本帖最后由 ezcui 于 2020-2-24 14:14 编辑
开关电源主滤波大电解屡爆的“罪魁祸首”乃大纹波电流 ——介绍铝电解电容器常见缺陷的防控诀窍
铝电解电容器是常见多用的电子元器件，我来介绍一些鲜为人知的常见缺陷之防控诀窍。 但凡是维修过彩电的朋友们多会遇见过开关电源主滤波大电解电容器的这类特殊故障：电解电容器铝质外壳顶部“膨鼓” 或是顶部的塑料薄膜片莫名其妙地发生了严重变形而呈高高的“鼓拱”状态，也有的突然“爆顶”喷热气，甚至突发爆炸险象，铝壳脱颖而出向外弹射而去、芯纸絮屑四处爆溅粘污机器内部，其状其况极其狼狈。维修人员面对该类电容器失效时，往往都不假思索地将导致此况的原因误判为电容器漏电、击穿，或受附近散热器高温烘烤，而并不深究其因，甚至直接归咎为电容器的质量不好，简单地一换了之，以致屡换屡爆，久陷于莫名困惑之境。 “膨鼓”、“鼓拱”、“爆顶”明显系内部高温或压力异常增高所引起，“爆炸”则顾名思义为瞬刻之间遭受粉身碎骨的恶性破坏。 由于铝电解电容器的正极基体为高纯金属铝，负极是具有一定粘度的液态电解液，电容器在负荷条件下犹如一个电解槽，正负极会有气体产生，负荷越重，负荷时间越长，产生的气体也就越多。且铝电解电容器是一种密封性很强的元件，封口处采用橡胶密封、卷边压槽工艺，电容芯置身于这“固若金汤”的金属外壳之中，当内部气体增大到一定程度，若超越了密封体所能承受的限度时，就会瞬速引起铝电解电容器的爆炸。 铝电解电容器本身存在较严重的缺陷，或是设计与使用不当时都可能会发生爆炸。若是铝电解电容器产品本身存在质量问题，如介质氧化膜有疵点、孔洞等缺陷，防爆结构不合理等，多易发生爆炸。铝电解电容器属有极性元件，通常是主用于直流电路中。当极性接反，或施加的频率较高、迭加的纹波过大时，其损耗与漏电流的增大会产热升温，导致内部气体恶性膨胀，酿成爆炸灾祸。尤其是CV积大的铝电解电容器爆炸的可能性更大，破坏力也更大。彩电主滤波电解电容器的爆炸，就是是最具代表性的破坏典型，这绝非由单纯性的元件漏电所引起，也绝非受附近散热器高温烘烤而致。剖析彩电主滤波电解电容器的爆炸之“谜”，其真相实属交流纹波在“作祟”。彩电开关电源的工作频率很高，主滤波电解电容器的CV积大且迭加上的交流纹波电流较大，处境远较普通工频整流滤波电路中的电解电容器要恶劣得多。这一大的交流纹波电流其实才是真正导致主滤波电解电容器屡损屡爆的“罪魁祸首”。笔者提醒大家“对症下药”：开关电源电路中必须采用能够承耐大纹波电流的那种专用的高纹波型铝电解电容器才能有效提高可靠性与安全性。遗憾的是目前众多彩电理论与维修书刊对此均无一介绍提及，因此这一爆炸的特殊性尚是鲜为人知，尤其对广布社会的个体维修人员更是几乎从未所闻。不谙此道而任取一个大电解电容器来随意代换的“庸医”行径，若换不来屡换屡爆、屡爆屡换的结果那才怪呢！ 高纹波型铝电解电容器在其外套的热性塑缩套上应能明显识别。（图1）HI—RIPPLE是高纹波的识别标志，有些铝电解电容器则简标为Ri字样。此外，诸如CD293、CD281等规格也都是专属于高纹波型的的铝电解电容器。 大的交流纹波电流易致主滤波电解电容器爆炸，因此在选定高纹波型铝电解电容器时还须重视决不能缺少完善的防爆阀结构。防爆阀是以凹凸相间的扇形或沟壑形式设置在铝电解电容器外壳顶部的耐压薄弱环节。（图2）。当电容器内部的气压异常增高而达到一定程度时能成为一道“安全阀”，内压力可靠地自动顶破防爆阀，使铝电解电容器迅即泄气卸压，达到安全防爆的目的。 除了严识高纹波型标志外，为进一步达到安全防爆的目的，有条件的尽可能对批量用于开关电源的主滤波电解电容器进行下述2项非常必要的特殊模拟试验： 迭加纹波耐久性试验： 在寿命试验中对电容试品迭加上适当的交流纹波电流，经1000小时试验后考核试品，要求复测其电容量、漏电流、损耗等元件参数均符合标准方为合格。 防爆阀可靠试验： 对电容试品施加适当的交流电，有意识地促令其产热升温而膨胀爆炸，这一破坏性试验足以鉴定其防爆结构是否可靠有效。 铝电解电容器的防爆性能直接关系到整机的安全，因此上述2项试验对于认定电容的防爆性能非常有效。 铝电解电容器的爆炸缘由内部气体的极度膨胀，气体的极度膨胀又系电解芯体的异常温升诱发。因此，也绝不可忽视滤波电容的工作温度。降低电解电容器的使用温度可有效延长其寿命，理论上温度每降低10℃，约可提高其2倍寿命。应尽可能地远离发热源，并择优选用105℃规格或更高的电容品种。 为预防开关电源电路中的主滤波铝电解电容器发生爆炸，再一次友情提醒电子设计应用及电器维修人员们不要随心所欲地购用那些来路不明的铝电解电容器。特别须注重：开关电源主滤波大电解务必严格采用能耐大纹波电流的正宗专用的合格产品！
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