開關電源中的電解電容器的選擇與應用陳永真遼寧工業(yè)大學0416chenyongzhen@163.co關電源中的電解電容器的選擇與應用陳永真1電解電容器是開關電源中的非常關鍵的元件通常，開關電源的可靠性取決于電解電容器的性能與選擇電解電容器可以分為鋁電解電容器、鉭電解電容器和聚合物電解電容器電解電容器是開關電源中的非常關鍵的元件通常，開關電源的可靠性2鋁電解電容器又可分為高頻低阻抗電解電容器，主要用于開關電源輸出濾波，以及DC/DC變換器和高電源紋波電流電子線路的電源旁路高壓電解電容器，主要用于開關電源輸入整流濾波聚合物電解電容器：，主要用于開關電源輸出濾波普通用途電解電容器，主要用于一般低電壓50Hz的整流濾波，電子線路的電源旁路鋁電解電容器又可分為高頻低阻抗電解電容器，主要用于開關電源輸3鉭電解電容器主要有“標準”鉭電解電容器，一般性能的開關電源整流輸出和電子線路電源旁路低阻鉭電解電容器，可以使整流輸出濾波性能比“標準”鉭電解電容器好，可以承受更高的紋波電流超低阻鉭電解電容器，性能比低阻鉭電解電容器還好，特別適用于高頻DC/DC模塊聚合物鉭電解電容器，只是很低電壓的應用，具有電解電容器最低的阻抗喝醉高的紋波電流承受能力鉭電解電容器主要有“標準”鉭電解電容器，一般性能的開關電源整4應用鋁電解電容器必須考慮的問題鋁電解電容器的失效應用鋁電解電容器必須考慮的問題鋁電解電容器的失效5一、鋁電解電容器失效的最主要原因電解液干涸！一、鋁電解電容器失效的最主要原因電解液干涸！61、電解液干涸的原因電解液自然揮發(fā)電解液的消耗1、電解液干涸的原因電解液自然揮發(fā)7電解液自然揮發(fā)電解液的揮發(fā)速度隨溫度的升高電解液的揮發(fā)速度與電容器的密封質量有關，無論在高溫還是在低溫條件下都要有良好的密封性電解液自然揮發(fā)電解液的揮發(fā)速度隨溫度的升高8電解液的消耗漏電流所引起的電化學效應消耗電解液鋁電解電容器的壽命隨漏電流增加而減少漏電流隨溫度的升高而增加：25℃時漏電流僅僅是85℃時漏電流的不到十分之一漏電流隨施加電壓升高而增加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。電解液的消耗漏電流所引起的電化學效應消耗電解液9電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命102、影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度1）根據鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高工作溫度可分為：一般用途：85℃一般高溫用途：105℃特殊高溫用途：125℃汽車發(fā)動機艙：140~150℃2、影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度1）根據鋁電解電容器的11影響鋁電解電容器壽命的的因素（額定壽命小時數）按壽命小時數鋁電解電容器可以分為：一般用途（常溫，3年以內）：1000小時一般用途（常溫，希望比較長的時間）：2000小時以上工業(yè)級：更長的壽命小時數影響鋁電解電容器壽命的的因素（額定壽命小時數）按壽命小時數鋁12影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度2）溫度每升高10℃，壽命小時數減半影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度2）溫度每升高10℃，壽命13影響鋁電解電容器壽命的的因素（電解液）電解液的多與寡決定鋁電解電容器的壽命影響鋁電解電容器壽命的的因素（電解液）電解液的多與寡決定鋁電14影響鋁電解電容器壽命的的因素（應用條件）高溫縮短鋁電解電容器壽命高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命工作電壓過高縮短鋁電解電容器壽命影響鋁電解電容器壽命的的因素（應用條件）高溫縮短鋁電解電容器15二、影響鋁電解電容器壽命的參數與應用條件二、影響鋁電解電容器壽命的參數與應用條件16工作電壓與漏電流的關系工作電壓與漏電流的關系17工作電壓與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的關系工作電壓與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/818溫度與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與環(huán)境溫度的關系溫度與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃19溫度、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響以EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用鋁電解電容器為例。在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同溫度、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響以EPCOS的B4320EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器降額壽命特性EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器降額壽命特21EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器的過電壓壽命特性EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器的過電壓壽22鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關系！鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關系！23三、開關電源中的鋁電解電容器1輸入整流濾波2輸入旁路3輸出整流濾波三、開關電源中的鋁電解電容器1輸入整流濾波24（一）輸入整流濾波電容器的作用1平滑整流后電壓，需要足夠的電容量、吸收來自于整流輸出的紋波電流2平滑并支撐PFC輸出電壓3為后面的逆變器提供低阻抗，旁路來自于逆變器高頻紋波電流（一）輸入整流濾波電容器的作用1平滑整流后電壓，需要足夠25（二）輸入整流濾波電容器

需要多高耐壓？85~264V交流輸入對應最高整流輸出電壓約370V可以選擇耐壓為400V的鋁電解電容器帶有PFC的整流濾波輸出電壓380~420V，以選擇耐壓為450V的鋁電解電容器（二）輸入整流濾波電容器

需要多高耐壓？85~264V交流輸26為什么不能用400V耐壓的鋁電解電容器？主要考慮的是高溫下在額定電壓或高于額定電壓盡管鋁電解電容器可以工作，不會擊穿，但是由于在高溫下漏電流的高幅值漏電流會明顯縮短鋁電解電容器的壽命為什么不能用400V耐壓的鋁電解電容器？主要考慮的是高溫下在27（三）工頻輸入整流濾波電容器的選擇（三）工頻輸入整流濾波電容器的選擇28從整流濾波角度考慮濾波電容器整流濾波所需要的電容量；對于一般的開關電源對整流輸出電壓紋波電壓要求考慮：220V交流輸入條件下，需要濾波電容器為1μF/W；85~264V交流輸入條件下，需要濾波電容器為3μF/W。從整流濾波角度考慮濾波電容器整流濾波所需要的電容量；29濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的紋波電流有效值大約為整流輸出電流平均值的2~3倍！大約為15~20mA/W。不同的電路拓撲所產生的開關頻率的紋波電流是不一樣的。反激式開關電源約為12mA/W；單管正激式開關電源約為10mA/W；橋式、推挽式開關電源約為7mA/W。濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的30電解電容器能夠承受的紋波電流一個400V/100μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在0.5~0.7A左右，其額定紋波電流承受值僅能滿足60W以下的開關電源的濾波要求；一個400V/470μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在1.7A左右，僅能滿足150W以下的開關電源的濾波要求；對于220V輸入電壓等級，按1μF/W的選擇將不能滿足電容器所能承受的紋波電流要求，至少要達到3μF/W。也可以采用多只小電容量電容器并聯來滿足紋波電流要求。例如3只400V/100μF爪式引腳電解電容器的紋波電流承受能力將比400V/470μF爪式引腳電解電容器大。電解電容器能夠承受的紋波電流一個400V/100μF爪式引腳31（四）DC/DC變換器輸入旁路電容器作用：電源旁路，阻止變換器產生的高頻紋波電流進入供電電源（四）DC/DC變換器輸入旁路電容器作用：電源旁路，阻止變換32（五）輸出整流濾波電容器

