电容器是电路中的基本元件,铝电解电容器因其价格低廉、容量大而得到广泛应用。随着电子产品的小型化,电解电容器因其体积大、纹波电流引起的自发热问题,逐渐被贴片电容器取代。
随着技术的发展,MLCC的体积可以做得越来越小,达到0201,容量也在增加,具有节省空间、抑制纹波、延长使用寿命的优点。然而,MLCC的小等效串联电阻却有相反的效果。由于异常振动和反共振,更换MLCC时应特别注意。
随着技术的发展,10 ~ 100 μ f以上的大容量MLCC已经商业化,可以用来代替电解电容器。电解电容器的寿命是10年,但几乎没有任何元素能缩短MLCC的寿命。
输出电容器中电解电容器不断地被MLCC取代
用模拟电路代替去耦电容的情况越来越多。
各种电容器使用注意事项
电解电容器容量大,但自发热导致使用寿命短
电容器的等效串联电阻会根据不同的频率而变化。
如果在某一频率下,电容的ESR表示为R,纹波电流表示为I,那么RI2的功率就会失去热量,使得电容自身发热。
电解电容器具有容量大的特点,但其ESR过高,因此纹波电流引起的过热是其缺点。
电容器可接受纹波电流的上限称为允许纹波电流。如果在使用中超过允许的纹波电流,电容器的寿命将会缩短。
理想的电容器是只有静电电容的元件,但实际上它也有电极带来的电阻和电感元件。电路图中无法识别的电阻分量称为ESR(等效串联电阻),电感分量称为ESL(等效串联电感)。
虽然DC电流在某一电压下沿一个方向流动,但电源电路的DC电流中会叠加噪声电流等各种交流分量。例如,通过整流(全波整流)商用交流电获得的DC电流包含微波(波纹状)脉动电流,其周期是商用交流电的两倍。同时,在开关DC-DC变换器中,DC电压与开关周期的脉动电流重叠。这些被称为纹波电流。
铝电解电容器因其静电容量大、价格低而广泛应用于电子设备中,但其使用寿命长,使用时应特别注意。铝电解电容器的寿命一般在10年左右。这是由于电解液干燥(蒸发)导致静电容量下降(容量损失)造成的。
电解质的消失与温度有关,基本符合称为阿伦尼乌斯定律的化学反应速率理论。根据定律,使用温度上升10℃,使用寿命就变成原来的1/2,下降10℃,使用寿命就变成原来的2倍,所以10℃双定律。因此,在纹波电流产生大量热量的情况下使用,使用寿命会进一步缩短。
同时电解液的干燥也会增加ESR。当DC电压与纹波电压重叠时,需要注意纹波电压的峰值不超过额定电压(耐受电压)。电源电路等使用额定电压约为输入电压三倍的电容器。