1. Танилцуулга
Хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторууд нь керамик конденсаторуудаас гадна олон төрлийн конденсаторууд юм.. Тиймээс, техник хангамжийн инженерээр, Та түүний шинж чанарыг эзэмших ёстой.
Өөрийнхөө туршлага дээр үндэслэсэн, we have summarized this document for the hardware design needs and difficulties by consulting various materials. By writing documents, зорилго нь мэдлэгээ илүү системтэй болгох явдал юм, өнгөрсөн үеийг дүгнэх замаар шинийг сурах, Мөн уншигчдад хэрэг болно гэж найдаж байна, Ингэснээр хүн бүр хамтдаа сурч, ахиц дэвшил гаргах боломжтой болно.
2. Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторуудын тойм
2.1, үндсэн загвар
Конденсатор нь идэвхгүй төхөөрөмж юм. Төрөл бүрийн конденсаторуудын дунд, aluminum electrolytic capacitors have a larger CV value and a cheaper price when the same size is compared with other capacitors. The basic model of the capacitor is shown in the figure.
Электростатик хүчин чадлын тооцооны томъёо нь дараах байдалтай байна:
Тэдний дунд, диэлектрик тогтмол юм, S нь бие бие рүүгээ харсан хоёр туйлын хавтангийн гадаргуугийн талбай юм, ба d нь хоёр туйлын хавтангийн хоорондох зай (диэлектрикийн зузаан).
Электростатик хүчин чадал нь диэлектрик тогтмолтай пропорциональ байгааг томъёоноос харж болно, and the surface area of the plate is inversely proportional to the distance between the two plates. As the dielectric constant of the dielectric oxide film (Al2O3) Хөнгөн цагааны электролитийн конденсатор нь ихэвчлэн 8-10 байдаг, Энэ утга нь ерөнхийдөө бусад төрлийн конденсаторуудаас том биш юм, харин гадаргуугийн талбайг томруулахын тулд хөнгөн цагаан тугалган цаасыг сийлбэрлэх замаар, ба нимгэн болгохын тулд цахилгаан химийн боловсруулалтыг ашиглах Хүчдэлд тэсвэртэй исэлдсэн диэлектрик давхарга нь хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторыг бусад конденсаторуудаас илүү нэгж талбайд илүү их CV утгад хүрэх боломжийг олгодог..
Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дараах байдалтай байна:
Анод --- хөнгөн цагаан тугалган цаас
Диэлектрик - оксидын хальс (Al2O3) анодын хөнгөн цагаан тугалган цаасны гадаргуу дээр үүссэн
Катод - Жинхэнэ катод бол электролит юм
Бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд электролитээр шингээсэн электролитийн цаас орно, and cathode foil connected to the electrolyte. Товчхондоо, aluminum electrolytic capacitors are components with polar asymmetric structure. Both electrodes use anode aluminum foil is a bipolar (туйлшралгүй) конденсатор.
2.2. Үндсэн бүтэц
Хөнгөн цагааны электролитийн конденсатор элементийн бүтцийг зурагт үзүүлэв. Энэ нь анод тугалган цаасаар хийгдсэн байдаг, электролитийн цаас, катодын тугалган цаас ба терминалууд (дотоод болон гадаад терминалууд) хамтдаа шархадсан, электролитээр шингээсэн, мөн хөнгөн цагаан хайрцагт савласан, дараа нь резинээр битүүмжилнэ.
2.3, материалын шинж чанар
Конденсаторын хөнгөн цагаан тугалган цаас хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторын үндсэн материал юм. Хөнгөн цагаан тугалган цаасыг анод болгон тохируулсан. Электролитэд цахилгаан гүйдлийн дараа, оксидын хальс (Al2O3) хөнгөн цагаан тугалган цаасны гадаргуу дээр үүснэ. Энэхүү ислийн хальс нь диэлектрикийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Оксидын хальс үүссэний дараа хөнгөн цагаан тугалган цаас нь электролит дахь шулуутгах шинж чанартай металл юм, диод шиг, үүнийг хавхлагын металл гэж нэрлэдэг.
Анодын хөнгөн цагаан тугалган цаас
Эхлээд, гадаргуугийн талбайг өргөтгөх зорилгоор, the aluminum foil material is placed in an aqueous chloride solution for electrochemical etching. Дараа нь, аммонийн боратын уусмал дахь хэвийн хүчдэлээс өндөр хүчдэлийг хэрэглэсний дараа, диэлектрик оксидын давхарга (Al2O3) хөнгөн цагаан тугалган цаасны гадаргуу дээр үүсдэг. Энэхүү диэлектрик давхарга нь маш нимгэн, нягт ислийн хальс юм, ойролцоогоор 1.1~1.5нм/В, and the insulation resistance is about It is 10^8~10^9Ω/m. The thickness of the oxide layer is proportional to the withstand voltage.
