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温度与电容性能的密切关系
    电容的性能并非一成不变,而是会受到环境的影响,而对电容影响最大的就是温度。而在不同种类的电容当中,采用电解液作为阴极材质的电容例如铝电解液电容,受温度影响又最为明显。因为在不同种类的阴极,例如电解液、二氧化锰、固体聚合物导体当中,只有电解液采用离子导电方式,而其余几种均采用电子导电方式。对于离子导电而言,温度越高,其离子活动越强,电离程度也越强。因此,在温度不超过额定限度的前提下,电解液电容在高温状态下的性能要比低温状态下更好。
    上图代表25摄氏度下,三种电容降低涟波电压的能力(电路可以以上一章节中的电路图为参考)。其中第一个表格所使用的OSCON SVP铝固体聚合物导体电容(1颗,100μFESR=40毫欧姆) ),第二个表格所使用的是低阻抗铝电解液电容(3颗并联),第三个表格使用的是低阻抗钽电容(2颗并联)。
    从表格中可以看出,在25摄氏度的常温状态下,三者所产生的涟波电压分别是22.8/23.8/24.8mV。也就是说,1颗铝固体聚合物导体电容,在25摄氏度下降低涟波电压的能力,大致相当于2颗钽电容和3颗铝电解液电容。
    上图同样是这三种电容,同一电路,在70摄氏度下降低涟波电压的表现。可以看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能改变都不大,依然保持在24~25mV左右,但是3颗铝电解液电容并联下的涟波电压降低到了16.4mV,这时只需要并联两颗这种电容,即可达到25摄氏度状态下的25mV左右水平,其性能提升巨大。

    下面我们就要看低温环境下这三种电容的表现了。上图是在零下20摄氏度下三种电容的成绩。可以看出,在低温环境下,铝电解液电容的性能降低得非常厉害。3颗并联状态下的涟波电压由25摄氏度下的23.8mV猛增到了57.6mV。要将涟波电压降低到和25摄氏度相同的数值,需要并联7颗这种电容。相比之下我们还能看出,铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能,无论是在25度、70度还是-20度环境下,其波动都不大。

    从以上分析我们不难看出,铝电解液电容的ESR值受温度影响是极其明显的。上面的图表则直接画出了不同种类电容,在不同温度状态下的ESR曲线。其中铝电解液电容(蓝色线)随温度(Y轴)的增加,ESR值(X轴)降低明显。而铝固体聚合物导体电容(紫色线)和钽电容(绿色线)以及高档陶瓷电容(红色线)则近似于直线,其ESR值受温度影响不大。而普通陶瓷电容(粉红线)则受温度影响较大。
    这里需要说明的是,上表中用做比较的铝固体聚合物导体电容,其容量较小(只有100μF),而且ESR并不太低(40毫欧)。如换上大容量,ESR更低的同类产品,最终性能表现将更加突出。
如何计算电容寿命
    在电容的表面,会标明一个温度数据,例如125等等。这个温度,代表着该电容所能承受的最高温度,在这一最高温度下,电容一般只能保证正常工作1000个小时左右。而通过这个温度数值,我们可以使用公式计算出该电容在其它不同温度环境下的寿命。
    铝固体聚合物导体电容的计算公式:
     L2=L1×10^[t1-t2/20](方括号内的算式结果作为10的幂,下同)
    其中L2表示实际使用中电容的寿命,单位为小时、L1表示最高温度下的寿命(1000小时)、T1代表该电容所标明的最高工作温度(例如上面所说的125)、T2代表实际使用的温度(例如85度等等)。
    假设一颗最高工作温度为125度的铝固体聚合物导体电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x102次方=100000小时,也就是说大约能工作11年左右。
    铝电解液电容的计算公式:

    L2=L1×2^[
t1-t2/10]
    假设一颗最高工作温度为125度的铝电解液电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出L2=1000x24次方=16000小时,也就是说大约只有不到2年。
 
