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铝电解电容鼓包的原理和参数变化解析

Author:Haimen Sancon Electronics Co.Ltd Click:


对经常使用铝电解电容的研发同学们而言,在错综复杂的客户需求内,在各种条件制约的环境中,构建的电子线路中的铝电解偶尔会发生鼓包失效的情况。虽然对于电容而言,防爆阀的开启本身是一种安全措施,用于产品的异常情况下的保护防止产生碎片飞溅导致更大问题,但是一旦发现电容器的鼓包开阀还是会有一些困扰。今天就从基础原理来解释鼓包的机理和电容的参数变化对电路的影响。



(图为失效后鼓包的电容防爆阀开启场景,深色部分为溢出的电解液干燥后残留)

从电容器的结构看,铝电解电容器大体上是一个由正极和负极铝箔以及浸渍饱满电解液的电解纸等部件被铝壳和胶塞封闭起来的器件。



内部空余空间狭小,唯一可以在内部产生大量气体的是电解液,所以,铝电解一旦遇到故障或者外部影响,超过了电容性能的耐受范围,电解液就会因为热效应而沸腾汽化,最终导致内部压力过高而开阀。



防爆阀是铝电解电容整体结构的唯一薄弱点,设计上就是为了内部压力过高的时候,需要稳定的开阀,所以就用模具在铝壳上刻印了凹陷的线条来作为压力释放阀,有各种不同的图案,本质没有太大区别,主要是实际的释放压力大小和释放稳定性是否可靠。



当电容开始鼓包的时候原因有很多,起因一般是负荷过重,以及温度太高,导致了电解液的蒸发量变大,内部压力变高。内部电解液的性能劣化,化成箔的氧化膜性能被衰减,

主要参数变化如下:



可见鼓包和开阀对电容的伤害还是非常大的,所以一般在日常开发和试验中,发现有鼓包和开阀,请务必替换掉已失效产品,换上新鲜的产品重新测试。如有更多需求,请及时于厂家取得联系,获取更适合的产品或者改善使用方案来避免此类鼓包事件。

   

附录1:电容的使用注意事项。

1、铝电解电容器为两极性结构(参见电容器体上的标志),安装时需注意极性,不得装反。交流电或反向电压的应用可能会导致短路或损坏电容器:交流电路中的极性可能会出现反向或无法确定,因此双极性电容器不适用于交流应用。

2、加载至电容器终端的直流电压不得超过其额定工作电压,否则将导致漏电流迅速增加,并因此损坏电容器,甚至导致短路及明火。为延迟产品使用寿命,建议以70-80%的额定电压使用电容器。

3、加载至电容器的纹波电流必须在允许范围内,如超载,将致使电容器过热及电气性能受损,机器损坏甚至导致明火。请注意,纹波电压和直流工作电压峰值的总和不得超过额定直流电压。

4、电容器必须在其工作温度容许范围内使用。室温工作条件可延长使用寿命。

5、壳体直径大于等于8mm的电容器均配有一个安全阀。在焊片铝电解电容器中,安全阀通常位于壳体底部,螺栓铝电解电容器通常位于电容器的引出端面(盖板上)。该阀周围需要保留足够的空间,以保持最佳工作状态。推荐尺寸有以下几种:d=18~35mm时保留3mm以上空间;d=40mm或以上时,保留5mm以上空间。

6、当电容器内部压力过高时,气体将通过安全阀释放,导致安全阀周围出现气态液体,该液体并非泄漏的电解液。

7、安装电容器于电路板时,注意安全阀不要面朝下,切勿在安全阀附近走任何金属或电路。但侧卧安装螺螺栓铝电解电容时,要确保负极在正极的下方;不要反转电压。否则可能会导致压力过大、电解液发生大量泄漏并有可能导致短路甚至明火。

8、电容器应在常温及非酸性、非碱性的正常湿度环境中存放。如暴露于高温,例如在直射阳光下,会降低其使用寿命。如在酸性或碱性环境中存放,将会影响引线的可焊性。

9、经过长期存储,铝电解电容器的漏电流可能会增加。因此,在使用前,必须施加6-8小时的额定工作电压进行化成。10、手工焊接:a、必须在规定的条件下进行。温度:350℃;烙铁使用时间:3秒。b、确保烙铁不会碰到电容器本体的任何部位。

11、在引线和终端处切勿用力过度。在电容器焊至PCB板后,请勿移动电容器或通过紧握电容器来移动PCB板。请遵守以下规则,以防给电容器造成过大压力:a、在焊接后,请勿倾斜或弯曲电容器。b、确保产品引出线间距与PCB板上焊接点位间距匹配。

12、铝质壳体与阴极并未隔离,因此请勿在PCB板上的铝电容器下放置任何导体,否则可能会导致短路。开关电源用电容器的壳体和顶端设有一个耐高压热收缩套管,可确保使用安全。

13、壳体直径超14mm的电容器的引线不可用于固定。

14、电容器碰到水、盐水、油及其他具有导电性的液体,或在结露状态下使用的话会导致故障。电容器请避免在附有液体的环境下使用。使用前要搽干净并烤干。

15、请勿在含有硫化氢、亚硝酸、亚硫酸、氯、溴等卤化合物的气体、氨等有害气体的环境下使用或放置。上述气体如果侵入到电容器内的话会导致腐蚀。进出口时使用的熏蒸处理、杀虫剂喷雾也会导致腐蚀,因此请避免。

16、不能放置在臭氧、紫外线以及放射线照射的地方。

17、请勿使用于震动或冲击过度的场所,如电容器自由落下,会立即导致漏电增加等问题。


铝电解电容鼓包的原理和参数变化解析
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