1. pengenalan
Kapasitor elektrolitik aluminium kini merupakan pelbagai jenis kapasitor sebagai tambahan kepada kapasitor seramik. Oleh itu, sebagai jurutera perkakasan, anda mesti menguasai ciri-cirinya.
Berdasarkan pengalaman kami sendiri, pengenalan Kapasitor elektrolitik aluminium kini merupakan pelbagai jenis kapasitor sebagai tambahan kepada kapasitor seramik. Dengan menulis dokumen, tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik, belajar yang baru melalui mengkaji masa lalu, dan juga diharapkan dapat memberi manfaat kepada para pembaca, supaya semua orang dapat belajar dan maju bersama.
2. Gambaran keseluruhan kapasitor elektrolitik aluminium
2.1, model asas
Kapasitor ialah peranti pasif. Antara pelbagai kapasitor, kapasitor elektrolitik aluminium mempunyai nilai CV yang lebih besar dan harga yang lebih murah apabila saiz yang sama dibandingkan dengan kapasitor lain. Model asas kapasitor ditunjukkan dalam rajah.
Formula pengiraan kapasiti elektrostatik adalah seperti berikut:
Antaranya, ialah pemalar dielektrik, S ialah luas permukaan dua plat kutub yang berhadapan antara satu sama lain, dan d ialah jarak antara dua plat kutub (ketebalan dielektrik).
Ia boleh dilihat daripada formula bahawa kapasiti elektrostatik adalah berkadar dengan pemalar dielektrik, dan luas permukaan plat adalah berkadar songsang dengan jarak antara dua plat. Sebagai pemalar dielektrik filem oksida dielektrik (Al2O3) kapasitor elektrolitik aluminium biasanya 8~10, nilai ini secara amnya tidak lebih besar daripada jenis kapasitor lain, tetapi dengan mengetsa kerajang aluminium untuk membesarkan kawasan permukaan, dan menggunakan rawatan elektrokimia untuk menjadi lebih nipis Lapisan dielektrik teroksida yang lebih tahan voltan membolehkan kapasitor elektrolitik aluminium mencapai nilai CV per unit luas yang lebih besar daripada kapasitor lain.
Komponen utama kapasitor elektrolitik aluminium adalah seperti berikut:
tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik
Dielektrik—Filem oksida (Al2O3) terbentuk pada permukaan anod aluminium foil
Katod—Katod sebenar ialah elektrolit
Komponen lain termasuk kertas elektrolitik yang diresapi dengan elektrolit, dan kerajang katod yang disambungkan kepada elektrolit. Keadaan W merujuk kepada keadaan rawatan haba larutan, kapasitor elektrolitik aluminium adalah komponen dengan struktur asimetri kutub. Kedua-dua elektrod menggunakan anod aluminium foil adalah bipolar (bukan kutub) kapasitor.
2.2. Struktur asas
Struktur unsur kapasitor elektrolitik aluminium ditunjukkan dalam rajah. Ia terdiri daripada kerajang anod, kertas elektrolitik, kerajang katod dan terminal (terminal dalaman dan luaran) luka bersama, diresapi dengan elektrolit, dan dibungkus ke dalam bekas aluminium, dan kemudian ditutup dengan getah.
2.3, ciri-ciri bahan
Kapasitor aluminium foil adalah bahan utama kapasitor elektrolitik aluminium. Kerajang aluminium ditetapkan sebagai anod. Selepas elektrik ditenagakan dalam elektrolit, filem oksida (Al2O3) akan terbentuk pada permukaan aluminium foil. Filem oksida ini berfungsi sebagai dielektrik.
Kerajang aluminium selepas filem oksida terbentuk adalah logam dengan sifat pembetulan dalam elektrolit, seperti diod, yang dipanggil logam injap.
Pertama, untuk meluaskan kawasan permukaan, bahan aluminium foil diletakkan dalam larutan klorida akueus untuk etsa elektrokimia. Pemprosesan plat aluminium semasa boleh mewarnakan warna yang anda inginkan, selepas menggunakan voltan yang lebih tinggi daripada voltan terkadar dalam larutan ammonium borat, lapisan oksida dielektrik (Al2O3) terbentuk pada permukaan aluminium foil. Lapisan dielektrik ini adalah filem oksida yang sangat nipis dan padat, kira-kira 1.1~1.5nm/V, dan rintangan penebat adalah kira-kira Ia adalah 10^8~10^9Ω/m. Ketebalan lapisan oksida adalah berkadar dengan voltan tahan.
