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电解电容器如何正确地使用(二)

作者:capsun来源:青佺电子 日期:2013年12月6日 22:31

接电解电容器如何正确地使用(一),内容之二

5-5 浪涌电流

  虽然电源起动时及电焊机开始充电时电流所通过的浪涌电流的单位为msec,但此时的电流是平时的10-1000倍。一般来说,在单

个的浪涌电流的时间内产生的热量很小,不会有问题出现。但请注意,如频繁反复的通过浪涌电流,就会和叠加过大纹波电流产生同

样的情况,素子的发热超过容许值、外部端子的连接部或是电容器内部引出的端子线与铝箔的接触部会产生异常发热。

 

5-6 异常电压与寿命

  施加异常电压会引起电容器内部发热和产生气体而导致内部压力上升,压力上升会导致开阀或电容器损坏失效。

5-6-1过大电压

  施加高于额定电压的电压会引起阳极箔的化学反应(形成电介质)导致漏电流迅速增加,从而产生热量和气体,内部压力因此也会

升高。

  这种化学反应会随着电压,电流,环境温度的升高而加快。随着内部压力增加,电容器会开阀或损坏失效。也可能会导致电容器容量

降低,损失角和漏电流增加,从而会导致电容器短路。图-26中是电容器施加过大电压特性的一个例子。

5-6-2反相电压

  施加反相电压会引起电容器阴极箔的化学反应,同施加过大电压一样会导致漏电流迅速增加,电容器内部会产生热量和气体而引起内压升高。

  这种化学反应会随着电压,电流,环境温度的升高而加快。同时静电容量减少,损失角增大,漏电流增加。图-27是电容器反相电压特性的一个例子。

  施加大概1V的反相电压会导致容量减少;施加2V-3V的反相电压会导致容量减少,损失角增加/或者漏电流增加而缩短了电容器的寿命。如果施加更大(如图27)的反相电压会导致开阀或电容器损坏。

5-6-3交流电路中的使用

  在交流电路中使用铝电解电容器时,在阴极会产生电位及产生过大纹波电流,伴随着内部发热,产生气体使内部压力升高,进而导致开阀,封口橡胶裂开电解液泄露,或者电容器爆炸引起着火等。如果电容器爆炸,可能因电解液或素子中一些易燃材料分散在电路板中导致装置短路。因此,请勿在AC电路中使用铝电解电容器。

6.卤素的影响

铝电解电容器对卤素元素非常敏感(特别是氯元素和溴元素),卤素对电容器的影响程度和电解液、封口材料有关。如使用含有卤

素的助焊剂,溶剂(清洗剂,固定剂,涂层剂)或熏蒸剂,卤化物可能会透过封口材料侵入电容器内部,引起下面的化学反应。这些化学

反应会导致漏电流增加,内压升高而开阀,或者电容器开路。这些化学反应也会随着电压和温度升高而加快。

〔腐蚀反应〕

a) 卤化物分解

RX +H2O →R O H +H ++X - ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(21)

b)腐蚀反应

Al2O3 +6H ++6X - →2AlX3 +3H2O ⋯⋯⋯⋯⋯(22)

Al+3X - →AlX3 +3e- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(23)

2AlX3 +6H2O →2Al(OH)3 +6 H ++6X - ⋯⋯⋯(24)

RX :卤化合物

X - :卤离子(Cl -、F -、Br -等)

卤化物渗透素子和电解液接触后发生如式21 所示的水解反应,且释放出卤离子。卤离子随后和铝及氧化铝发生反应,生成AlX3(如式22,23),而AlX3 更进一步发生水解反应产生氢氧化物和卤离子(如式24)。在式24 中产生的卤离子将反复式22-24的化学反应,使腐蚀作用一直进行下去。

  下面是使用助焊剂,清洗剂,固定剂,涂层剂和熏蒸剂的卤素预防措施。

6-1 助焊剂的影响

 虽然一般助焊剂中含有会腐蚀电容器的卤离子活性剂,但是现在市场上已经有销售不含卤素化合物的助焊剂。市场上有一些助焊剂虽然使用的是“ 无卤”的名称,但有一部分这样的“ 无卤”助焊剂中含有大量的其他非离子性卤化合物也会对电容器造成腐蚀。

下列为卤素含量较低且不会对电容器造成腐蚀的助焊剂:

·AHQ3100K(Asahi 化学研究所)

·POZ6(Senjyu 金属)

6-2 清洗剂

6-2-1酒精清洗剂

①高级乙醇类清洗剂(新型溶剂)

派因阿尔法(Pine Alpha)ST-100S(荒川化学工业)

库林斯鲁(Clean Through)750H,750K,750L,710M(花王)

德克诺克阿(Techno Care)FRW-14,15,16,17

(Momentive Performance Materials

②IPA(异丙醇)

对象制品

 

端子形状

系列

表面安装型

所有系列

引线型

所有系列

螺丝端子型

所有系列(100V 以下)