需要注意的問題（五）輸出整流濾波電容器

需要注意的問題33輸出整流濾波電容器對輸出濾波電容器的基本要求：1.在不太高的開關頻率時，為了濾除開關頻率下的紋波電壓/紋波電流，需要考慮足夠的電容量，這時只能選擇電解電容器；2.為了濾除更高頻率的紋波電壓/紋波電流，要求輸出整流濾波電容器應具有盡可能地的ESR、ESL。輸出整流濾波電容器對輸出濾波電容器的基本要求：34常規(guī)電解電容器存在的問題低ESR鋁電解電容器的提出：常規(guī)鋁電解電容器的ESR太高，以1000μF/16V鋁電解電容器為例，其ESR大約為0.25Ω，在50kHz時的容抗為3.18mΩ，遠低于ESR值，從濾除交流成分角度考慮，電解電容器已經成為“電阻”，決定濾波效果將不再是電容量而是ESR！針對上面問題，低ESR鋁電解電容器和鉭電解電容器問世。常規(guī)電解電容器存在的問題低ESR鋁電解電容器的提出：35低ESR鋁電解電容器低ESR鋁電解電容器的ESR可以比常規(guī)鋁電解電容器低一個數量級甚至兩個數量級，因而濾波效果可以改善一個數量級；低ESR鋁電解電容器同樣存在壽命問題特別是高溫條件下壽命更短的問題。低ESR鋁電解電容器低ESR鋁電解電容器的ESR可以比常規(guī)鋁36四、輸出濾波電容器與電路拓撲的關系四、輸出濾波電容器與電路拓撲的關系371、反激式開關電源的輸出濾波電容器1、反激式開關電源的輸出濾波電容器38反激式開關電源輸出相關波形反激式開關電源的輸出整流二極管的電流波形

輸出濾波電容器的電流波形

反激式開關電源輸出相關波形反激式開關電源的輸出整流二極管的電39相關公式流過輸出整流器的峰值電流與平均值電流的關系：流過輸出整流器的有效值電流與峰值值電流的關系：流過整流器的有效值電流與平均值電流的關系：相關公式流過輸出整流器的峰值電流與平均值電流的關系：40輸出整流器的最大導通占空比約為0.5輸出整流器的電流峰值與輸出平均值電流之間的關系

輸出整流器的最大導通占空比約為0.5輸出整流器的電流峰值與輸41有效值電流于輸出電流平均值的關系為

有效值電流于輸出電流平均值的關系為42設計實例與分析

某反激式開關電源的技術參數為：電路圖拓撲：反激式；輸入電壓：85Vac~264Vac；工作頻率：65kHz；輸出：12V/5A；紋波電壓：50mV；CLC濾波

設計實例與分析某反激式開關電源的技術參數為：43第一級濾波電容器的選擇

對于輸出電流5A對應的峰值電流為20A、有效值電流為14.14A，分流入濾波電容器的交流電流成分會超過6A。按最高溫度的紋波電流2倍選用電容器，濾波電容器的紋波電流之和至少要7A。25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的額定紋波電流約為1A，需要7只并聯。如果非要5只并聯甚至4只并聯，也是可以運行的，但是不具有長期可靠性。第一級濾波電容器的選擇對于輸出電流5A對應的峰值電流為204425℃溫度下，25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的ESR約為0.09Ω。7只并聯對應的ESR為129mΩ、5只并聯為180mΩ、4只并聯為225mΩ。由電流變化在ESR上產生的峰值電壓分別為2.59V、3.60V、4.50V。除此之外，濾波電容器的ESL還會在整流二極管開通時由于電流的躍變而產生感生電勢，這個感生電勢同樣會加到濾波電容器上，因此，濾波電容器上的峰值電壓將不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。

25℃溫度下，25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的ES45電壓波形如圖電壓波形如圖46第二極LC低通濾波器的設計與參數選擇

第二級需要考慮的是如何將不能滿足要求紋波電壓經過LC濾波使其滿足要求。通常濾波電感可以選擇30~100μH，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇1000μF/25V。第二極LC低通濾波器的設計與參數選擇第二級需要考慮的是如何472、正激式開關電源的輸出濾波電容器包括單端正激開關電源和橋式、推挽式開關電源。端正激開關電源由于是電感輸入式濾波方式，流入濾波電容器的電流遠小于反激式開關電源。在開關頻率為50kHz或以下時，可以按每輸出1A電流470~1000μF考慮。更高的頻率時，主要考慮的是輸出濾波電容器能否滿足對紋波電壓和尖峰電壓的要求。這時濾波電容器的ESR將成為更主要的參數。2、正激式開關電源的輸出濾波電容器包括單端正激開關電源和橋式48五、鋁電解電容器的失效鋁電解電容器的時效可分為正常失效和早期失效。正規(guī)鋁電解電容器廠商出品的鋁電解電容器可以不考慮早期失效，在正常應用條件下，一般可以全壽命使用。如果用戶使用不當還是會出現早期失效的問題。隨著用戶對鋁電解電容器性能指標越來越高的追求越來越高，新型鋁電解電容器的早期失效問題開始顯現出來。五、鋁電解電容器的失效鋁電解電容器的時效可分為正常失效和早期49鋁電解電容器失效模式及其失效因素

