電解電容器的發熱分析與冷卻措施
上傳人:楊柏祿/王書堂/陳永真 上傳時間: 2012-04-19 瀏覽次數: 820 |
作者 | 楊柏祿/王書堂/陳永真 |
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單位 | 遼寧工業大學 |
分類號 | TM535 |
發表刊物 | 《電源世界》 |
發布時間 | 2008年 |
1、前言
電解電容器因為其容量大、價格低廉等特點廣泛應用于整流、濾波電路中,在使用中電解電容器的可靠性很高,一般不會發生故障,并且由于其有效的自愈特性而使其工作可靠性大大提高。但是,電路設計上的弊病或者人為的誤操作將會造成電解電容器的早期失效、壓力釋放孔道的破裂、電絕緣遭到破壞、短路、開路等故障。一般來說這些故障都是可以在很大程度上避免,唯有發熱是電解電容器使用中無法避免而且危害至深的因素。電解電容器發熱可以加快電解液的消耗以致干涸,甚至造成電解液的沸騰;還可以降低紋波電流的承受能力,急劇縮短電容器的使用壽命;以及令電解電容器漏電流增大、損耗增加、產生瞬時超溫等危害。因此,發熱是電解電容器使用中不可忽視的因素,在使用中應該確保電容器不應超過其額定工作溫度,盡量避開熱源,必要的時候應該采用有效的措施進行冷卻。下面將詳細介紹電解電容器有關發熱的問題以及對電解電容器其它主要性能的影響和冷卻措施。
2、 電解電容器發熱原因和最大允許溫升
電容器是儲能元件,本不應該有功率損耗,但是等效串聯電阻的存在使得紋波電流在其上面產生了顯著損耗。這部分損耗就會以熱的形式散發出去,引起電容器溫度上升。一般電容器的型號、設計尺寸確定了,ESR隨溫度、頻率的變化規律就確定了,因此如果測得應用電路中的紋波電流就可由ESR上產生的功率損耗估算溫升。這里值得指出的是電解電容器的總溫升實際上是由兩部分溫升組成,一部分是由紋波電流產生的損耗引起的溫升,另一部分是由漏電流損耗引起的,但是后一部分損耗相對比較小,一般可以忽略不計。
電容器發熱引起溫升的危害是嚴重的,因此各個廠家對其最大允許溫升都有嚴格的限制。一般廠家為了用戶使用方便給出了電解電容器工作在特定溫度下的最大允許溫升。額定85℃的大多數電容器類型的最大允許溫升為10℃。額定105℃的一般類型允許5℃的溫升,也就是說核心溫度可以達到110℃。另外,廠家還可能直接給出各型號電解電容器的最大允許溫度。例如CDE各型號最大允許溫度如表1所示。如果廠家沒給出相關的數據,根據紋波電流額定值的定義不難看出,紋波電流額定值與電容器最大允許溫升有關,如果逆向思維,就不難發現由廠家數據手冊中給出的紋波電流額定值和折算系數也可以估算電解電容器最大允許溫升。
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