〔清洗条件〕

60以下,10 分钟以内之浸渍或超声波清洗。

〔注意事项〕

a. 清洗时不可擦拭电容器标注部分或其他部件以及PC 板。因使用清洗液进行清洗时可能将电容器标注洗掉。

c. 清洗或漂洗过后的干燥过程可能引起电容器外部胶套膨胀或收缩。

d. 如果使用弱碱性清洗剂(例如库林斯鲁750H),清洗后请用水漂洗以确保电容器表面没有残留。

e. 请控制清洗剂中助焊剂浓度在2wt% 内。

f . IPS(异丙醇)中如果含有二甲苯或其他改善清洁性能的溶剂,有可能会使橡胶材料膨胀。

g. 由于清洗剂的类型和使用条件不同,电容器的外胶套可能会失去光泽或被漂白等现象。

6-2-2HCFC 可替代氟利昂

AK225AES(旭玻璃制品公司)

〔清洗条件〕

  清洗条件中不管浸渍或超声波清洗的方法,清洗时间不得超过5分钟(KRE和KRE-BP系列不得超过2分钟,SRM系列不得超过3分钟)。但是鉴于地球环境保护的角度考虑,不建议使用HCFC清洗剂。

〔对象制品〕

 当PC板上电容器安装的非常紧密的时候,电容器之间和PC上都可能会残留清洗剂。因此清洗过后在50-80℃的条件下进行热风干燥处理10分钟以上,使封口部无清洗剂的残留。

6-2-3其他溶剂类

为了避免电容器失效,请勿使用以下溶剂:

卤素类溶剂:因为卤素的腐蚀作用会使电容器失效。

强碱类溶剂:会腐蚀(溶解)电容器铝壳。

萜烯烦和石油类溶剂:会使橡胶材料恶化。

二甲苯类溶剂:同样会使橡胶材料恶化。

丙酮类溶剂:会使电容器标识变模糊。

6-3 固定剂和涂层剂

使用固定剂和涂层剂时,请注意以下几点:

a. 请勿使用含有卤化物的固定剂和涂层剂

b. 请注意封口橡胶和PC 板之间不应有助焊剂或其他污渍残留。

c. 在添加固定剂和涂层剂之前,请确保清洗剂已经被清除干净。请不要将封口橡胶周围全部用固定剂或涂层剂封住。

d. 使用不当的固定剂和涂层剂加热或固定方法,会使电容器外胶套膨胀或收缩。对于固定剂和涂层剂的热硬化条件,请与我们联系。

e. 铝电解非固体电容器的封口部完全被树脂封住的话,会使电容器内部的内压无法适当的排放,有可能会带来危险的状况。而且,树脂中含有过量的卤素离子的话,其成分会通过封口橡胶侵入到电容器内部,使其发生不良状况。所以使用中请注意。

f. 在使用中请注意,根据固定剂、涂层剂所使用的溶剂种类,套管表面有发生影响光泽度或被漂白的可能。

g. 在使用中请注意,固定剂、涂层剂中含有二甲苯的时候,有可能会使封口橡胶劣化、使助焊剂成份更容易侵入电容器内部

6-4 熏蒸的影响

  在电子设备类进出口时,有时需用溴化甲烷等卤素化合物进午熏蒸处理。此时,如果铝电解电容器接触到溴化甲烷等卤素化合

物,会各「基板清洗」一样,有产生卤素离子而发生腐蚀反应的危险。

7.再起电压

  给铝电解电容器充电、让其端子间短路,再将短路线路打开放置一段时间过后,两端子间的电压会发生再次上升的现象。此时的电压叫再起电压。此现象的推定机制原理为以下内容。给电介质施加电压后,电介质内部发生电气变化,电介质表面带有施加的电压和正负反向电荷。(极化作用)因为极化作用的速度,有快慢之分,施加电压后、把端子间的电压放至0V、打开线路后放置,分极反应慢的电位在端子间产生再起电压。(图-28

  

再起电压的时间变化如图-29所示,两端子间打开后约10~20日后达到峰值,再渐渐降低。另外,大型品(螺丝端子型、基板自立型)

的再起电力值有变大的倾向。

  再起电压发生后,意外的让两端子间短路的话,打火会给生产线作业人员带来恐怖感、电路的CPU、存储器等低电压驱动素子也

有被破坏的危险。作为防止办法,请在使用前用100~1K欧左右的电阻对所积蓄的电荷进行放电。另外,青佺技术部可对应再起电压相关事

项,如有需要请与青佺技术部商谈。

 

8.保管

  铝电解电容器的各种特性对温度有着依赖性,温度越高,劣化就越快,漏电流增大、损失角正切增大、静电容量减少的速度加快。

而且,长时间在高湿的环境中放置的话,有可能使端子及引线变色、焊接性恶化。因此请将铝电解电容器放在常温、常湿、太阳直射不

到的地方进行保管。

  长时间在高温(超过常温)的环境下放置,正极箔的氧化膜和电解液会发生化学反应、造成耐电压下降、漏电流增大的倾向。给

这样的制品施加额定电压后,因大的漏电流所产生的内部发热而引起绝缘层破坏,最终达到压力阀动作的可能。

  因为长时间放置的制品,进行电压处理的话(注-1)会使氧化膜修复,漏电流回复到放置前的水平,所以推荐电压处理。漏电流

的增加根据制品的耐电压不同而不同,一般额定电压越高,漏电流增大的倾向越明显。而且,长时间放置的制品可能会影响其寿命,

所以,请考虑电容器的保管期间后再使用。

 (注-1)进行电压处理的场合,请串联一个约1K欧的保护电阻,施加约30~60分钟的额定电压

 