Катодын хөнгөн цагаан тугалган цаас
Анодын тугалган цаас шиг, катодын хөнгөн цагаан тугалган цаас нь сийлбэр хийх процесстой байдаг, but there is no oxidation process. Тиймээс, зөвхөн бага хэмжээний байгалийн исэлдэлт байдаг (Al2O3) катодын хөнгөн цагаан тугалган цаасны гадаргуу дээр, түүний тэсвэрлэх хүчдэл нь ердөө 0.5V байна.
Электролит
Электролит нь ионоор цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг шингэн юм. It is a cathode in the true sense and serves as a dielectric layer that connects the surface of the anode aluminum foil. The cathode aluminum foil, цуглуулагч шиг, acts as a connection between the real cathode and the internal circuit. Electrolyte is the key material that determines the characteristics of capacitors (температурын шинж чанар, давтамжийн шинж чанар, үйлчилгээний хугацаа, гэх мэт.).
Электролит цаас
Электролит цаас нь электролитийн хуваарилалтыг тэнцвэржүүлэх, катодын тугалган цаас ба анодын тугалган цаасны хоорондох зайг хадгалахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг..
2.4. Үйлдвэрлэлийн үйл явц
Сийлбэр (гадаргуугийн талбайг өргөжүүлэх)
The effect of etching is to enlarge the surface area of the aluminum foil. Etching is an electrochemical process in which alternating or direct current is applied to a chloride solution.
Бүрэлдэхүүн (диэлектрик давхарга үүсэх)
Үүсгэх гэдэг нь диэлектрик давхарга үүсгэх үйл явц юм (Al2O3) on the surface of the anode aluminum foil. Ерөнхийдөө, үүссэн хөнгөн цагаан тугалган цаасыг анод болгон ашигладаг.
Газар тариалан
Төрөл бүрийн бүтээгдэхүүний хэмжээ шаардлагын дагуу, хөнгөн цагаан тугалган цаасыг хайчилж ав (катодын тугалган цаас ба анодын тугалган цаас) ба электролитийн цаасыг шаардлагатай хэмжээгээр.
Ороомог
Катодын тугалган цаас ба анодын тугалган цаасны хооронд электролитийн цаас хийнэ, дараа нь цилиндр хэлбэртэй болго. Ороомгийн процесст, катодын тугалган цаас ба анодын тугалган цаас нь терминалуудтай холбогддог.
Суулгах
Impregnation is the process of immersing the element into the electrolyte. The electrolyte can further repair the dielectric layer.
тамга
Битүүмжлэх нь элементийг хөнгөн цагаан бүрхүүлд хийж, дараа нь битүүмжлэх материалаар битүүмжлэх үйл явц юм (резин, резинэн бүрээс, гэх мэт.).
Хөгшрөлт (болгон шинэчилсэн)
Aging is the process of applying voltage to the sealed capacitor at a high temperature. This process can repair some damage to the dielectric layer during the cutting and winding process.
Бүрэн үзлэг, сав баглаа боодол
Хөгшрөлтийн дараа, all products will be checked for electrical characteristics. And for terminal processing, braiding and so on. Pack it.
3. Үндсэн шинж чанарууд
3.1, электростатик хүчин чадал
Электродын гадаргуугийн талбай их байх тусам, хүчин чадал их байх тусам (цэнэгийг хадгалах чадвар). The capacitance value of aluminum electrolytic capacitor is the value tested under the condition of 20℃, 120Гц/0.5В хувьсах гүйдэл.
Температур нэмэгдэх тусам, хүчин чадал нэмэгдэнэ; температур буурах тусам, хүчин чадал буурдаг.
Давтамж өндөр байх тусам, хүчин чадал бага байх тусмаа; давтамж бага байх тусам, хүчин чадал их байх тусам.
3.2, алдагдлын өнцөг
Электролитийн конденсаторын эквивалент хэлхээг дээрх зурагт үзүүлэв (тусгаарлагчийн эсэргүүцлийг үл тоомсорлодог). Давтамж 120 Гц байх үед (ерөнхий конденсаторын нэрлэсэн алдагдлын өнцгийг энэ давтамжаар хэмждэг), давтамж нь L цувралын эквивалент индукцтай харьцуулахад маш бага байна, Тиймээс үүнийг үл тоомсорлож болно L, алдагдлын өнцгийн загвар нь дараах байдалтай байна:
Алдагдлын өнцгийн томъёог авч болно:
Алдагдлын өнцөг ба температурын хамаарлыг доорх зурагт үзүүлэв. Температур өндөр байх тусам, алдагдлын өнцөг бага байх тусам.
Бага температурт, алдагдлын өнцөг ихээхэн томорч байгааг харж болно. Энэ нь 0.05 20 хэмд ба 0.09 -40 хэмд. Томъёоны дагуу, ESR бараг хоёр дахин нэмэгдсэн.