鋁電解電容器正極、負極引出電極和外殼都是是高純鋁，鋁電解電容器的介質是在正極表面形成的三氧化二鋁膜，真正的負極是電解液，工作時相當一個電解槽，只不過正極表面的陽極氧化層已經形成，不再發(fā)生電化學反應，理論上電流為零，由于電極與電解液雜質的存在，會引起微小的漏電流。從現象上看，鋁電解電容器常見的失效現象與失效模式有：電解液干涸、壓力釋放裝置動作、短路、開路（無電容量）、漏電流過大等。鋁電解電容器失效模式及其失效因素鋁電解電容器正極、負極引出50壓力釋放裝置動作

為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸騰的氣體或電化學過程而產生的氣體而引起內部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設置了壓力釋放裝置，這些壓力釋放裝置在鋁電解電容器內部的氣壓達到尚未使鋁電解電容器爆炸的危險壓力前動作，泄放出氣體。隨著鋁電解電容器的壓力釋放裝置的動作，鋁電解電容器即宣告失效。

壓力釋放裝置動作為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸51鋁電解電容器壓力釋放裝置鋁電解電容器壓力釋放裝置52電化學過程導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器的漏電流就是電化學過程，前面已經詳盡論述，不再贅述。電化學過程將產生氣體，這些氣體的聚積將造成鋁電解電容器的內部氣壓上升，最終達到壓力釋放裝置動作泄壓。電化學過程導致壓力釋放裝置動作鋁電解電容器的漏電流就是電化53溫度過高導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境溫度過高，如鋁電解電容器附近有發(fā)熱元件或整個電子裝置就出在高溫環(huán)境；鋁電解電容器溫度過高的第二個原因是芯包溫度過高。鋁電解電容器芯包溫度過高的根本原因是鋁電解電容器流過過高的紋波電流。過高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中產生過度的損耗而產生過度的發(fā)熱使電解液沸騰產生大量氣體使鋁電解電容器內部壓力及急劇升高時壓力釋放裝置動作。溫度過高導致壓力釋放裝置動作鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境54瞬時超溫

通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。這個核心大致位于電容器的中心，是電容器內部最熱的點。可是，當電容器升溫接近其最大允許溫度時，對于大多數型號電容器在125℃時，其電解液要受到電容器芯包的排擠（driven），導致電容器的ESR增大到原來的10倍。在這種作用下，瞬間超溫或過電流可以使ESR永久性的增大，從而造成電容器失效。在高溫和大紋波電流的應用中特別要警惕瞬時超溫發(fā)生的可能，還要額外注意鋁電解電容器的冷卻。瞬時超溫通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命55瞬時過電壓的產生上電沖擊上電過程中，由于濾波電感釋放儲能到濾波電容器中，導致濾波電容器的過瞬時過電壓。