Seperti kerajang anod, kerajang aluminium katod juga mempunyai proses etsa, tetapi tiada proses pengoksidaan. Oleh itu, hanya terdapat sedikit pengoksidaan semula jadi (Al2O3) pada permukaan kerajang aluminium katod, dan voltan yang boleh ditahannya hanya kira-kira 0.5V.
Elektrolit
Elektrolit ialah cecair yang mengalirkan elektrik oleh ion. Ia adalah katod dalam erti kata sebenar dan berfungsi sebagai lapisan dielektrik yang menghubungkan permukaan kerajang aluminium anod. Kerajang aluminium katod, seperti pengumpul, bertindak sebagai penyambung antara katod sebenar dan litar dalaman. Elektrolit adalah bahan utama yang menentukan ciri-ciri kapasitor (ciri suhu, ciri frekuensi, hayat perkhidmatan, dan lain-lain.).
Kertas elektrolitik
Kertas elektrolitik terutamanya memainkan peranan dalam mengimbangi pengagihan elektrolit dan mengekalkan jurang antara foil katod dan foil anod.
2.4. Proses pengeluaran
Goresan (meluaskan kawasan permukaan)
Kesan etsa adalah untuk membesarkan luas permukaan kerajang aluminium. Etsa ialah proses elektrokimia di mana arus ulang-alik atau terus digunakan pada larutan klorida.
Pembentukan (pembentukan lapisan dielektrik)
Pembentukan ialah proses membentuk lapisan dielektrik (Al2O3) pada permukaan kerajang aluminium anod. Secara amnya, kerajang aluminium yang terbentuk digunakan sebagai anod.
Potong
Mengikut keperluan saiz produk yang berbeza, potong aluminium foil (kerajang katod dan kerajang anod) dan kertas elektrolitik mengikut saiz yang diperlukan.
Penggulungan
Masukkan kertas elektrolitik di antara kerajang katod dan kerajang anod, dan kemudian gulungkannya menjadi bentuk silinder. Dalam proses penggulungan, kerajang katod dan kerajang anod disambungkan ke terminal.
Impregnasi
Impregnasi ialah proses merendam unsur ke dalam elektrolit. Elektrolit boleh membaiki lagi lapisan dielektrik.
meterai
Pengedap ialah proses memasukkan elemen ke dalam cangkerang aluminium dan kemudian menyegelnya dengan bahan pengedap (getah, penutup getah, dan lain-lain.).
Penuaan (diperbaharui menjadi)
Penuaan ialah proses menggunakan voltan pada kapasitor tertutup pada suhu tinggi. Proses ini boleh membaiki sedikit kerosakan pada lapisan dielektrik semasa proses pemotongan dan penggulungan.
Pemeriksaan penuh, pembungkusan
Selepas penuaan, semua produk akan diperiksa untuk ciri-ciri elektrik. Dan untuk pemprosesan terminal, jalinan dan sebagainya. Bungkus ia.
3. Ciri-ciri asas
3.1, kapasiti elektrostatik
Semakin besar luas permukaan elektrod, semakin besar kapasiti (keupayaan untuk menyimpan caj). Nilai kapasitansi kapasitor elektrolitik aluminium adalah nilai yang diuji di bawah keadaan 20 ℃, 120Hz/0.5V arus ulang alik.
Apabila suhu meningkat, kapasiti bertambah; apabila suhu menurun, kapasiti berkurangan.
Semakin tinggi frekuensi, semakin kecil kapasitinya; semakin rendah frekuensinya, semakin besar kapasiti.
3.2, sudut kehilangan
Litar setara kapasitor elektrolitik ditunjukkan dalam rajah di atas (mengabaikan rintangan penebat). Apabila frekuensi ialah 120Hz (sudut kehilangan nominal kapasitor am diukur pada frekuensi ini), kekerapan adalah sangat rendah berbanding dengan kearuhan siri setara L, jadi ia boleh diabaikan L, model sudut kehilangan adalah seperti berikut:
Formula sudut kehilangan boleh diperolehi:
Hubungan antara sudut kehilangan dan suhu ditunjukkan dalam rajah di bawah. Semakin tinggi suhu, semakin kecil sudut kehilangannya.
