fā)生故障時容易爆炸,所以在其頂部往往具有“K”或者“+”防爆開槽,而固態(tài)電容通常沒有。

由于固態(tài)電解電容采用導電聚合物作為電極層導體,相對與液態(tài)電解液它的導電性能更好,所以對應的ESR(Equivalent Series Resistance,串聯(lián)等效電阻)非常小,則對應的電容損耗也小。通常情況下,這個特點并不突出,但在一些大功率高頻電路中,對于電源濾波電容則要求ESR越小越好??梢哉f,高頻下,固態(tài)電解電容的低ESR是其最大的優(yōu)點。

在第十六屆全國大學生智能汽車競賽中有一組節(jié)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(tài)電解電容,在電路滿功率輸出50W電能時,這兩個電容發(fā)熱嚴重。將它們替換成相同容量的固態(tài)電容之后,電容就不再發(fā)燙。

▲ 無線節(jié)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(tài)電解電容

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

▲ 電解電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如果不破壞電容,該如何判斷它們的差別呢??梢岳眯⌒褪殖諰CR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(tài)電容。測量的頻率設(shè)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(tài)電容的ESR僅僅只有幾十毫歐,遠遠小于同樣容量的普通電解電容。


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