電解電容選型

1 電容量與體積 

由于電解電容器多數采用卷繞結構，很容易擴大體積，因此單位體積電容量非常大，比其它電容大幾倍到幾十倍。但是大電容量的獲取是以體積的擴大為代價的，現代開關電源要求越來越高的效率，越來越小的體積，因此，有必要尋求新的解決辦法，來獲得大電容量、小體積的電容器。

       在開關電源的原邊一旦采用有源濾波器電路，則鋁電解電容器的使用環境變得比以前更為嚴酷：

（1）高頻脈沖電流主要是20 kHz~100kHz的脈動電流，而且大幅度增加；

（2）變換器的主開關管發熱，導致鋁電解電容器的周圍溫度升高；

（3）變換器多采用升壓電路，因此要求耐高壓的鋁電解電容器。這樣一來，利用以往技術制造的鋁電解電容器，由于要吸收比以往更大的脈動電流，不得不選擇大尺寸的電容器。結果，使電源的體積龐大，難以用于小型化的電子設備。為了解決這些難題，必須研究與開發一種新型的電解電容器，體積小、耐高壓，并且允許流過大量高頻脈沖電流。另外，這種電解電容器，在高溫環境下工作，工作壽命還須比較長。

2 承受溫度與壽命

在開關電源設計過程中，不可避免地要挑選適用的電容。就100μF以上的中、大容量產品來說，因為鋁電解電容的價格便宜，所以，迄今使用的***為廣泛。但是, ***近幾年卻發生了顯著變化，避免使用鋁電解電容的情況正在增加。 出現這種變化的一個原因是，鋁電解電容的壽命往往會成為整個設備的薄弱環節。電源模塊制造廠家的工程師表示：“對于鋁電解電容這種壽命有限的元件，如果可以不用, 就盡量不要采用。”因為鋁電解電容內部的電解液會蒸發或產生化學變化，導致靜電容量減少或等效串聯電阻(ESR)增大, 隨著時間的推移，電容性能肯定會劣化。 
       電解電容器的壽命與電容器長期工作的環境溫度有直接關系，溫度越高，電容器的壽命越短。普通的電解電容器在環境溫度為90℃時已經損壞。但是現在有很多種類的電解電容器的工作環境溫度已經很高在環境溫度為90℃，通過電解電容器的交流電流和額定脈沖電流的比為0.5時，壽命仍然為10000h，但是如果溫度上升到95℃時，電解電容器即已經損壞。因此，在選擇電容器的時候，應該根據具體的環境溫度和其它的參數指標來選定，如果忽略了環境溫度對電容器壽命的影響，那么電源工作的可靠性、穩定性將大大降低，甚至損壞設備和儀器。就一般情況而言，電解電容器工作在環境溫度為80℃時，一般能達到10000h壽命的要求。 
      另一方面，電解電容器的壽命還與電容器長時間工作的交流電流與額定脈沖電流（一般是指在85℃的環境溫度下測試值，但是有一些耐高溫的電解電容器是在125℃時測試的數據）的比值有關。一般說來，這個比值越大，電解電容器的壽命越短，當流過電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時，電解電容器一般都已經損壞。所以，電解電容器有它的安全工作區，對于一般應用，當交流電流與額定脈沖電流的比值在3.0倍以下時，對于壽命的要求已經滿足。環境溫度和紋波電流對電解電容器的影響如圖2所示。