3.3, алдагдал гүйдэл
Нэвчилт гүйдэл нь хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторын шинж чанаруудын нэг юм. Тогтмол хүчдэл хэрэглэх үед, диэлектрик оксидын давхарга нь жижиг гүйдэл дамжуулах боломжийг олгодог. This part of the small current is called leakage current. The ideal capacitor will not produce leakage current (цэнэглэх гүйдэлээс ялгаатай, Энэ гүйдэл нь хүчдэл тогтмол байсан ч байсаар байх болно).
Нэвчилт гүйдэл цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөнө, зурагт үзүүлсэн шиг, it will reach a stable value after decreasing with time. Тиймээс, Алдагдлын гүйдлийн тодорхойлолтын утга нь нэрлэсэн хүчдэлийг 20 ° C-д хэсэг хугацаанд хэрэглэсний дараа хэмжсэн утга юм..
Температур нэмэгдэхэд, алдагдал гүйдэл нэмэгддэг; температур буурах үед, алдагдал гүйдэл буурна, ба хэрэглэсэн хүчдэл буурна, мөн алдагдсан гүйдлийн утга мөн буурна.
3.4. Импеданс-давтамжийн муруй
Загварын дагуу, конденсаторын комплекс эсэргүүцэл нь:
Эсэргүүцлийн модуль: 28
Доор үзүүлсэн шиг эсэргүүцэл-давтамжийн муруйг зур:
1/ωC нь багтаамжийн урвал юм, and the straight line of capacitive reactance in the figure is angled at 45° downward. ωL is the inductive reactance, and its straight line forms an angle of 45° to the upper right corner. R represents equivalent series resistance. In the low frequency range, давтамжаас хамааралтай диэлектрик алдагдлын нөлөө их байна, so the R curve is downward. In the high frequency range, электролит ба электролитийн цаасны эсэргүүцлийн утга давамгайлж, давтамжид нөлөөлөхгүй, Тиймээс R утга тогтвортой байх хандлагатай байдаг.
4. Энгийн хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторын параметрүүд
Үйлдвэрлэгчид ерөнхийдөө янз бүрийн цуврал электролитийн конденсаторуудтай байдаг, бага ESR, урт нас, and high temperature. The ordinary products are performance, тиймээ, ерөнхий температур ба амьдралын параметрүүд нь 85 ℃ / 105 ℃ - 1000 цаг / 2000 цаг байна. Энэ хэсэг нь ийм төрлийн хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторуудын тухай юм.
5. Өндөр чанартай хөнгөн цагаан электролитийн конденсатор
Энд байгаа өндөр чанартай хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторууд нь энгийн хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторуудтай харьцангуй юм. Зарим онцгой тохиолдлуудад, ordinary aluminum electrolytic capacitors cannot meet our requirements. Үнэндээ, Хөнгөн цагааны электролитийн конденсатор үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн олон цуврал загваруудыг санал болгодог. Өндөр чанартайг үндсэндээ гурван төрөлд хуваадаг: өндөр температурт тэсвэртэй, урт нас, болон бага эсэргүүцэл.
Дараах зурагт Panasonic-ийн хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторуудын жагсаалтыг харуулав.
Урт ашиглалтын хугацаа 5000 цаг хүрч болно, ба өндөр температур 125 ℃ хүрч болно.
6. Хэвийн бус хүчдэл
Хэвийн бус хүчдэлийн хэрэглээ нь конденсатор доторх дулаан, хий үүсгэдэг бөгөөд дотоод даралтыг нэмэгдүүлнэ, мөн даралтын өсөлт нь хавхлагыг нээх эсвэл конденсаторыг гэмтээх болно.
6.1, хэт их хүчдэл
Нэрлэсэн хүчдэлээс өндөр хүчдэл өгөх нь анодын тугалган цаасны химийн урвалыг үүсгэнэ (диэлектрик үүсэх), Үүний үр дүнд алдагдлын гүйдэл хурдацтай нэмэгддэг, дулаан, хий үүсгэх болно, мөн дотоод даралт ихсэх болно.
Энэ химийн урвал нь хүчдэл нэмэгдэх тусам хурдасна, одоогийн, and ambient temperature. As the internal pressure increases, the capacitor will open the valve or be damaged. It may also cause the capacitor capacity to decrease, алдагдлын өнцөг болон алдагдах гүйдэл нэмэгдэх, Энэ нь конденсаторыг богино залгаалахад хүргэж болзошгүй.
6.2 Урвуу хүчдэл
Урвуу хүчдэлийг хэрэглэснээр конденсаторын катодын тугалган цаасны химийн урвал явагдана. Хэт их хүчдэл хэрэглэхтэй адил, энэ нь алдагдсан гүйдлийг хурдан нэмэгдүүлэхэд хүргэнэ, конденсатор дотор дулаан, хий үүсэх болно, Энэ нь дотоод даралт нэмэгдэхэд хүргэдэг.
