現代電源技術中，無論是線性電源還是開關電源


，鋁電解電容都是必不可少的關鍵器件。然而
，在行業內常規的AC-DC電源設計中，鋁電解電容會給電源帶來高低溫條件下可靠性差
、壽命短等問題。那麼，有you沒mei有you一yi種zhong既ji能neng替ti代dai傳chuan統tong鋁lv電dian解jie電dian容rong
，又you能neng提ti高gao電dian源yuan可ke靠kao性xing和he壽shou命ming的de器qi件jian呢ne？本ben文wen將jiang著zhe重zhong從cong高gao壓ya陶tao瓷ci電dian容rong與yu傳chuan統tong鋁lv電dian解jie電dian容rong的de優you劣lie勢shi對dui比bi進jin行xing探tan討tao與yu分fen析xi。

 

 

AC-DC電源轉換器
，要實現交流到直流的變換，首先需要將交流電壓經過整流濾波後形成一個穩定
、平滑的直流電壓給自身及外部器件供電。而電解電容由於具有單位體積內電容量大、額定容量大（可實現法拉級）、價jia格ge低di廉lian等deng優you點dian，常chang成cheng為wei常chang規gui開kai關guan電dian源yuan中zhong整zheng流liu濾lv波bo的de關guan鍵jian器qi件jian。電dian解jie電dian容rong是shi由you鋁lv圓yuan筒tong做zuo負fu極ji，裏li麵mian裝zhuang有you液ye體ti電dian解jie質zhi，插cha入ru一yi片pian彎wan曲qu的de鋁lv帶dai做zuo正zheng極ji製zhi成cheng

，電dian解jie液ye在zai高gao溫wen和he低di溫wen等deng極ji端duan條tiao件jian下xia
，非fei常chang容rong易yi漏lou液ye和he幹gan涸he，從cong而er使shi其qi電dian氣qi屬shu性xing發fa生sheng變bian化hua，最zui終zhong導dao致zhi電dian容rong失shi效xiao。一yi旦dan鋁lv電dian解jie電dian容rong失shi效xiao
，因yin其qi劇ju烈lie反fan應ying形xing成cheng壓ya力li，就jiu會hui釋shi放fang出chu易yi燃ran、腐蝕性氣體，導致AC-DC模塊電源失效。

 

根據鋁電解電容的物理結構，可以用圖 1中所示的電路等效
，其中CAK代表兩電極間的理想電容量；Rp 是並聯電阻，代表了電容的漏電流成分；Rl 代表了電容引出端及電極部分的串聯電阻成分

；L 代表了引出線和連接處的等效串聯電感成分。

 

 

鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)性(xing)能(neng)主(zhu)要(yao)依(yi)賴(lai)其(qi)中(zhong)介(jie)質(zhi)部(bu)分(fen)，即(ji)陽(yang)極(ji)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)膜(mo)部(bu)分(fen)。除(chu)受(shou)初(chu)始(shi)工(gong)藝(yi)的(de)影(ying)響(xiang)外(wai)，在(zai)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)解(jie)液(ye)也(ye)會(hui)不(bu)斷(duan)修(xiu)補(bu)並(bing)增(zeng)厚(hou)該(gai)氧(yang)化(hua)膜(mo)，隨(sui)著(zhe)陽(yang)極(ji)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)厚(hou)，鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)等(deng)效(xiao)電(dian)路(lu)模(mo)型(xing)中(zhong)的(de)電(dian)容(rong)值(zhi)C會不斷下降，等效串聯電阻ESR會不斷增大，同時陰極反應產生的氫氣又加速了電解液的揮發，這些便是引起鋁電解電容退化的主要因素。

 

因而，雖然電解電容有著其他類型的電容無法替代的優勢，但還是具有內部損耗大
、靜電容量誤差大
、漏電流大、高低溫特性差等缺陷。故采用電解電容設計的常規AC-DC電源模塊在高低溫特性、可靠性、使用壽命等方麵具有明顯的劣勢。

 

那麼，如果AC-DC電源設計中不使用電解電容
，電源產品將會怎樣呢？無電解電容的AC-DC電源模塊是否可避免上述致命缺陷
？

 

日前，金升陽通過采用高壓陶瓷電容的填穀電路設計替代並優化電解電容的基本功能，成功設計出滿足性能要求的無電解電容AC-DC電源模塊LN係列，解決了AC-DC電源因電解電容而帶來的產品大體積、壽命短、高低溫性能差等問題。

 

 

與電解電容相比，陶瓷電容具有極低的ESR和ESL，能降低因寄生參數而引起的損壞風險；同時，因陶瓷電容的電解質在高低溫等極限條件下不易揮發
、凝固，容量相對穩定，能長時間保持電容的電氣特性
，從而極大地提高了電源產品的高低溫性能和長期使用的可靠性。

