陶瓷电容器的替代方案，铝电解电容介绍

铝电解类型是需要非常大电容值的首选组件。它们在几乎所有绝对尺寸不是首要设计因素的电子设备中无处不在。铝电解类型具有数百伏量级的大额定电压和数千微法量级的巨大电容值。有专门品种的“超级电容器”，其电容值超过整法拉，这些主要用作电池替代品，而不是大容量去耦。

铝电解电容器是高纹波电流应用(如开关电源)的首选。它们可以具有非常低的 ESR 值，并且可以支持许多安培的 RMS 纹波电流。纹波电流额定值通常会随着温度和频率而降低，因此请务必仔细检查数据表的详细规格以了解您的具体应用，因为并非所有制造商都使用相同的额定值/降额方法或术语。几十毫欧量级的ESR值现在普遍可用，这是开关电源设计者的梦想。典型的铝电解降额乘数。对于不同制造商的产品和预期应用，这些将有所不同。例如，打算在市电桥式整流器之后使用的电容器通常会将最大 RMS 纹波电流乘数参考为 120 Hz，而不是此处列出的 200 kHz。

铝电解电容器确实具有预期的使用寿命，即使在适当降额使用时也是如此。由于它们通常由液体电解质制成，它们会随着时间的推移而变干并失去电容，并且 ESR 会增加。有许多高可靠性类型可用，定义的寿命长达数万小时，如果您的要求是长寿命产品，我建议您研究这些。还有一些更新的聚合物或有机类型有望降低 ESR 并提高纹波电流能力。现在可以使用 ESR 值非常低的专用铝电解液。超低 ESR 具有更高纹波电流能力的优点，但具有“高 Q”阻抗曲线(如图所示)的缺点，这可能会导致开关电源应用中的振铃。

一般来说，热量是铝电解电容器的一大杀手，因为热量会使电容器中的电解液蒸发，因此建议进行充分的温度降额，同时确保在任何 RMS 纹波电流受控的情况下保持自发热。大多数类型的额定温度为 -25 o C 至 85 o C 或 -55 o C 至 105 o C。电解液往往在较低温度下冻结，导致 ESR 升高并限制低温性能。特殊型号的额定温度为 -55 o C 至 150 o C。

为了获得最大寿命，通常建议电压降额低于额定最大电压的 80%，而 RMS 电流通常降额至最大 75% 以下，并且由于自热导致电容器上升10 o C 的限制。一些公司还指定最低工作电压为额定最大值的 20%，以保持氧化层正确形成。

由于大多数铝电解液的物理尺寸很大，安装问题也会加剧故障，因为任何湿铝电解液的第一个故障点是电解液的泄漏，而电解液的唯一真实路径是通过橡胶端密封，它必须采取所有预防措施，以免在组装或使用过程中干扰该橡胶密封件。

在产品组装过程中弯曲或拉扯引线会损坏橡胶密封圈。如果引线空间在通孔部件上不完全正确，或者使用在 PCB 上弯曲的电容器并且在弯曲操作期间不支撑引线，则可能会发生这种情况。显示了两种快速缩短设计良好的铝电解电容器应用寿命的方法。对橡胶端密封件中的引线施加应力会损坏铝电解电容器，最终导致电解液泄漏。如果在 PCB 上安装电容器时将引线平放在身体上弯曲，或者如果您将电容器安装到引线间距错误的封装中，则可能会发生损坏。在对引线进行任何弯曲操作之前，请务必在夹具中或用钳子支撑引线。

另一个安装问题是当大型罐型电解液位于 PCB 上时。即使将 PCB 从一个位置运送到另一个位置，也会导致电容器振动并加工硬化引线，从而导致令人惊讶的早期引线断裂或橡胶密封损坏。每当您有机会在 PCB 上将几个高铝电解液放在一起时，您可以将它们以 90 度角相互安装，然后用少量柔性粘合剂将它们粘合在一起。您可以采取任何措施来帮助防止电容器无阻尼地振动，从而防止引线加工硬化和失效。不要忘记在任何高铝电解电容器上使用一些粘合剂，以防止振动损坏。将柔性粘合剂涂在电容器组或什至单个电容器和一些附近的组件上，可以显着提高产品的生存能力。

当我在 Hewlett-Packard 工作时，我们过去常常在设计阶段对每台仪器进行摇晃/振动测试，即使在低运输水平的振动测试期间，所有铝电解装置也很容易从板上脱落。因此，我们只是习惯于在设计阶段为每个产品中的这些组件提供机械支撑。不要忽视这种重要但低成本的方法，可以立即提高产品的可靠性。更好的是，如果您没有将振动测试作为产品认证过程的一部分，请尽快开始。