K系列产品外,EPCOS还有用于变频器,UPS等行业的B43310系列电解电容器,这款产品的寿命是2000h,仍以400V、4700μF为例,其纹波电流为10.7A,而B43456 K系列同等电压、同等容量产品的纹波电流值是14.4A,根据前面的计算可知这就意味着处理电路中同样的纹波电流时,使用B43456 K系列电容的个数可能会比使用B43310系列电容的个数少;且B43456 K系列又是长寿命(12000h)产品,这也正适应了当前客户重视产品质量和寿命的趋势。所以,在同等电压同等容量需求情况下,就单只电容器而言,B43310系列价格会便宜一些,但综合考虑产品的性价比,大纹波、长寿命的B43456 K系列电容器是用户选择的趋势,在实际工作中,越来越多的客户选择大纹波、长寿命电解电容器。
1.2 电压的问题
在直流支撑部分选用铝电解电容器时,主要关注可能出现的过电压或浪涌电压。如果有过电压或浪涌电压,选择电压时要根据电路中最高电压来考虑。在这里要注意,铝电解电容器在生产时初始电压即化成电压要高于额定电压的30%左右。因而工作温度在额定温度以下时不需要太多的电压降额,比如铝电解电容器使用在45℃以下时一般不需要电压降额;工作温度达到75℃时,一般电压要做10%的降额处理;在更高温度和大纹波电流应用中
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1 开关电源直流支撑电路中应用铝电解电大多数开关电源与市电连接,这意味着来自市电的交流电压必须经过转换,成为直流电压以供直流/直流转换器输入端使用。相对于其它直流/直流转换器,开关电源具有效率更高、外形更紧凑的优势。然而,由于其结构更为复杂,半导体切换操作又会产生更多的电磁噪声,这些噪声必须进行适当过滤。为了达到这个目的,需要使用大量的电容器,铝电解电容器以其容量大、体积小且价格便宜的特点被开关电源生产厂家广泛选用。从以往的经验来看:在开关电源应用中,铝电解电容器在选型阶段和使用过程中出现的问题主要集中在直流支撑和输出滤波两部分电路。
容器产生的问题
1.1 铝电解电容器寿命的问题
随着技术的发展,用户对开关电源设备性能可靠性要求越来越高,使得越来越多的开关电源生产厂家关注其产品质量。目前直流支撑部分通常会选择两种电容器:薄膜电容器和铝电解电容器,薄膜电容器寿命长但价格较高,综合考虑产品的性价比,大多数开关电源生产厂商在直流支撑电路部分会选择铝电解电容器,因而铝电解电容器寿命的长短直接决定开关电源的质量。
一般来说铝电解电容器容量减少到额定容量的80%,就可以判定铝电解电容器的寿命终止。电容量下降的主要原因是铝电解电容器中电解液减少造成的。其主要原因是高温环境和电解电容器本身发热。高温环境下电解液易于蒸发而减少,因此,工程师在设计阶段要综合考虑铝电解电容器使用的环境温度;而造成电解液减少的另一个原因是铝电解电容器本身的发热,主要是由于其工作在整流滤波时有纹波电流流过,铝电解电容器本身的ESR产生损耗并转变为热能引起的发热现象。过度的发热将显著缩短铝电解电容器的预期寿命,进而影响开关电源的质量。另外,如果铝电解电容器工作温度过低时，电解液将变得粘稠甚至凝固，造成铝电解电容器失效。铝电解电容器的参数中有其工作和存储温度的上下限，在这个上下限之间的整个温度范围就是铝电解电容器的工作温度范围。
提到铝电解电容器的发热,有必要介绍几个概念:ESR、纹波电流以及从芯包到外壳的热阻。
(1)铝电解电容器的ESR即其等效串联电阻,铝电解电容器的ESR主要来自于电解液的电阻。在开关电源中常出现由于在输出端使用普通铝电解电容器导致电压纹波和尖峰抑制效果不好的现象,其主要原因是普通铝电解电容器的ESR大。在高频应用中对于交流电路而言,铝电解电容器的ESR就相当于电阻。因此,要想获得比较好的高频滤波效果,应尽可能选用ESR低的铝电解电容器。
(2)铝电解电容器纹波电流指铝电解电容器在额定最高温度和确保铝电解电容器额定寿命下可以通过的最大纹波电流值。对于应用于开关电源直流支撑部分的铝电解电容器,纹波电流值是非常重要的参数之一,它关系到铝电解电容器的寿命。
(3)“从芯包到外壳的热阻”指的是铝电解电容器的芯包与外壳之间的散热能力,即铝电解电容器的外壳到芯包的温差。