瞬時過電壓的產生上電沖擊56上電過電壓示意上電過電壓示意57早期失效分析開關電源的早期失效幾乎全部由輸出濾波電解電容器造成。其原因有電容器選擇不當；也有電容器自身的問題。早期失效分析開關電源的早期失效幾乎全部由輸出濾波電解電容器造58電容器選擇不當電容器選擇不當主要反映在反激式開關電源方面。一般認為反激式開關電源的輸出濾波電解電容器中的紋波電流不十分大，但是通過實際分析就會發(fā)現：當變壓器向輸出釋放儲能的時間約為開關周期的一半時，流過濾波電容器的實際紋波電流將達到輸出電流平均值的129%！即使在0.6倍條件下也會超過120%！電容器選擇不當電容器選擇不當主要反映在反激式開關電源方面。59也就是說設計良好的反激式開關電源，每輸出1A電流，輸出濾波電容器就會流過至少1.2A的紋波電流。接下來的問題就是輸出濾波電容器可以承受多大電流？以16V/1000μF低ESR電解電容器一般均可以承受1A~1.2A的紋波電流，也就是說對于12V輸出時沒安培需要移植或更多的濾波電解電容器才能保證電容器的正常使用。也就是說設計良好的反激式開關電源，每輸出1A電流，輸出濾波電60如果濾波電容器的可承受紋波電流小于這個數值，電解電容器的壽命就會明顯縮短。因此，在選擇輸出濾波電解電容器時，需要清楚所選用的電容器是否能夠滿足紋波電流的要求。如果濾波電容器的可承受紋波電流小于這個數值，電解電容器的壽命61電解電容器的品質問題在這里所說的品質問題并不是漏電流問題，而是電解電容器常規(guī)測試時是正常的，但是在應用時出現大量的早期失效問題。這就是水合反應。電解電容器的品質問題在這里所說的品質問題并不是漏電流問題，而62鋁電解電容器的水合反應通過化學知識可以知道，常溫下純鋁不能與水反應；然而，在高溫下，純鋁可以與水發(fā)生水合反應。在拼命追求超低ESR的用戶要求大趨勢下，有些鋁電解電容器制造商為了盡可能降低電解液的電阻而增加水的比例，這就為鋁電解電容器高溫條件下的水合反應創(chuàng)造了條件。鋁電解電容器的水合反應通過化學知識可以知道，常溫下純鋁不能與63水合反應的后果水合反應會在鋁電解電容器的負極箔表面形成電阻率非常高的鋁水合物。隨著鋁水合物的增長負極箔的電阻越來越大，在紋波電流作用下電解電容器的發(fā)熱就會更加劇烈，最終導致鋁電解電容器爆漿。如果是多個電容器并聯使用，會出現首先第一個爆漿，不久就是第二個、第三個…水合反應的后果水合反應會在鋁電解電容器的負極箔表面形成電阻率64由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿65由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿66由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿67水合反應堆解電容器爆漿的特點ESR數千倍的增加、電容量喪失殆盡、負極箔比容急劇降低、在顯微鏡下看會發(fā)現負極箔的“孔”基本被堵塞。將電解電容器拆解會看到至少是負極箔與電容器紙相粘連，甚至整個正負極箔與電容器紙相粘連。有些電解電容器制造商回復客戶時也說上述問題，但是說是客戶使用溫度高造成，不承認是電容器的品質問題。水合反應堆解電容器爆漿的特點ESR數千倍的增加、電容量喪失殆68負極箔與電容器紙相粘連負極箔與電容器紙相粘連69高效率開關電源設計12開關電源中的電解電容器的選擇與應用課件70高效率開關電源設計12開關電源中的電解電容器的選擇與應用課件71負極箔比容下降材料分析：取解剖的正負鋁箔，測試鋁箔耐壓值.1000uF/16V：正箔耐壓下降為19.32V(SPEC≥22.0V),比容為52.49uF/cm2（49.82≤SPEC≤59.36uF/cm2）.負箔耐壓正常為1.74V(SPEC≥1.5V),比容下降為250uF/cm2（SPEC≥340uF/cm2）負極箔比容下降材料分析：取解剖的正負鋁箔，測試鋁箔耐壓值.72正常壽命終了的電解電容器負極箔不與電容器紙相粘連負極箔的比容基本不變正常壽命終了的電解電容器負極箔不與電容器紙相粘連73沒有水合反應濾波可以與電容器紙分離沒有水合反應濾波可以與電容器紙分離74由于用戶沒有辦法將水合反應的早期失效作為電解電容器早期失效的證據向電解電容器制造商索賠。只有通過第三方測試電解電容器存在早期失效問題才能作為電解電容器早期失效證據向電解電容器制造商索賠。由于用戶沒有辦法將水合反應的早期失效作為電解電容器早期失效的75如何鑒別早期失效？將可疑的電容器置于額定溫度、額定電壓、額定紋波電流條件下測試，如果沒有達到廠商規(guī)定的壽命小時數（通常差距很大）就可以判定是早期失效。需要注意的是電解電容器的出廠批號一定和出問題是同一批次。常有電解電容器制造商在不同的批次用不同的電解液來改善水合反應問題。如何鑒別早期失效？將可疑的電容器置于額定溫度、額定電壓、額定76六、購買鋁電解電容器需要注意的問題防范質量陷阱！六、購買鋁電解電容器需要注意的問題防范質量陷阱！77不要應用來路不明的鋁電解電容器（1）為什么不要應用來路不明的鋁電解電容器？最根本的原因是我國的電子元件市場曾經歷過拆機件、水貨、假貨充斥市場情況。隨著時代的發(fā)展，這種現象越來越少。但是需要注意的是，半導體器件尚可用拆機件，而鋁電解電容器絕不能應用拆機件！原因是鋁電解電容器的壽命在各類電子元件中壽命是最短的。國外報廢的電子產品的拆機件中，鋁電解電容器的剩余壽命是最少的。如果僅僅是做實驗還能勉強，如果試作產品，其結果是可想而知的。不要應用來路不明的鋁電解電容器（1）為什么不要應用來路不明78不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）套膜是偽劣鋁電解電容器“79鋁電解電容器的“偷電壓”由于鋁電解電容器的浪涌電壓是額定電壓的1.15倍，對于350V耐壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為402V，高于220V+20%對應的整流峰值電壓370V；而對于300V額定電壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為345V，可以滿足243V交流有效值輸入電壓。如果用額定電壓為300V的陽極箔替代額定電壓400V的陽極箔將會大大降低鋁電解電容器的成本。有的鋁電解電容器生產廠商就是采用這種“偷電壓”的方法降低生產成本。鋁電解電容器的“偷電壓”由于鋁電解電容器的浪涌電壓是額定電壓80偷“電壓”的后果在一般的應用中，為了避免過大的漏電流，延長鋁電解電容器的壽命，通常要降低鋁電解電容器的使用電壓，一般取0.9以下。如果選用了偷“電壓”的鋁電解電容器就將已經留出的電壓富裕量喪失殆盡，甚至可能使工作電壓超過額定電壓，這就使漏電流大大增加，從而大大的減少了鋁電解電容器的壽命。偷“電壓”的后果在一般的應用中，為了避免過大的漏電流，延長81拆機件拆機件通常是國外報廢的電子設備上的元件，如果拆的精心，多數器件經過篩選在一般性能上看還是可以用的。唯有鋁電解電容器是絕對不能用的。其原因是，鋁電解電容器的壽命相對而言太短了，在額定溫度下僅1000~4000小時盡管大多數鋁電解電容器生產廠商宣稱在40℃可以用10年甚至幾十年，但是應用環(huán)境是不可預知的，如顯示器的內部溫度遠遠不止45℃！因此，幾年下來，鋁電解電容器所剩下的有效壽命一般很低，不能用于電子產品。拆機件拆機件通常是國外報廢的電子設備上的元件，如果拆的精心，82翻新鋁電解電容器翻新鋁電解電容器也比較惡劣，通常是收集國外下線鋁電解電容器，重新浸電解液后封裝。盡管國外著名鋁電解電容器檢測比國內嚴格，有些下線的鋁電解電容器性能還是接近于國內正品率電解電容器。但是，其性能還是不如國內正牌鋁電解電容器。翻新鋁電解電容器翻新鋁電解電容器也比較惡劣，通常是收集國外下83下線電容器（一）在國內電子市場上可以看到下線鋁電解電容器，通常是一些不負責任的銷售商為了獲得市場競爭力，到鋁電解電容器生產廠收購下線鋁電解電容器，剔除沒有電容量和擊穿的后拿到市場上銷售。下線鋁電解電容器的特點是，用萬用表測試電容量是正常的。但是如果測試漏電流則會看到下線的鋁電解電容器的漏電流和損耗因數高于正品鋁電解電容器。而漏電流和損耗因數用戶一般是不測試的。下線電容器（一）在國內電子市場上可以看到下線鋁電解電容器，通84下線電容器（二）這種下線的鋁電解電容器作為耦合電容器時會導致后極的偏置電壓偏移，但是又找不出原因；如果用于延遲應用時，會出現延遲時間明顯小于設定值或延遲時間不穩(wěn)定的現象，這是因為鋁電解電容器在施加直流電壓后漏電流回見效的原因。由于下線鋁電解電容器的漏電流大，實際壽命明顯短于預期壽命，例如預期壽命為5年，實際上只有2~3年。這在電子產品的使用初期是根本看不到的。從這里也會看到9000系列質量認證的重要性。