工程师谭军 发表于 2018-08-10 09:07:26
电容器
本文主要介绍电解电容器的相关参数及其内阻的测量，希望您能通过本文对电解电容器有更深入的了解。
电解质电容器
电解电容器是电容器的一种。金属箔是正极(铝或钽)，与正极紧密附着在金属上的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质。阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料组成。因为电解液是阴极的主要部分，电解电容器因此得名。同时电解电容的正负极也不要接错。
电解电容器技术参数
1.等效串联电阻ESR
ESR与电容器的容量、电压、频率和温度有关。ESR要求越低越好。额定电压固定时，容量越大，ESR越低。在容量固定的情况下，选择额定电压高的品种可以降低ESR。低频时ESR高，高频时ESR低，高温也会使ESR升高。许多品牌的等效串联电阻ESR可在规格中找到。
2. 漏电流
你一看，就是漏电！铝电解电容器存在漏电，这是由物理结构决定的。漏电流就不用说了，越小越好。电容容量越高，漏电流越大；降低工作电压可以减少漏电流。另一方面，选择更高耐压的品种也有助于降低漏电流。综合以上两个参数，同等条件下优先选择高耐压品种确实是一个简单可行的好方法；降低内阻、漏电流、损耗角和使用寿命。好处很多，但是价格会高一些。有一种说法是，当电解电容器在远低于额定工作电压下工作时，电极与电解液之间的去极化不能有效维持，会导致电解电容器的极化，纹波电流减小，ESR增大，从而导致早期老化。但这种说法的前提是“远低于额定工作电压”。根据一些长期的实践经验，选择额定工作电压标称值的2/3左右作为正常工作电压是合理可行的。空闲时，可以大致估算出电解电容的漏电流。按额定耐受电压给相同容量的电解电容器充电，静置一段时间后检查电容器两端的电压降。压降越小，漏电流越小。
3.标称参数
是电容器外壳上列出的值。*静电容量，用UF表示。我不多说了。*工作电压(简称WV)，应该是一个标称安全值，也就是说，在应用电路中，它不应该超过这个标称电压。*常见的温度大多是85度，105度。在高温条件下(如纯A类功放)，105度标称功放优先。一般来说，选择高温度系数也有助于提高其他参数。
4.散逸因数dissipation factor（DF）
有时DF值也用损耗角tan表示。DF的高低与温度、容量、电压、频率等有关。容量相同时，耐压越高，DF值越低。频率越高，DF值越高，温度越高，DF值越高。电容或说明书上一般不标注DF值。DIY选择电容时，可以优先考虑耐压较高的。比如工作电压为45V时，选择50V就不太合理。虽然使用50V承压方面正常工作没什么问题，但是在DF值方面有所欠缺。使用63V或71V耐压会有更好的性能。当然，性价比越高，性价比越低。
5. 涟波电流Irac
纹波电流是石材机械滤波电路的一个非常重要的参数。纹波电流Irac尽可能高。他的水平和工作频率有关。频率越高，Irac越大，频率越低，Irac越小。传统上，人们认为我们需要在低频下具有高纹波电流，以便获得良好的放电特性
标称电容是电容器上标记的电容。电容器的实际电容与标称电容的偏差称为误差，在允许的偏差范围内称为精度。
准确度与允许误差的对应关系：00 (01)-1%，0 (02)-2%，-5%，-10%，-20%，-(20%-10%)，-(50%-20%)
一般电容器有、、级，电解电容器有、、级，根据用途选用。
一、 标称电容量和允许偏差
在最低环境温度和额定环境温度下能连续施加在电容器上的DC电压的最大有效值一般直接标注在电容器外壳上。如果工作电压超过电容器的耐压，电容器就会击穿，造成不可修复的永久性损坏。
二、额定电压
DC电压被施加到电容器，并且产生漏电流。两者之比称为绝缘电阻。电容较小时，主要取决于电容的表面状态。当电容>时0.1uf，主要看介质的性能。绝缘电阻越大越好。电容时间常数：用于正确评价大容量电容的绝缘性能。
入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。四、损耗
电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。
五、频率特性
