铝电解电容器的特点

2021 04/27 15:21
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目前全球铝电解电容器供应市场日趋成熟,主要集中在日本、中国大陆、台湾地区以及韩国等地区。从近几年的行业总体竞争格局来看,日本的电解电容器生产量开始逐渐萎缩减产,取而代之的是韩国企业,台湾企业,中国大陆企

  目前全球铝电解电容器供应市场日趋成熟,主要集中在日本、中国大陆、台湾地区以及韩国等地区。从近几年的行业总体竞争格局来看,日本的电解电容器生产量开始逐渐萎缩减产,取而代之的是韩国企业,台湾企业,中国大陆企业。铝电解电容器这种产品在1978年之前,在中国大陆当时算是高新技术产品,而经过三十多年的发展,铝电解电容器这种产品对于国内铝电解电容器的生产商来说已不属于高新技术产品了。从技术的角度来看,国内某些知名品牌所生产的电容器已完全可以取代国外的电容器。

  据《2013-2017年中国铝电解电容器行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示2010年全球产值为52亿美元,过去7年的平均增长率为4%-5%,预计到2012年能达到55亿美元的市场规模,至2015年达到60亿美元左右。从全球铝电解电容器交货期看,2010年以来出现了明显的延长现象,这在很大程度上暗示着行业正在步入快速增长通道。

  受成本上行压力和下游需求朝中国转移的影响,近几年来,海外知名铝电解电容器制造商纷纷来中国大陆投资建厂。铝电解电容器在传统消费电子领域稳步增长的同时,其应用领域随着结构转型与技术进步在节能灯、变频器、新能源等诸多新兴领域得以拓展。国家“十二五”规划中明确提出:推进大中小城市交通、通信、供电、给排水等基础设施一体化建设和网络化发展。这些新兴领域的发展将拓展新材料产品的需求空间,而作为国家重点发展产业的中国铝电解电容器行业也将获得巨大的发展空间。

  铝电解电容器在电子线路中的基本作用一般概括为:通交流、阻直流,具有滤波、旁路、耦合和快速充放电的功能,并具有体积小、储存电量大、性价比高的特性。随着现代科技的进步与电容器性能的不断提高,铝电解电容器已广泛应用于消费电子产品、通信产品、电脑及周边产品、新能源、自动化控制、汽车工业、光电产品、高速铁路与航空及军事装备等。

  铝电解电容器根据电解质形态的不同可划分为液态铝电解电容器和固态铝电解电容器;按引出方式的不同可分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式、贴片式等五种。按应用领域的不同铝电解电容器分为消费类、工业类和特种应用铝电解电容器,消费类铝电解电容器主要用于节能照明、电视机、显示器、计算机及空调等消费类市场;工业类铝电解电容器主要用于工业和通讯电源、专业变频器、数控和伺服系统、风力发电及汽车等工业领域;特种铝电解电容器主要应用于军事、航空航天以及其他特殊领域。

  铝电解电容器是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器称作铝电解电容器。它是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性高的通用型电解电容器。国优名牌产品。由中国振华集团新云器材厂最早研制、生产。年生产能力10亿支。产品有30种型号、数千个规格,广泛用于空调机、收录机、洗衣机、通信机等家用电器及电子整机、仪器、仪表的配套。

  因其低成本的特点,铝电解电容器一直都是电源的常用选择。但是,它们寿命有限,且易受高温和低温极端条件的影响。铝电解电容器在浸透电解液的纸片两面放置金属薄片。这种电解液会在电容器寿命期间蒸发,从而改变其电气属性。如果电容器失效,其会出现剧烈的反应:电容器中形成压力,迫使它释放出易燃、腐蚀性气体。

  电解质蒸发的速度与电容器温度密切相关。工作温度每下降10 摄氏度,电容器寿命延长一倍。电容器额定寿命通常为在其最大额定温度下得出的结果。典型的额定寿命为105 摄氏度下 1000 小时。选择这些电容器用于图 1 所示 LED 灯泡等长寿命应用时(LED 的寿命为 25000 小时),电容器的寿命便成了问题。要想达到 25000 小时寿命,这种电容器要求工作温度不超过65 摄氏度。这种工作温度特别具有挑战性,因为在这种应用中,环境温度会超出125 摄氏度。市场上有一些高额定温度的电容器,但是在大多数情况下,铝电解电容器都将成为 LED 灯泡寿命的瓶颈组件。

  105℃电容器可能不会达到其声称的23年寿命,这种寿命温度依赖度实际影响了您降低电容器额定电压的方法。您首先想到的可能是增加电容器额定电压来最小化电介质失效的机率。但是,这样做会使电容器的等效串联电阻(ESR) 更高。由于电容器一般会具有高纹波电流应力,因此这种高电阻会带来额外的内部功耗,并且增加电容器温度。故障率随温度升高而增加。实际上,铝电解电容器通常只使用其额定电压的 80% 左右。

  电容器温度较低时,ESR 急剧增加,如图 2 所示。在这种情况下,-40℃下,电阻呈数量级增加。这在许多方面都会影响到电源性能。如果电容器用于开关式电源的输出端,则输出纹波电压呈数量级增加。另外,在 ESR 和输出电容形成的零以上频率,它让环路增益增加一个数量级,从而影响控制环路。这会产生一个有振荡的不稳定电源。为了适应这种强震动,控制环路通常会在空间方面做出巨大妥协,并在更高温度下工作。

  总之,铝电解电容器通常是最低成本的选择。但是,您需要确定其缺点是否会对应用产生不利影响。您需要通过其工作温度,考虑其寿命长短。另外,您还要适当地降低其额定电压,这样您才能实现最低温度运行,从而获得最长的使用寿命。最后,您需要理解必须使用的 ESR 范围,这样您才能正确地设计出控制环路,从而满足设计的纹波规范要求。

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