如果下線鋁電解電容器用在大紋波電流或高溫的應用是極其危險的，其原因是過高的漏電流會導致鋁電解電容器在大紋波電流或高溫應用時的溫度更高，輕者壽命縮短，嚴重時會導致鋁電解電容器“爆漿”而失效。下線電容器（二）這種下線的鋁電解電容器作為耦合電容器時會導致85套膜電容器套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。例如將額定電壓250V的鋁電解電容器換上額定電壓400V的鋁電解電容器，這樣的鋁電解電容器的“價值”將翻番甚至更高。套膜鋁電解電容之制造這就是鉆了應用時通常要電壓降額的習慣，在電壓降額后可能正好是套膜鋁電解電容器的浪涌電壓值，在這個電壓下，套膜鋁電解電容器還是能用一段時間的。套膜電容器套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買86國外電解電容器廠商的問題有的國外鋁電解電容器制造商在為發(fā)達國家供貨時是優(yōu)質電解電容器。而為我國供貨時的電容量總是負偏差，其質量不如為發(fā)達國家供貨的品質。其原因除了有歧視我國外，最主要的是在我國，他們的鋁電解電容器買不出價格，只能在偷電容量上補償。為了降低在我國市場的售價，國外鋁電解電容器生產廠商往往推出的是壽命相對短的“經濟型”鋁電解電容器，如CDE就轉為我國推出2000小時的鋁電解電容器，這是在歐美市場上看不到的，因此，不要以為國外的鋁電解電容器壽命都長。國外電解電容器廠商的問題有的國外鋁電解電容器制造商在為發(fā)達國87測試鋁電解電容器耐壓的簡單方法可能性：鋁電解電容器的介質膜是通過陽極氧化方式獲得，因此，短時間的小電流“擊穿”不會損壞鋁電解電容器基本方法：將鋁電解電容器串聯一10k電阻；緩緩增加所施加的電壓，保持充電電流在1mA以下（對應電阻上的電壓低于10V），直到即使不繼續(xù)增加所施加的電壓電流仍不降低時對應的電壓就是電解電容器的擊穿電壓；這個電壓的90%就是電解電容器的額定電壓這種方法只適用于鋁電解電容器測試鋁電解電容器耐壓的簡單方法可能性：鋁電解電容器的介質膜是88測試電路測試電路89購買鋁電解電容器的準則到具有信譽的鋁電解電容器生產廠商處或到有信譽的著名鋁電解電容器制造商的代理機構購買。盡量不要到電子市場或信譽不足的代理機構處購買。購買鋁電解電容器的準則到具有信譽的鋁電解電容器生產廠商處或到90國產正規(guī)鋁電解電容器的現狀隨著鋁電解電容器整體制造水平的提高，合格的電解電容器的壽命至少在2000小時以上；4000甚至8000小時的鋁電解電容器也不稀奇；低ESR、超低ESR鋁電解電容器也是常見的，關鍵是要買可信的品牌和型號。國產正規(guī)鋁電解電容器的現狀隨著鋁電解電容器整體制造水平的提高91更詳盡的敘述見08年6月科學出版社出版的“電容器手冊”更詳盡的敘述見08年6月科學出版社出版的“電容器手冊”92謝謝！讓我們繼續(xù)努力！0416chenyongzhen@163.co謝！讓我們繼續(xù)努力！93開關電源中的電解電容器的選擇與應用陳永真遼寧工業(yè)大學0416chenyongzhen@163.co關電源中的電解電容器的選擇與應用陳永真94電解電容器是開關電源中的非常關鍵的元件通常，開關電源的可靠性取決于電解電容器的性能與選擇電解電容器可以分為鋁電解電容器、鉭電解電容器和聚合物電解電容器電解電容器是開關電源中的非常關鍵的元件通常，開關電源的可靠性95鋁電解電容器又可分為高頻低阻抗電解電容器，主要用于開關電源輸出濾波，以及DC/DC變換器和高電源紋波電流電子線路的電源旁路高壓電解電容器，主要用于開關電源輸入整流濾波聚合物電解電容器：，主要用于開關電源輸出濾波普通用途電解電容器，主要用于一般低電壓50Hz的整流濾波，電子線路的電源旁路鋁電解電容器又可分為高頻低阻抗電解電容器，主要用于開關電源輸96鉭電解電容器主要有“標準”鉭電解電容器，一般性能的開關電源整流輸出和電子線路電源旁路低阻鉭電解電容器，可以使整流輸出濾波性能比“標準”鉭電解電容器好，可以承受更高的紋波電流超低阻鉭電解電容器，性能比低阻鉭電解電容器還好，特別適用于高頻DC/DC模塊聚合物鉭電解電容器，只是很低電壓的應用，具有電解電容器最低的阻抗喝醉高的紋波電流承受能力鉭電解電容器主要有“標準”鉭電解電容器，一般性能的開關電源整97應用鋁電解電容器必須考慮的問題鋁電解電容器的失效應用鋁電解電容器必須考慮的問題鋁電解電容器的失效98一、鋁電解電容器失效的最主要原因電解液干涸！一、鋁電解電容器失效的最主要原因電解液干涸！991、電解液干涸的原因電解液自然揮發(fā)電解液的消耗1、電解液干涸的原因電解液自然揮發(fā)100電解液自然揮發(fā)電解液的揮發(fā)速度隨溫度的升高電解液的揮發(fā)速度與電容器的密封質量有關，無論在高溫還是在低溫條件下都要有良好的密封性電解液自然揮發(fā)電解液的揮發(fā)速度隨溫度的升高101電解液的消耗漏電流所引起的電化學效應消耗電解液鋁電解電容器的壽命隨漏電流增加而減少漏電流隨溫度的升高而增加：25℃時漏電流僅僅是85℃時漏電流的不到十分之一漏電流隨施加電壓升高而增加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。電解液的消耗漏電流所引起的電化學效應消耗電解液102電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命1032、影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度1）根據鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高工作溫度可分為：一般用途：85℃一般高溫用途：105℃特殊高溫用途：125℃汽車發(fā)動機艙：140~150℃2、影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度1）根據鋁電解電容器的104影響鋁電解電容器壽命的的因素（額定壽命小時數）按壽命小時數鋁電解電容器可以分為：一般用途（常溫，3年以內）：1000小時一般用途（常溫，希望比較長的時間）：2000小時以上工業(yè)級：更長的壽命小時數影響鋁電解電容器壽命的的因素（額定壽命小時數）按壽命小時數鋁105影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度2）溫度每升高10℃，壽命小時數減半影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度2）溫度每升高10℃，壽命106影響鋁電解電容器壽命的的因素（電解液）電解液的多與寡決定鋁電解電容器的壽命影響鋁電解電容器壽命的的因素（電解液）電解液的多與寡決定鋁電107影響鋁電解電容器壽命的的因素（應用條件）高溫縮短鋁電解電容器壽命高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命工作電壓過高縮短鋁電解電容器壽命影響鋁電解電容器壽命的的因素（應用條件）高溫縮短鋁電解電容器108二、影響鋁電解電容器壽命的參數與應用條件二、影響鋁電解電容器壽命的參數與應用條件109工作電壓與漏電流的關系工作電壓與漏電流的關系110工作電壓與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的關系工作電壓與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/8111溫度與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與環(huán)境溫度的關系溫度與漏電流的關系CDE生產的450V/4700μF/85℃112溫度、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響以EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用鋁電解電容器為例。在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同溫度、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響以EPCOS的B43113EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器降額壽命特性EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器降額壽命特114EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器的過電壓壽命特性EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用

