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为什么使用固态电容

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sinasun|  楼主 | 2023-2-19 17:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 sinasun 于 2023-2-19 17:27 编辑

电容的种类很多,但是对于大电流高负载的应用场景,需要大容量容值的电容,此时就需要使用电解电容。其中有一种特殊的电解电容:固态铝质电解电容。这中固态电容和常规的液态电解电容的最大倡议在于使用了不同的电介质材料。
液态铝电解电容电介质材料是电解液,而固态电容的介电材料则为导电性高分子材料。
下图是液态铝电解电容的结构示意图,通过电化腐化法,将平整的铝箔表面变成崎岖不平的形状,增大铝箔的表面积。随后利用化学方法,在铝箔表面氧化为三氧化二铝,这个就是电介质。是将阳极和阴极隔离的介质,如果施加在电容阳极和阴极的电压超过额定电压就击穿,也是由于将电介质三氧化二铝层击穿了。随后加入的电解纸浸满了导电的电解液,就是阴极。电解液制作的优劣,直接决定了电解电容的ESR的大小,也决定了电解电容额定AC电流值的大小。因此液态电解电容器对电解 液特性的要求有:1、必须具有很好的导电能力;2、在阳极氧化膜(三氧化二铝层)破损的情况下, 它必须能够为铝氧化膜(三氧化二铝层)提供治愈能力;3、和阳极氧化膜、阴极氧化膜以及密封材料之间必须有足够的化学稳定性;4、需要有特别好的浸透能力
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而固态电解电容的制作方法和液态电解电容基本是一样的,固态电解电容的隔纸不再是浸满的液态电解液,而是高分子材料的固态物质,如下图中固态电解电容的电解质是二氧化锰。
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从材料特性了解了液态电解电容和固态电解电容的特点。通过电路板的实物也能发现两种的区别,下图黑色的是液态电解电容,红白色是固态电解电容。实物上固态电解电容器顶部是不开槽,而液态电解电容器顶部是有十字开槽,这样做的目的因为液态粒子在高温下十分活跃,对电容内容产生压力,它的沸点不是很高。会出现爆浆的可能,开槽就是防止受热后电解液膨胀爆炸。固体电解电容器采用功能导电聚合物作为介电材料,无论是粒子膨胀还是活跃性都低于电解液。因此该材料不与正负铝箔发生反应,同时它的沸点搞达350℃,长时间不使用通电也不会发生爆炸。
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其次,固态电容还有寿命长的特点,一般液态电解电容都是用下面公式计算寿命
当电解电容工作温度在最高使用温度工作时(即 T0=T)时,由公式(1)计算得到 电 解 电 容 最小使用即等于额定寿命,假设为2000H
液态电解电容工作温度低于最高使用温度 20℃时,按照公式,使用寿命就是额定寿命的4倍=8000H,以此类推,根据实际应用的工作温度,就能得到液态电解电容的最长寿命。
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但是固态电解电容的寿命计算公式,使用另外的公式。固态的是以10为指数估算的,每降低20°寿命翻10倍。
固态电解电容工作温度低于最高使用温度 20℃时,按照公式,使用寿命就是额定寿命的10倍=20000H,
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将计算的结果对比,同样是低于最高温度20摄氏度的使用环境,固态电解电容的寿命是铝电解电容的2.5倍,温度越低,固态电解电容的寿命更长;
注:以上两个公式都没有考虑纹波电流的影响;
总之固态电解电容器具有环保、低阻抗、高低温稳定性、抗高纹波和高可靠性等优点,是目前电容器产品的最高水平。正是因为固态电解电容器有这么多有点,所以固态电解电容价格比液态电解电容昂贵,所以需要在性能和成本中间取平衡,得到最优的产品设计;





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21ic小管家 打赏了 50.00 元 2023-03-14
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王栋春 2023-2-19 22:33 回复TA
知其然知其所以然,谢谢楼主的资料分享。 

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