电容器接近寿命终了前,其性能还是不错的,但是一旦进入寿命终了状态,铝电解电容器便衰老的极快,很短时间就进入死亡。因此,电子线路设计这绝对不能掉以轻心。
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  可能有人会说,国外原装的件就是比国产的好!不能否认的是,在性能上我国电子元件的性能与国外著名厂商的元件相比还是有差距的。但是国内的铝电解电容器除高温、高纹波电流应用外,无论在性能上还是在寿命时间都可以满足一般的应用要求。在这里的问题是,如果选用国外著名厂商的正常销售的铝电解电容器绝对没有错,而选用拆机的铝电解电容器则是错的。 信息来源:http://tede.cn
  接下来的就是水货,市场上有的铝电解电容器不是从正常渠道进货的,是不是原装正品将不能保证。如有的水货就是生产厂下线的铝电解电容器,还有的不法外商委托一些铝电解电解电容器厂商贴牌,然后冒充原装货出售,有些不法外商还将贴牌铝电解电容器销售到海外。 信息来自:www.tede.cn
  假货是利用各种手段将不能满足性能的铝电解电容器冒充正品铝电解电容器。其主要特点有:套膜铝电解电容器、翻新铝电解电容器、偷电压的铝电解电容器、下线的铝电解电容器。 信息来源:http://tede.cn
  3.套膜铝电解电容器
  套膜是铝电解电容器翻新的伪劣手法之一。通常将买来的铝电解电容器重新套膜,新套膜标注的额定电压比原来的额定电压提高一档或两档,其印刷水平可以以假乱真。例如将额定电压250V300V的铝电解电容器换上额定电压400V的铝电解电容器,这样的铝电解电容器的价格将明显高于套膜前。套膜铝电解电容之制造这就是钻了应用时通常要电压降额的习惯,在电压降额后可能正好是套膜铝电解电容器的浪涌电压值,在这个电压下,套膜铝电解电容器还是能用一段时间的。
  另一种套膜的手法是,将85℃额定温度的电解电容器重新套膜改成105℃额定温度的电解电容器。还有就是将低寿命型号改成长寿命型号。
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  套膜铝电解电容器的目的只有一个,就是提高销售价格。 信息来源:http://tede.cn
  4.翻新铝电解电容器
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  翻新铝电解电容器的性能也比较恶劣,通常是收集国外的下线铝电解电容器,重新浸电解液后封装。尽管国外著名铝电解电容器检测比国内严格,有些下线的铝电解电容器性能还是接近于国内正品铝电解电容器。但是,其性能只是接近,还是不如国内正牌铝电解电容器。
5.“偷电压的铝电解电容器
                             