鋁電解電容器的過電壓壽115鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關系！鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關系！116三、開關電源中的鋁電解電容器1輸入整流濾波2輸入旁路3輸出整流濾波三、開關電源中的鋁電解電容器1輸入整流濾波117（一）輸入整流濾波電容器的作用1平滑整流后電壓，需要足夠的電容量、吸收來自于整流輸出的紋波電流2平滑并支撐PFC輸出電壓3為后面的逆變器提供低阻抗，旁路來自于逆變器高頻紋波電流（一）輸入整流濾波電容器的作用1平滑整流后電壓，需要足夠118（二）輸入整流濾波電容器

需要多高耐壓？85~264V交流輸入對應最高整流輸出電壓約370V可以選擇耐壓為400V的鋁電解電容器帶有PFC的整流濾波輸出電壓380~420V，以選擇耐壓為450V的鋁電解電容器（二）輸入整流濾波電容器

需要多高耐壓？85~264V交流輸119為什么不能用400V耐壓的鋁電解電容器？主要考慮的是高溫下在額定電壓或高于額定電壓盡管鋁電解電容器可以工作，不會擊穿，但是由于在高溫下漏電流的高幅值漏電流會明顯縮短鋁電解電容器的壽命為什么不能用400V耐壓的鋁電解電容器？主要考慮的是高溫下在120（三）工頻輸入整流濾波電容器的選擇（三）工頻輸入整流濾波電容器的選擇121從整流濾波角度考慮濾波電容器整流濾波所需要的電容量；對于一般的開關電源對整流輸出電壓紋波電壓要求考慮：220V交流輸入條件下，需要濾波電容器為1μF/W；85~264V交流輸入條件下，需要濾波電容器為3μF/W。從整流濾波角度考慮濾波電容器整流濾波所需要的電容量；122濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的紋波電流有效值大約為整流輸出電流平均值的2~3倍！大約為15~20mA/W。不同的電路拓撲所產生的開關頻率的紋波電流是不一樣的。反激式開關電源約為12mA/W；單管正激式開關電源約為10mA/W；橋式、推挽式開關電源約為7mA/W。濾波電容器吸收的紋波電流對于電容輸入式濾波，濾波電容器吸收的123電解電容器能夠承受的紋波電流一個400V/100μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在0.5~0.7A左右，其額定紋波電流承受值僅能滿足60W以下的開關電源的濾波要求；一個400V/470μF爪式引腳電解電容器允許流過的紋波電流在1.7A左右，僅能滿足150W以下的開關電源的濾波要求；對于220V輸入電壓等級，按1μF/W的選擇將不能滿足電容器所能承受的紋波電流要求，至少要達到3μF/W。也可以采用多只小電容量電容器并聯來滿足紋波電流要求。例如3只400V/100μF爪式引腳電解電容器的紋波電流承受能力將比400V/470μF爪式引腳電解電容器大。電解電容器能夠承受的紋波電流一個400V/100μF爪式引腳124（四）DC/DC變換器輸入旁路電容器作用：電源旁路，阻止變換器產生的高頻紋波電流進入供電電源（四）DC/DC變換器輸入旁路電容器作用：電源旁路，阻止變換125（五）輸出整流濾波電容器

需要注意的問題（五）輸出整流濾波電容器

需要注意的問題126輸出整流濾波電容器對輸出濾波電容器的基本要求：1.在不太高的開關頻率時，為了濾除開關頻率下的紋波電壓/紋波電流，需要考慮足夠的電容量，這時只能選擇電解電容器；2.為了濾除更高頻率的紋波電壓/紋波電流，要求輸出整流濾波電容器應具有盡可能地的ESR、ESL。輸出整流濾波電容器對輸出濾波電容器的基本要求：127常規(guī)電解電容器存在的問題低ESR鋁電解電容器的提出：常規(guī)鋁電解電容器的ESR太高，以1000μF/16V鋁電解電容器為例，其ESR大約為0.25Ω，在50kHz時的容抗為3.18mΩ，遠低于ESR值，從濾除交流成分角度考慮，電解電容器已經成為“電阻”，決定濾波效果將不再是電容量而是ESR！針對上面問題，低ESR鋁電解電容器和鉭電解電容器問世。常規(guī)電解電容器存在的問題低ESR鋁電解電容器的提出：128低ESR鋁電解電容器低ESR鋁電解電容器的ESR可以比常規(guī)鋁電解電容器低一個數量級甚至兩個數量級，因而濾波效果可以改善一個數量級；低ESR鋁電解電容器同樣存在壽命問題特別是高溫條件下壽命更短的問題。低ESR鋁電解電容器低ESR鋁電解電容器的ESR可以比常規(guī)鋁129四、輸出濾波電容器與電路拓撲的關系四、輸出濾波電容器與電路拓撲的關系1301、反激式開關電源的輸出濾波電容器1、反激式開關電源的輸出濾波電容器131反激式開關電源輸出相關波形反激式開關電源的輸出整流二極管的電流波形

輸出濾波電容器的電流波形

反激式開關電源輸出相關波形反激式開關電源的輸出整流二極管的電132相關公式流過輸出整流器的峰值電流與平均值電流的關系：流過輸出整流器的有效值電流與峰值值電流的關系：流過整流器的有效值電流與平均值電流的關系：相關公式流過輸出整流器的峰值電流與平均值電流的關系：133輸出整流器的最大導通占空比約為0.5輸出整流器的電流峰值與輸出平均值電流之間的關系

