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电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用


平尚解说电容之八:电解电容的电参数

话说电容之八:电解电容的电参数


这里的电解电容器主要指铝电解电容器,其基本的电参数包括下列五点:

电容值
电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值,也就是交流电容值,随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准JISC 5102 规定:铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz,大交流电压为 0.5Vrms,DC bias 电压为1.5 ~ 2.0V 的条件下进行。可以断言,铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
损耗角正切值 Tan δ
在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ, 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan δ 随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。
阻抗 Z
在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与 ESR 也有关系。
Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]
式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加达到中频范围时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。
漏电流
电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
纹波电流和纹波电压
在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是 ripplecurrent,ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和ESR 之间的关系密切,可以用下面的式子表示:
Urms = Irms × R
式中,Vrms 表示纹波电压
Irms 表示纹波电流
R 表示电容的 ESR
由 上可见,当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。

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