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鋁電解與薄膜電容器性能比較

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2019-01-07 13:49:00【

電解電容器的有源部分,即所謂的卷繞電池,由鋁(陽極和陰極箔),紙和電解質(zhì)組成,但薄膜電容器由構(gòu)成其電極的金屬涂覆的塑料薄膜制成。電解電容器的特點(diǎn)是它的“液體陰極”:涂有氧化鋁作為電介質(zhì)的高度粗糙的鋁陽極箔的總表面可以通過導(dǎo)電電解質(zhì)完全接觸,以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的高比電容。薄膜電容器由干燥材料制成:電容器板由金屬蒸汽組成,金屬蒸汽沉積在用作電介質(zhì)的塑料薄膜上。 通常,電介質(zhì)是聚丙烯,由聚合物鏈組成,所述聚合物鏈優(yōu)選在縱向和橫向上取向(對(duì)于雙軸取向的聚丙烯也稱為BOPP)。

 

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這兩種技術(shù)的不同電氣特性源于其中使用的不同材料。實(shí)際鋁電解電容器的能量密度比聚丙烯薄膜電容器高十倍。由于流過電解質(zhì)的離子促進(jìn)了鋁電解電容器中的電流流動(dòng),因此電解質(zhì)的粘度對(duì)ESR值的溫度依賴性具有顯著影響:在低溫下,電解質(zhì)變得更粘稠并且抑制電解質(zhì)的自由運(yùn)動(dòng)。離子,導(dǎo)致更高的ESR值。在溫度高于60°C時(shí),ESR幾乎沒有變化,此外,鋁電解電容器的電容隨著溫度下降的兩位數(shù)百分比而降低。然而薄膜電容器的ESR和電容顯示出很大程度上不受溫度波動(dòng)的影響:整個(gè)溫度范圍內(nèi)的電容僅變化約3~5%,并且ESR值幾乎保持恒定。

這些參數(shù)顯示出與頻率相似的性能:對(duì)于電解電容器,電容和ESR都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的頻率依賴性,而薄膜電容器在技術(shù)上有趣的頻率范圍內(nèi)顯示出幾乎恒定的電容和ESR值,范圍為100 Hz~200 kHz。薄膜電容器提供比e-cap更高的額定電壓:?jiǎn)蝹€(gè)元件的耐壓可高達(dá)1500 V,而e-cap額定電壓限制為650V,各個(gè)電解電容器的電壓(和紋波電流)限制要求多個(gè)電容器串聯(lián)和并聯(lián)連接以構(gòu)建“電容器組”。當(dāng)串聯(lián)連接電解電容器時(shí),有源或無源平衡有利于確保DC鏈路電路電壓在各個(gè)電容器上的均勻分布。 這種額外的努力可能非常有用,因?yàn)橄鄬?duì)較新的“3級(jí)逆變器”拓?fù)渚哂休^低的損耗,較小的中間電路負(fù)載以及具有較高輸出功率和開關(guān)頻率的逆變器的較低的特定成本令人印象深刻地證明了

 

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電解電容器和薄膜電容器被稱為“自我修復(fù)”:電解電容器的介電層中的缺陷通過陽極氧化修復(fù),從電解質(zhì)中消耗氧氣。 然而,薄膜電容器中的缺陷被燒毀并因此電隔離,但是每個(gè)燒損缺陷導(dǎo)致介電薄膜的小損失,即電容的小的減小。鑒于在規(guī)范限制內(nèi)的操作條件,兩種技術(shù)都顯示出“優(yōu)雅”的壽命終止行為,其主要特征是參數(shù)而非災(zāi)難性故障。工作參數(shù)溫度,電壓和紋波電流決定了電解電容器的壽命。 對(duì)于薄膜電容器,溫度,電壓和濕度限制了使用壽命。 紋波電流對(duì)壽命的影響不會(huì)進(jìn)入等式,因?yàn)楸∧る娙萜髦刑貏e低的ESR值導(dǎo)致的自發(fā)熱可忽略不計(jì)。 ESR的典型壽命終止更改限制是兩種技術(shù)的初始ESR值的兩倍或三倍。 薄膜使用壽命結(jié)束時(shí)常見的電容損耗為3%,鋁電解電容為30%。

 


成本是選擇技術(shù)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn):使用鋁電解電容器存儲(chǔ)給定量能量的具體成本明顯低于薄膜電容器(大約三倍)。 另一方面,薄膜電容器的優(yōu)異載流能力在每安培成本方面優(yōu)于電解電容器大約兩倍。 這些顯著差異表明這兩種技術(shù)將來都會(huì)在市場(chǎng)上出現(xiàn)。