 

 

9. 各种用途的的制品选择要点

 铝电解电容器虽然主要是作为电源的平滑用途而被广泛使用,但根据用途的不同,在制品选择上的侧重点也不同。请根据各种特

性选择与其相称的铝电解电容器。以下就介绍几种具有代表性的事例。

9-1 开关调整器 输入平滑用途

 输入平滑用的电容器平滑整流电路后的50Hz~120Hz的整流波形。而且,因给后段的开关电路直接供应电力,也被叠加了开关频率的纹波电流。所以,请必须考虑双方频率的纹波电流。电容器的ESR具有频率特性,即使纹波电流相同,发热也会随频率而不同。

  PFC电源或照明用镇流器等的时候,因为大部分都会叠加数十KHz~100KHz的纹波电流,所以必须注意到制品的阻抗特性后再选择制品。

●开关调整器 输入平滑用途推荐系列

 

特点

形状

85

105

标准品

长寿命品

标准品

小型品

长寿命品

基板自立型

CES

CRP

CER

CEL/CWK/

CHA/VXS

CLM

螺栓型

LB

LNB/LNC

LWS

LCS/LG

LGR/LHA

9-2 开关调整器 输出平滑用途

 输出平滑用途的电容器,因被叠加100KHz左右的纹波电流,所以敝司会供应高频率的阻抗特性优良的制品。还有,根据需求也可选择温度范围大的类型或长寿命类型之制品。

  温度范围大的制品与长寿命制品比较的话,保证耐久性的时间虽然比较短,但会随温度变化的电气特性较稳定。使用温度范围有-55~105℃和-40~125℃类型。长寿命的制品是把低阻抗及长寿命作为专门要求所开发的制品,与温度范围大的类型比较,虽然是低阻抗,长寿命,但制品的最高温度上限为105℃。而且,电气特性会因温度而产生较大的变化。

●开关调整器 输出平滑用途推荐系列

 

特点

类型

105

150

标准品

低Z

高温度品

宽温度范围型

CXS

CHI

LHH

长寿命型

LHR

LNC/CLM

---

9-3 变频器主电路 平滑用途

作为变频器主电路平滑用途的电容器,虽然使用方法和输入平滑用途的电容器一样,但也请考虑以下几个要点。在AC400V输入平滑电路中使用的场合,有时会串联两颗额定电压为350~400Vdc的电容。在使用串联的情况下,施加在每个电容器上的电压由(刚开始充电时根据静电容量、完成充电时根据漏电流)来决定。为了使充电完后的电压不超过额定电压,请将平衡电阻和电容器并联连接。平衡电阻的选定方法请另行咨询。

在经常使用电容器做充放电的时候,即使是连接了平衡电阻,充电电压还是会由静电容量偏差的影响来决定,所以很难做到保持电压的平衡。像伺服放大器等因频繁的再生电压而使电压反复变化时,请根据实际条件来检讨规格或者是使用以下推荐系列。

●变频器主电路 平滑用途 推荐系列

 

特点

形状

85

105

标准品

长寿命品

标准品

长寿命品

基板自立型

CES

CRP

CER

CLM/CXS

螺栓型

LB

LG/LCS/LNB

LWS

LHA/LHR

●伺服放大器电源用途推荐系列

 

特点

形状

85

105

基板自立型

---

CS2/VXS

螺栓型

LG/LHR

LHA

9-4 控制电路用途

用于控制电路用途的电容器,比较来讲,使用的容量、铝壳尺寸比较小,铝壳尺寸是决定电容器寿命的重大因素,铝壳尺寸越小的话,寿命就变得越短。还有,如电容器装在发热部品旁边的时候,也会成为电容寿命变短的原因。所以务必要考虑其他电容器与寿

命的平衡。

●控制电路用途 推荐系列

 

特点

形状

15mmL

15mmL

基板自立型

CWO

CWK

9-5 闪光灯用途

闪光灯用途的电容器以能量体积效率为中心考虑后而设计的。因此,使用条件也就有相应的限制。请注意其不适用于平滑等其他用途。请在商量后再决定使用制品的规格。

●闪光灯电路用途 推荐系列

 

特点

形状

标准品

定制品

引线/基板自立型

SPF

CDF

9-6 快速充放电用途

作为快速充放电线路,对于电容器的选购需要特别重视,千万不要因为电容器俱有充放电的功能,而没有想到您的电路的充放电的频率。普通的电容器只俱备不高的充放电频率,但快速充放电线路对电容器脉冲下的性能是有很高的要求的。本公司对于充放电线路专门配备了如下的系列,特珠的要求与更高的充放电频率请与青佺技术部商谈。

●快速充放电用途 推荐系列

 

特点

形状

85

105

引线/基板自立型

SPF

CDF/VXS

螺栓型

LD/LLD

LHD/LXD

 

 

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