Pada suhu rendah, dapat dilihat bahawa sudut kehilangan menjadi lebih besar. Ia adalah 0.05 pada 20°C dan 0.09 pada -40°C. Mengikut formula, ESR telah meningkat hampir dua kali ganda.
3.3, arus bocor
Arus bocor adalah salah satu ciri kapasitor elektrolitik aluminium. Apabila voltan DC dikenakan, lapisan oksida dielektrik membolehkan arus kecil mengalir. Bahagian arus kecil ini dipanggil arus bocor. Kapasitor yang ideal tidak akan menghasilkan arus bocor (tidak seperti arus pengecasan, arus ini akan terus wujud walaupun voltan adalah malar).
Arus bocor akan berubah mengikut masa, seperti yang ditunjukkan dalam rajah, ia akan mencapai nilai yang stabil selepas menurun mengikut masa. Oleh itu, nilai spesifikasi arus bocor ialah nilai yang diukur selepas menggunakan voltan terkadar untuk tempoh masa pada 20°C.
Apabila suhu meningkat, arus bocor bertambah; apabila suhu menurun, arus bocor berkurangan, dan voltan yang dikenakan berkurangan, dan nilai arus bocor juga berkurangan.
3.4. Keluk frekuensi impedans
Mengikut model, galangan kompleks pemuat ialah:
Modulus impedans: 28
Lukiskan lengkung frekuensi impedans seperti yang ditunjukkan di bawah:
1/ωC ialah reaktans kapasitif, dan garis lurus reaktans kapasitif dalam rajah bersudut 45° ke bawah. ωL ialah tindak balas induktif, dan garis lurusnya membentuk sudut 45° ke sudut kanan atas. R mewakili rintangan siri setara. Dalam julat frekuensi rendah, pengaruh kehilangan dielektrik yang bergantung kepada frekuensi adalah besar, jadi lengkung R adalah ke bawah. Dalam julat frekuensi tinggi, nilai rintangan elektrolit dan kertas elektrolitik mendominasi dan tidak lagi dipengaruhi oleh kekerapan, jadi nilai R cenderung stabil.
4. Parameter kapasitor elektrolitik aluminium biasa
Pengilang biasanya mempunyai pelbagai siri kapasitor elektrolitik, ESR rendah, panjang umur, dan suhu tinggi. Produk biasa adalah prestasi, ya, suhu am dan parameter hayat ialah 85℃/105℃-1000h/2000h. Bahagian ini juga mengenai jenis kapasitor elektrolitik aluminium ini.
5. Kapasitor elektrolitik aluminium berkualiti tinggi
Kapasitor elektrolitik aluminium berkualiti tinggi di sini adalah relatif kepada kapasitor elektrolitik aluminium biasa. Dalam beberapa majlis khas, kapasitor elektrolitik aluminium biasa tidak dapat memenuhi keperluan kami. Sebenarnya, pengeluar kapasitor elektrolitik aluminium biasanya menyediakan beberapa siri model. Yang berkualiti tinggi terutamanya dibahagikan kepada tiga kategori: rintangan suhu tinggi, panjang umur, dan impedans rendah.
tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik.
Jangka hayat yang panjang boleh mencapai 5000h, dan suhu tinggi boleh mencapai 125℃.
6. Voltan tidak normal
Penggunaan voltan yang tidak normal akan menyebabkan haba dan gas di dalam kapasitor meningkatkan tekanan dalaman, dan peningkatan tekanan akan menyebabkan injap terbuka atau kapasitor rosak.
6.1, voltan yang berlebihan
Menggunakan voltan yang lebih tinggi daripada voltan terkadar akan menyebabkan tindak balas kimia kerajang anod (pembentukan dielektrik), mengakibatkan peningkatan pesat arus bocor, yang akan menghasilkan haba dan gas, dan tekanan dalaman juga akan meningkat.
Tindak balas kimia ini akan mempercepatkan dengan peningkatan voltan, semasa, dan suhu persekitaran. Apabila tekanan dalaman meningkat, kapasitor akan membuka injap atau rosak. Ia juga boleh menyebabkan kapasiti kapasitor berkurangan, sudut kehilangan dan arus bocor meningkat, yang boleh menyebabkan kapasitor menjadi litar pintas.