輸出整流器的最大導通占空比約為0.5輸出整流器的電流峰值與輸134有效值電流于輸出電流平均值的關系為

有效值電流于輸出電流平均值的關系為135設計實例與分析

某反激式開關電源的技術參數為：電路圖拓撲：反激式；輸入電壓：85Vac~264Vac；工作頻率：65kHz；輸出：12V/5A；紋波電壓：50mV；CLC濾波

設計實例與分析某反激式開關電源的技術參數為：136第一級濾波電容器的選擇

對于輸出電流5A對應的峰值電流為20A、有效值電流為14.14A，分流入濾波電容器的交流電流成分會超過6A。按最高溫度的紋波電流2倍選用電容器，濾波電容器的紋波電流之和至少要7A。25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的額定紋波電流約為1A，需要7只并聯。如果非要5只并聯甚至4只并聯，也是可以運行的，但是不具有長期可靠性。第一級濾波電容器的選擇對于輸出電流5A對應的峰值電流為2013725℃溫度下，25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的ESR約為0.09Ω。7只并聯對應的ESR為129mΩ、5只并聯為180mΩ、4只并聯為225mΩ。由電流變化在ESR上產生的峰值電壓分別為2.59V、3.60V、4.50V。除此之外，濾波電容器的ESL還會在整流二極管開通時由于電流的躍變而產生感生電勢，這個感生電勢同樣會加到濾波電容器上，因此，濾波電容器上的峰值電壓將不只是上述的2.59V、3.60V、4.50V。

25℃溫度下，25V/1000μF低ESR鋁電解電容器的ES138電壓波形如圖電壓波形如圖139第二極LC低通濾波器的設計與參數選擇

第二級需要考慮的是如何將不能滿足要求紋波電壓經過LC濾波使其滿足要求。通常濾波電感可以選擇30~100μH，輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負載電流的變化，在這里可以選擇1000μF/25V。第二極LC低通濾波器的設計與參數選擇第二級需要考慮的是如何1402、正激式開關電源的輸出濾波電容器包括單端正激開關電源和橋式、推挽式開關電源。端正激開關電源由于是電感輸入式濾波方式，流入濾波電容器的電流遠小于反激式開關電源。在開關頻率為50kHz或以下時，可以按每輸出1A電流470~1000μF考慮。更高的頻率時，主要考慮的是輸出濾波電容器能否滿足對紋波電壓和尖峰電壓的要求。這時濾波電容器的ESR將成為更主要的參數。2、正激式開關電源的輸出濾波電容器包括單端正激開關電源和橋式141五、鋁電解電容器的失效鋁電解電容器的時效可分為正常失效和早期失效。正規(guī)鋁電解電容器廠商出品的鋁電解電容器可以不考慮早期失效，在正常應用條件下，一般可以全壽命使用。如果用戶使用不當還是會出現早期失效的問題。隨著用戶對鋁電解電容器性能指標越來越高的追求越來越高，新型鋁電解電容器的早期失效問題開始顯現出來。五、鋁電解電容器的失效鋁電解電容器的時效可分為正常失效和早期142鋁電解電容器失效模式及其失效因素

鋁電解電容器正極、負極引出電極和外殼都是是高純鋁，鋁電解電容器的介質是在正極表面形成的三氧化二鋁膜，真正的負極是電解液，工作時相當一個電解槽，只不過正極表面的陽極氧化層已經形成，不再發(fā)生電化學反應，理論上電流為零，由于電極與電解液雜質的存在，會引起微小的漏電流。從現象上看，鋁電解電容器常見的失效現象與失效模式有：電解液干涸、壓力釋放裝置動作、短路、開路（無電容量）、漏電流過大等。鋁電解電容器失效模式及其失效因素鋁電解電容器正極、負極引出143壓力釋放裝置動作

為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸騰的氣體或電化學過程而產生的氣體而引起內部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設置了壓力釋放裝置，這些壓力釋放裝置在鋁電解電容器內部的氣壓達到尚未使鋁電解電容器爆炸的危險壓力前動作，泄放出氣體。隨著鋁電解電容器的壓力釋放裝置的動作，鋁電解電容器即宣告失效。

壓力釋放裝置動作為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸144鋁電解電容器壓力釋放裝置鋁電解電容器壓力釋放裝置145電化學過程導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器的漏電流就是電化學過程，前面已經詳盡論述，不再贅述。電化學過程將產生氣體，這些氣體的聚積將造成鋁電解電容器的內部氣壓上升，最終達到壓力釋放裝置動作泄壓。電化學過程導致壓力釋放裝置動作鋁電解電容器的漏電流就是電化146溫度過高導致壓力釋放裝置動作

鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境溫度過高，如鋁電解電容器附近有發(fā)熱元件或整個電子裝置就出在高溫環(huán)境；鋁電解電容器溫度過高的第二個原因是芯包溫度過高。鋁電解電容器芯包溫度過高的根本原因是鋁電解電容器流過過高的紋波電流。過高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中產生過度的損耗而產生過度的發(fā)熱使電解液沸騰產生大量氣體使鋁電解電容器內部壓力及急劇升高時壓力釋放裝置動作。溫度過高導致壓力釋放裝置動作鋁電解電容器溫度過高可能是環(huán)境147瞬時超溫

通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。這個核心大致位于電容器的中心，是電容器內部最熱的點。可是，當電容器升溫接近其最大允許溫度時，對于大多數型號電容器在125℃時，其電解液要受到電容器芯包的排擠（driven），導致電容器的ESR增大到原來的10倍。在這種作用下，瞬間超溫或過電流可以使ESR永久性的增大，從而造成電容器失效。在高溫和大紋波電流的應用中特別要警惕瞬時超溫發(fā)生的可能，還要額外注意鋁電解電容器的冷卻。瞬時超溫通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命148瞬時過電壓的產生上電沖擊上電過程中，由于濾波電感釋放儲能到濾波電容器中，導致濾波電容器的過瞬時過電壓。