Энэ химийн урвал нь хүчдэл нэмэгдэх тусам хурдасна, одоогийн, and ambient temperature. Үүний зэрэгцээ, электростатик хүчин чадал буурдаг, алдагдлын өнцөг нэмэгддэг, мөн алдагдсан гүйдэл нэмэгддэг.
Ойролцоогоор 1V-ийн урвуу хүчдэлийг хэрэглэх нь хүчин чадал буурахад хүргэдэг; 2V-3V-ийн урвуу хүчдэлийг хэрэглэснээр хүчин чадал буурах болно, an increase in loss angle/or an increase in leakage current and shorten the life of the capacitor. If a larger reverse voltage is applied, хавхлага нээгдэх эсвэл конденсатор гэмтэх болно.
7. Дахин эхлүүлэх хүчдэл
Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторыг цэнэглэ, түүний терминалуудыг богино холболт, дараа нь богино залгааны шугамыг онгойлгож, хэсэг хугацаанд үлдээгээрэй, the voltage between the two terminals will rise again. The voltage at this time is called the restart voltage.
Диэлектрик дээр хүчдэл хэрэглэсний дараа, диэлектрик дотор цахилгаан өөрчлөлт гардаг, and the surface of the dielectric carries the applied voltage and positive and negative reverse charges. (Туйлшрал) Учир нь туйлшралын хурд хурдан эсвэл удаан байдаг, хүчдэл хэрэглэсний дараа, терминалуудын хоорондох хүчдэлийг 0V болгож тохируулна, шугамыг нээх, мөн байрлуул. Удаан туйлшрах урвалын потенциал нь терминалуудын хооронд хүчдэл үүсгэдэг.
Дахин эхлүүлэх хүчдэлийн цаг хугацааны өөрчлөлтийг зурагт үзүүлэв. Оргил утга нь ойролцоогоор дараа хүрнэ 10-20 хоёр терминал нээгдсэнээс хойш хэд хоногийн дараа, and then gradually decreases. Нэмж хэлэхэд, том бүтээгдэхүүний сэргэлтийн чадлын үнэ цэнэ (шураг терминалын төрөл, хавтанг өөрөө дэмждэг төрөл) нэмэгдэх хандлагатай байна.
Дахин хүчдэл үүссэний дараа, хэрэв хоёр терминал санамсаргүйгээр богино холболттой бол, гал асаах нь үйлдвэрлэлийн шугамын ажилчдад айдас төрүүлэх болно, and the low-voltage driving elements such as the circuit's CPU and memory may also be damaged. As a preventive measure, орчим эсэргүүцэлтэй хуримтлагдсан цэнэгийг гаргана уу 100 хэрэглэхээс өмнө 1К ом хүртэл.
8. Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторын ашиглалтын хугацаа
8.1. Амьдралын тооцооллын зарчим
Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторын ашиглалтын хугацаа ерөнхийдөө электролит нь битүүмжлэлээр гадагшаа уурших үзэгдэлд нөлөөлдөг., энэ нь цахилгаан статик хүчин чадал буурч, тангенсийн алдагдлын утгын өсөлтөөр илэрдэг.
Электролитийн ууршилтын хурд ба температурын хоорондын хамаарлыг Аррениусын хуулиар илэрхийлдэг.:
k байна: химийн урвалын хурд
А: Давтамжийн хүчин зүйл
Э: Идэвхжүүлэх энерги
Р: Хийн тогтмол
Т: температур
Энэ томъёо нь химийн урвалын хурд хоорондын логарифмын хамаарлыг харуулж байна (электролитийн алдагдлын түвшин) and temperature. The temperature is determined by the ambient temperature of the aluminum electrolytic capacitor and the ripple current. Тиймээс, орчны температур ба долгионы гүйдэл нь хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторын ашиглалтын хугацааг тодорхойлдог.
Хөнгөн цагааны электролитийн конденсаторын бодит ашиглалтын томъёо дараах байдалтай байна (өөр өөр конденсаторууд нь зарим нэг ялгаатай байдаг, зүгээр л лавлах зорилгоор):
Lx бол үйлчилгээний хугацаа юм.
Lo бол насан туршийн баталгаатай үнэ юм (тодорхойлолтод заасан ашиглалтын хугацаа).
To нь ажлын температур юм (техникийн үзүүлэлт дэх температурын дээд хязгаар).
Tx нь орчны бодит температур юм, хөнгөн цагаан электролитийн конденсаторын орчны бодит температур.
Үүнийг авахад амархан: конденсаторын ажиллах температур 10°С-аар нэмэгдэх бүрт, конденсаторын ашиглалтын хугацаа хоёр дахин нэмэгддэг