 

1）高效、環保

 

LN係xi列lie采cai用yong填tian穀gu電dian路lu進jin行xing設she計ji
，利li用yong高gao壓ya陶tao瓷ci電dian容rong完wan美mei替ti代dai鋁lv電dian解jie電dian容rong

，增zeng加jia了le整zheng流liu管guan的de導dao通tong角jiao，使shi輸shu入ru電dian流liu波bo形xing從cong尖jian峰feng脈mai衝chong變bian得de更geng接jie近jin正zheng弦xian波bo
，從cong而er大da幅fu度du提ti高gao電dian源yuan的de功gong率lv因yin素su（如表1所示），提高電源的轉換效率
，更加利於環保節能
，顯著降低總諧波失真。如圖1所示：

 

圖1：填穀電路輸入電流波形

 

以下所有表中舊方案為采用電解電容的產品
，新方案為采用填穀電路無電解電容的新產品

 

 

表1：PF值對比

 

2）產品壽命的提升

 

電源本身是一個功率器件
，在正常工作時功率損耗通過熱的形式散發到外部，其內部的變壓器、開關器件、整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)等(deng)都(dou)是(shi)發(fa)熱(re)器(qi)件(jian)。除(chu)內(nei)部(bu)因(yin)素(su)外(wai)，大(da)部(bu)分(fen)電(dian)源(yuan)需(xu)應(ying)用(yong)在(zai)較(jiao)高(gao)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)中(zhong)，這(zhe)些(xie)都(dou)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)揮(hui)發(fa)

，降(jiang)低(di)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。

 

陶瓷電容采用特性最穩定的陶瓷材料作為介質，特別是一類陶瓷電容（NOP) 能實現-55℃~+125℃的工作環境溫度，容量變化不超過±30ppm/℃。電容溫度變化時，容值很穩定，即具有溫度補償功能，適用於要求容值在溫度變化範圍內穩定和高Q值的線路以及各種諧振線路中
；二/三類陶瓷（X7R）實現-55℃~+125℃的工作溫度範圍內，容量最大的變化為 ±15%。

 

從高壓陶瓷電容的介質與鋁電解電容的電解液介質本身的特性可以看出，陶瓷電容能夠承受更嚴格的環境要求

，對電源產品的壽命、可靠性的設計都有著重要的意義
，能夠很大程度地提高電源產品的使用壽命以及可靠性。

 

金升陽無電解電容AC-DC電源模塊LN係列通過采用填穀電路，利用高壓陶瓷電容成功替代鋁電解電容

，能夠有效避免電解電容因內部電解液導致的高低溫性能差問題
；避免因電解液的揮發導致電容容值下降、電源產品壽命降低問題；甚至可以避免因電解液的劇烈噴發或者漏液引起的安全問題。

 

3）穩定的高低溫特性

 

目前，大多數常規電解電容的額定工作溫度為105℃，但因電解電容在高溫條件下電解液易揮發，電源本身發熱較大等原因，常規采用電解電容的AC-DC電源隻能工作在70℃的環境條件下。要提高電源的工作環境溫度，必須采用價格更昂貴
、體積更大的電解電容

，或者以降額的方式實現高低溫條件下的應用，下麵以金升陽常規AC-DC電源產品在高低溫環境下的降額要求如圖3：

 

 

圖3：常規AC-DC產品的溫度降額曲線

 

金升陽LN係列能在成本、體積變化不大的情況下實現高溫工作

，能滿足-40℃到70℃條件下無任何降額要求，可應用在環境溫度較高/較低
，且對電源產品的可靠性
、使用壽命較高的場合，如路燈控製、LED等行業。

 

4）高EMC特性

　

金升陽無電解電容LN係列產品，充分考慮到不同應用場合、不同的設計要求，對產品的EMC性能進行了全麵的升級優化。在模塊內部通過PCB設計、采用多級EMC濾波等方式實現在無任何外圍防護器件的情況下EMI滿足CLSS B
，防浪湧能力達4級。

 

 

金升陽無電解電容AC-DC電源模塊LN係列的成功開發證明AC-DC電dian源yuan設she計ji中zhong也ye可ke不bu使shi用yong電dian解jie電dian容rong。通tong過guo采cai用yong高gao壓ya陶tao瓷ci電dian容rong的de填tian穀gu電dian路lu設she計ji替ti代dai並bing優you化hua電dian解jie電dian容rong的de基ji本ben功gong能neng，能neng夠gou完wan美mei解jie決jue電dian源yuan模mo塊kuai因yin電dian解jie電dian容rong本ben身shen固gu有you缺que陷xian而er產chan生sheng的de高gao低di溫wen性xing能neng差cha
、可靠性差
、使用壽命短等問題。

原文鏈接：http://www.mornsun.cn/news/NewDetail.aspx?id=268&channelid=132