6.2 Voltan terbalik
tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik. Seperti menggunakan voltan yang berlebihan, ia akan menyebabkan arus bocor meningkat dengan cepat, dan haba dan gas akan dijana di dalam kapasitor, yang akan menyebabkan tekanan dalaman meningkat.
Tindak balas kimia ini akan mempercepatkan dengan peningkatan voltan, semasa, dan suhu persekitaran. Pada masa yang sama, kapasiti elektrostatik berkurangan, sudut kehilangan meningkat, dan arus bocor meningkat.
Menggunakan voltan terbalik kira-kira 1V akan menyebabkan penurunan kapasiti; mengenakan voltan terbalik 2V-3V akan menyebabkan penurunan kapasiti, peningkatan sudut kehilangan/atau peningkatan arus bocor dan memendekkan hayat kapasitor. Jika voltan terbalik yang lebih besar digunakan, injap akan terbuka atau kapasitor akan rosak.
7. Mulakan semula voltan
Caskan kapasitor elektrolitik aluminium, litar pintas terminalnya, dan kemudian buka talian litar pintas dan biarkan ia untuk satu tempoh masa, voltan antara dua terminal akan naik semula. Voltan pada masa ini dipanggil voltan mulakan semula.
Selepas voltan dikenakan pada dielektrik, perubahan elektrik berlaku di dalam dielektrik, dan permukaan dielektrik membawa voltan terpakai dan cas songsang positif dan negatif. (Polarisasi) Kerana kelajuan polarisasi adalah cepat atau lambat, selepas menggunakan voltan, tetapkan voltan antara terminal kepada 0V, buka talian, dan letakkan. Potensi tindak balas polarisasi perlahan menghasilkan voltan antara terminal.
Perubahan masa voltan mulakan semula ditunjukkan dalam rajah. Nilai puncak dicapai selepas kira-kira 10-20 hari selepas dua terminal dibuka, dan kemudian secara beransur-ansur berkurangan. Sebagai tambahan, nilai kuasa kebangkitan semula produk besar (jenis terminal skru, jenis sandaran papan) cenderung meningkat.
Selepas voltan semula berlaku, jika kedua-dua terminal terlitar pintas secara tidak sengaja, penyalaan akan membawa rasa ngeri kepada pekerja barisan pengeluaran, dan elemen pemacu voltan rendah seperti CPU dan memori litar juga mungkin rosak. Sebagai langkah pencegahan, sila nyahcas cas terkumpul dengan rintangan kira-kira 100 kepada 1K ohm sebelum digunakan.
8. Hayat kapasitor elektrolitik aluminium
8.1. Prinsip pengiraan kehidupan
Hayat kapasitor elektrolitik aluminium biasanya dipengaruhi oleh fenomena bahawa elektrolit menyejat di luar melalui meterai, yang dimanifestasikan sebagai penurunan dalam kapasiti elektrostatik dan peningkatan dalam nilai tangen kehilangan.
tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik:
k ialah: kelajuan tindak balas kimia
A: Faktor kekerapan
E: Tenaga pengaktifan
R: Pemalar gas
T: suhu
Formula ini menggambarkan hubungan logaritma antara kadar tindak balas kimia (kadar kehilangan elektrolit) dan suhu. Suhu ditentukan oleh suhu ambien kapasitor elektrolitik aluminium dan arus riak. Oleh itu, suhu ambien dan arus riak menentukan hayat perkhidmatan kapasitor elektrolitik aluminium.
Formula hayat perkhidmatan sebenar kapasitor elektrolitik aluminium adalah seperti berikut (kapasitor yang berbeza mempunyai beberapa perbezaan, hanya untuk rujukan):
Lx ialah hayat perkhidmatan.
Lo ialah nilai seumur hidup yang dijamin (seumur hidup yang diisytiharkan dalam spesifikasi).
To ialah suhu kerja (had atas suhu dalam spesifikasi).
Tx ialah suhu ambien sebenar, suhu ambien sebenar kapasitor elektrolitik aluminium.
tujuannya adalah untuk menjadikan ilmu seseorang itu lebih sistematik: setiap kali suhu operasi kapasitor meningkat sebanyak 10°C, hayat pemuat digandakan