随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。
如何测量电解电容的内阻
1.用万用电表的欧姆档（R×10k或R×1k档，视电容器的容量而定），当两表笔分别接触容器的两根引线时，表针首先朝顺时针方向（向右）摆动，然后又慢慢地向左回归至∞位置的附近，此过程为电容器的充电过程。
2.当表针静止时所指的电阻值就是该电容器的漏电电阻（R）。在测量中如表针距无穷大较远，表明电容器漏电严重，不能使用。有的电容器在测漏电电阻时，表针退回到无穷大位置时，又顺时针摆动，这表明电容器漏电更严重。一般要求漏电电阻R≥500k，否则不能使用。
3.对于电容量小于5000pF的电容器，万用表不能测它的漏电阻。 二、 电容器的断路（又称开路）、击穿（又称短路）检测 检测容量为6800pF~1mF的电容器，用R×10k档，红、黑表棒分别接电容器的两根引脚，在表棒接通的瞬间，应能见到表针有一个很小的摆动过程。
如若未看清表针的摆动，可将红、黑表棒互换一次后再测，此时表针的摆动幅度应略大一些，若在上述检测过程中表针无摆动，说明电容器已断路。
若表针向右摆动一个很大的角度，且表针停在那里不动（即没有回归现象），说明电容器已被击穿或严重漏电。
注意：在检测时手指不要同时碰到两支表棒，以避免人体电阻对检测结果的影响，同时，检测大电容器如电解电容器时，由于其电容量大，充电时间长，所以当测量电解电容器时，要根据电容器容量的大小，适当选择量程，电容量越小，量程R越要放小，否则就会把电容器的充电误认为击穿。
检测容量小于6800pF的电容器时，由于容量太小，充电时间很短，充电电流很小，万用表检测时无法看到表针的偏转，所以此时只能检测电容器是否存在漏电故障，而不能判断它是否开路，即在检测这类小电容器时，表针应不偏，若偏转了一个较大角度，说明电容器漏电或击穿。关于这类小电容器是否存在开路故障，用这种方法是无法检测到的。可采用代替检查法，或用具有测量电容功能的数字万用表来测量。 三、电解电容的极性的判断
用万用表测量电解电容器的漏电电阻，并记下这个阻值的大小，然后将红、黑表棒对调再测电容器的漏电电阻，将两次所测得的阻值对比，漏电电阻小的一次，黑表棒所接触的是负极。
电解电容的检测方法
1、正、负极性的判别：有极性铝电解电容器外壳上的塑料封套上，通常都标有<+(正极)或<-负极。未剪脚的电解电容器，长引脚为正极，短引脚为负极。
2、对于标志不清的电解电容器，可以根据电解电容器反向漏电流比正向漏电流大这一特性，通过用万用表的RX10K档测量电容器两端的正、反向电阻值来判别。当表针稳定时，比较两次所测电阻值读数的大小。在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接的是电容器的正极，红表笔接的是电容器的负极。
2、电容量和漏电电阻的测量：电容器最好使用电感电容表或具有电容测量功能的数字万用表测量。若无此类仪表，也可用指针式万用表来估测其电容量。用万用表测量电解电容器时，应根据被测电容器的电容量选择适当的量程。通常，1uF与2.2uF的电解电容器用RX10K档，4.7-22uF的电解电容器用RX1K档，47-220uF的电解电容器用RX100档，470-4700uF的电解电容器用RX10档，大于4700uF的电解电容器用RX1档。利用万用表内部电池给电容器进行正、反向充电，通过观察万用表指针向右摆动幅度的大小，即可估测出电容器的容量。
3、将万用表置于适当的量程。将其两表笔短接后调零。黑表笔接电解电容器的正极，红表笔接其负极时，电容器开始充电，所以万用表指针缓慢向右摆动，摆动至某一角度后（充电结束后）又会慢慢向左返回（表针通常不能返回<8的位置）。漏电较小的电解电容器，指针向左返回后所示的漏电电阻会大于500K欧。若漏电电阻值小于100K欧，则说明该电容器已漏电，不能继续使用。
4、再将两表笔对调后返回，且反向漏电电阻应大于正向漏电电阻。若测量电解电容时表针不动或第二次测量时表针的摆动幅度不超过第一次测量时表针的摆动幅度，则说明该电容器已失效或充放电能力变差。
5、若测量电解电容器的正、反向电阻值均接近0，则说明该电解电容器已击穿损坏。
结语
关于电解电容的参数特性及其内阻测定方法就介绍到这了，如有不足之处欢迎指正。