  有些国内个别不注重信誉的铝电解电容器生产厂商为了获得更高的利润,常采用偷电压的方法降低高压铝电解电容器的生产成本。
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  由于铝电解电容器的浪涌电压是额定电压的1.15倍,对于350V耐压的铝电解电容器的浪涌电压为402V,高于220V+20%对应的整流峰值电压370V;而对于300V额定电压的铝电解电容器的浪涌电压为345V,可以满足242V交流有效值输入电压,这个电压是交流220V电网的+10%电压。随着我国电网供电质量的提高,220V市电电压一般不会超过这个数值。这是选用400V额定电压和选择300V的额定电压在短时间内根本看不出差异。 信息来源:http://www.tede.cn
  而用额定电压为300V的阳极箔替代额定电压400V的阳极铝箔将会明显降低铝电解电容器的成本。
  在一般的应用中,为了避免过大的漏电流,延长铝电解电容器的寿命,通常要降低铝电解电容器的使用电压,一般取0.9以下。
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  如果选用了偷电压的铝电解电容器就将已经留出的电压富裕量丧失殆尽,甚至可能使工作电压超过额定电压,这就使漏电流明显增加,从而大大的减少了铝电解电容器的寿命。
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  识别套膜铝电解电容器和偷电压电解电容器的基本方法可以采用测试击穿电压,再折算额定电压确认所测试的铝电解电容器的真实额定电压。  6.下线铝电解电容器 信息来自:输配电设备网
  在国内电子市场上可以看到下线铝电解电容器,通常是一些不负责任的销售商为了获得市场竞争力,到铝电解电容器生产厂收购下线铝电解电容器,剔除没有电容量和击穿的后拿到市场上销售。 信息来源:http://www.tede.cn
  下线铝电解电容器的特点是,用万用表测试电容量是正常的。但是如果测试漏电流则会看到下线的铝电解电容器的漏电流和损耗因数高于正品铝电解电容器。而漏电流和损耗因数用户一般是不会测试的。
  这种下线的铝电解电容器作为耦合电容器时会导致后极的偏置电压偏移,但是又找不出原因;如果用于延迟应用时,会出现延迟时间明显小于设定值或延迟时间不稳定的现象,这是因为铝电解电容器在施加直流电压后漏电流回见效的原因。
  由于下线铝电解电容器的漏电流大,实际寿命明显短于预期寿命,例如预期寿命为5年,实际上只有2~3年。这在电子产品的使用初期是根本看不到的。从这里也会看到9000系列质量认证的重要性。
如果下线铝电解电容器用在大纹波电流或高温的应用是极其危险的,其原因是过高的漏电流会导致铝电解电容器在大纹波电流或高温应用时的温度更高,轻者寿命缩短,严重时会导致铝电解电容器爆浆而失效。 信息来源:http://tede.cn
  7.在国内销售的国外电解电容器情况
  国外著名的铝电解电容器品牌的质量明显高于国内生产的铝电解电容器,这一点是不容置疑的,不然为什么我国的电子工程师那么推崇国外著名的铝电解电容器。国外铝电解电容器制造商在为发达国家供货时是优质电解电容器。
  而这些铝电解电容器制造商为我国供货时的铝电解电容器特别是高压大电容量的铝电解电容器总是存在一点瑕疵。最明显的就是多数在国内销售的国外品牌的铝电解电容器的电容量总是负偏差,其质量(如漏电流)也不如为发达国家供货的品质。 信息请登陆:输配电设备网
  除了我国有歧视因素外,最主要的是在我国的铝电解电容器的售价比较低,他们的铝电解电容器买不出价格,只能在偷电容量上补偿。这样做的结果只能是有损该于品牌的信誉,如果有一天我国的铝电解电容器质量能够与国外著名品牌相比,电容量足够,那么,偷电容量的铝电解电容器必然被淘汰出中国市场,无论这个厂商是多么著名。 信息来源:http://tede.cn
  国内的铝电解电容器用户也应该在购买铝电解电容器的技术指标上把关,不要为了暂时的利益而损害长期利益。 信息来源:http://www.tede.cn
  国外的大电容量铝电解电容器的寿命均比较长(4000小时),为了降低在我国市场的售价,国外铝电解电容器生产厂商往往推出的是寿命相对短的经济型铝电解电容器,如有的铝电解电容器就专为我国市场推出2000小时的经济型铝电解电容器,这是在欧美市场上看不到的,因此,不要以为欧美的铝电解电容器寿命都长,在国内能买到的并不一定是长寿命的。
  8.短寿命的高温铝电解电容器的预期寿命
 
  在高温应用中,常应用105℃额定温度的铝电解电容器替代85℃的铝电解电容器。在通常的选择是,常注重温度,对寿命小时数并不注重。实际上105℃1000小时的铝电解电容器在85℃以下应用时并不比85℃4000小时的铝电解电容器好,只是在85℃以上或大纹波电流时才能看到其优势。
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  在比较经典的节能灯和汽车发动机舱的高温应用中,铝电解电容器的选择不仅要选择高温铝电解电容器,而且更要还要选择更长的寿命小时数。如EPCOSB43697电子镇流器用铝电解电容器的额定温度为140℃,在105℃温度时、420V电压下的寿命为11500小时。相当于短寿命的11! 信息来源:http://tede.cn
  因此,在高温应用时不能仅仅考虑额定温度,还要考虑寿命小时数。
  结论
  购买铝电解电容器应该到正规并且由信誉铝电解电容器生产厂或销售机构直接购买,不要到电子市场按额定电压、电容量随意购买。 信息来自:www.tede.cn
 


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