瞬時過電壓的產生上電沖擊149上電過電壓示意上電過電壓示意150早期失效分析開關電源的早期失效幾乎全部由輸出濾波電解電容器造成。其原因有電容器選擇不當；也有電容器自身的問題。早期失效分析開關電源的早期失效幾乎全部由輸出濾波電解電容器造151電容器選擇不當電容器選擇不當主要反映在反激式開關電源方面。一般認為反激式開關電源的輸出濾波電解電容器中的紋波電流不十分大，但是通過實際分析就會發(fā)現：當變壓器向輸出釋放儲能的時間約為開關周期的一半時，流過濾波電容器的實際紋波電流將達到輸出電流平均值的129%！即使在0.6倍條件下也會超過120%！電容器選擇不當電容器選擇不當主要反映在反激式開關電源方面。152也就是說設計良好的反激式開關電源，每輸出1A電流，輸出濾波電容器就會流過至少1.2A的紋波電流。接下來的問題就是輸出濾波電容器可以承受多大電流？以16V/1000μF低ESR電解電容器一般均可以承受1A~1.2A的紋波電流，也就是說對于12V輸出時沒安培需要移植或更多的濾波電解電容器才能保證電容器的正常使用。也就是說設計良好的反激式開關電源，每輸出1A電流，輸出濾波電153如果濾波電容器的可承受紋波電流小于這個數值，電解電容器的壽命就會明顯縮短。因此，在選擇輸出濾波電解電容器時，需要清楚所選用的電容器是否能夠滿足紋波電流的要求。如果濾波電容器的可承受紋波電流小于這個數值，電解電容器的壽命154電解電容器的品質問題在這里所說的品質問題并不是漏電流問題，而是電解電容器常規(guī)測試時是正常的，但是在應用時出現大量的早期失效問題。這就是水合反應。電解電容器的品質問題在這里所說的品質問題并不是漏電流問題，而155鋁電解電容器的水合反應通過化學知識可以知道，常溫下純鋁不能與水反應；然而，在高溫下，純鋁可以與水發(fā)生水合反應。在拼命追求超低ESR的用戶要求大趨勢下，有些鋁電解電容器制造商為了盡可能降低電解液的電阻而增加水的比例，這就為鋁電解電容器高溫條件下的水合反應創(chuàng)造了條件。鋁電解電容器的水合反應通過化學知識可以知道，常溫下純鋁不能與156水合反應的后果水合反應會在鋁電解電容器的負極箔表面形成電阻率非常高的鋁水合物。隨著鋁水合物的增長負極箔的電阻越來越大，在紋波電流作用下電解電容器的發(fā)熱就會更加劇烈，最終導致鋁電解電容器爆漿。如果是多個電容器并聯使用，會出現首先第一個爆漿，不久就是第二個、第三個…水合反應的后果水合反應會在鋁電解電容器的負極箔表面形成電阻率157由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿158由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿159由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿由于水合反應導致的鋁電解電容器爆漿160水合反應堆解電容器爆漿的特點ESR數千倍的增加、電容量喪失殆盡、負極箔比容急劇降低、在顯微鏡下看會發(fā)現負極箔的“孔”基本被堵塞。將電解電容器拆解會看到至少是負極箔與電容器紙相粘連，甚至整個正負極箔與電容器紙相粘連。有些電解電容器制造商回復客戶時也說上述問題，但是說是客戶使用溫度高造成，不承認是電容器的品質問題。水合反應堆解電容器爆漿的特點ESR數千倍的增加、電容量喪失殆161負極箔與電容器紙相粘連負極箔與電容器紙相粘連162高效率開關電源設計12開關電源中的電解電容器的選擇與應用課件163高效率開關電源設計12開關電源中的電解電容器的選擇與應用課件164負極箔比容下降材料分析：取解剖的正負鋁箔，測試鋁箔耐壓值.1000uF/16V：正箔耐壓下降為19.32V(SPEC≥22.0V),比容為52.49uF/cm2（49.82≤SPEC≤59.36uF/cm2）.負箔耐壓正常為1.74V(SPEC≥1.5V),比容下降為250uF/cm2（SPEC≥340uF/cm2）負極箔比容下降材料分析：取解剖的正負鋁箔，測試鋁箔耐壓值.165正常壽命終了的電解電容器負極箔不與電容器紙相粘連負極箔的比容基本不變正常壽命終了的電解電容器負極箔不與電容器紙相粘連166沒有水合反應濾波可以與電容器紙分離沒有水合反應濾波可以與電容器紙分離167由于用戶沒有辦法將水合反應的早期失效作為電解電容器早期失效的證據向電解電容器制造商索賠。只有通過第三方測試電解電容器存在早期失效問題才能作為電解電容器早期失效證據向電解電容器制造商索賠。由于用戶沒有辦法將水合反應的早期失效作為電解電容器早期失效的168如何鑒別早期失效？將可疑的電容器置于額定溫度、額定電壓、額定紋波電流條件下測試，如果沒有達到廠商規(guī)定的壽命小時數（通常差距很大）就可以判定是早期失效。需要注意的是電解電容器的出廠批號一定和出問題是同一批次。常有電解電容器制造商在不同的批次用不同的電解液來改善水合反應問題。如何鑒別早期失效？將可疑的電容器置于額定溫度、額定電壓、額定169六、購買鋁電解電容器需要注意的問題防范質量陷阱！六、購買鋁電解電容器需要注意的問題防范質量陷阱！170不要應用來路不明的鋁電解電容器（1）為什么不要應用來路不明的鋁電解電容器？最根本的原因是我國的電子元件市場曾經歷過拆機件、水貨、假貨充斥市場情況。隨著時代的發(fā)展，這種現象越來越少。但是需要注意的是，半導體器件尚可用拆機件，而鋁電解電容器絕不能應用拆機件！原因是鋁電解電容器的壽命在各類電子元件中壽命是最短的。國外報廢的電子產品的拆機件中，鋁電解電容器的剩余壽命是最少的。如果僅僅是做實驗還能勉強，如果試作產品，其結果是可想而知的。不要應用來路不明的鋁電解電容器（1）為什么不要應用來路不明171不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）套膜是偽劣鋁電解電容器“172鋁電解電容器的“偷電壓”由于鋁電解電容器的浪涌電壓是額定電壓的1.15倍，對于350V耐壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為402V，高于220V+20%對應的整流峰值電壓370V；而對于300V額定電壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為345V，可以滿足243V交流有效值輸入電壓。如果用額定電壓為300V的陽極箔替代額定電壓400V的陽極箔將會大大降低鋁電解電容器的成本。有的鋁電解電容器生產廠商就是采用