电解电容器原理与应用

　　本书讲解了先进的电解电容器的基本原理与特性，详尽地分析了电解电容器在反激式变换器、正激式变换器、各种桥式变换器、LLC谐振式变换器和功率因数校正（PFC）电路等开关电源变换器中的工作状态和在逆变弧焊电源、变频器、静止无功发生器（SVG）等功率变换器中的工作状态，给出了典型的电解电容器技术数据。本书适合电解电容器制造工程师，电气、电子工程师，科研人员，电子爱好者，以及高等院校与电容器相关的电类专业学生和教师阅读。

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前言
第1章电解电容器的发展1
1.1电容器的来源1
1.2电解电容器是时代需要的产物2
1.3初的电解电容器3
1.4晶体管电路需要小型电解电容器4
1.5电解电容器封装形式的变化5
1.6电解液的革新7
1.7加强安全性的强制措施7
1.8开关电源让电解电容器飞速发展9
1.9电源适配器需要的电解电容器9
1.10变频器、新型能源与智能电网强有力地助推大型电解电容器的发展10
1.11电子照明给了电解电容器第三次飞速发展的机会11
1.12手机充电器推动了固态电解电容器的发展12
1.13钽电解电容器13
1.14钛电解电容器与“铁电解电容器”的无奈14
1.15革新的制造工艺引领电解电容器性能的提高14
第2章电解电容器基本构造与基础材料及制造工艺16
2.1铝电解电容器的结构16
2.2高纯铝锭与铝箔17
2.3比容与腐蚀箔17
2.4正极箔与介质薄膜的获得：化成19
2.5负极与负极箔20
2.6电解电容器纸与电解液20
2.7铝电解电容器制造过程简介21
第3章电容器基础知识以及对大电容量的需求26
3.1什么是电容量26
3.2什么是电容器26
3.3电容器的物理意义26
3.4平板电容器的电容量28
3.5单相整流滤波需要大电容量电容器28
3.6低频功率电子电路电源旁路需要大电容量电容器29
第4章电解电容器的基本性能分析31
4.1电解电容器分类31
4.2铝电解电容器一般技术数据的原始定义34
4.3电解电容器的外形34
4.4外观与极性标注方式37
4.5电解电容器的参数识别38
4.6电解电容器的电压参数39
4.6.1正极箔化成电压39
4.6.2闪火电压39
4.6.3老化电压40
4.6.4额定电压和工作电压41
4.6.5反向电压41
4.6.6过电压承受能力41
4.7电容量43
4.8损耗因数44
4.8.1损耗因数的定义与测试方法44
4.8.2铝电解电容器的损耗因数与应用的关系45
4.9漏电流45
4.10工作温度范围49
4.11寿命49
第5章电解电容器的新电气性能分析51
5.1电解电容器的等效电路51
5.2等效串联电阻及其特性51
5.2.1等效串联电阻52
5.2.2ESR频率特性52
5.2.3ESR温度特性53
5.3等效串联电感54
5.4电解电容器的阻抗频率特性55
5.4.1导针式电解电容器的阻抗与频率、温度的关系55
5.4.2插脚式电解电容器的阻抗与频率、温度的关系57
5.4.3螺栓式电解电容器的阻抗与频率、温度的关系57
5.4.4电解电容器的阻抗频率特性58
5.4.5小结59
5.5纹波电流承受能力60
5.5.1纹波电流承受能力的由来60
5.5.2纹波电流承受能力60
5.5.3额定纹波电流定义61
5.5.4纹波电流频率特性61
5.5.5纹波电流温度特性62
5.5.6额定纹波电流的本质63
5.6寿命与温度和纹波电流的关系63
5.6.1导针式电解电容器寿命与温度和纹波电流的关系63
5.6.2轴向引线式电解电容器寿命与温度和纹波电流的关系64
5.6.3车规级电解电容器寿命与温度和纹波电流的关系65
5.6.4插脚式电解电容器寿命与温度和纹波电流的关系66
5.6.5螺栓式电解电容器寿命与温度和纹波电流的关系67
5.7ESR的热效应与铝电解电容器的热阻67
第6章高导电聚合物电解电容器性能分析76
6.1高导电聚合物电解电容器的提出76
6.2高导电聚合物固态电解电容器制造过程简述76
6.3固态电解电容器的一般电参数77
6.4阻抗特性81
6.4.1等效串联电阻81
6.4.2阻抗频率特性82
6.5导针位置与ESR的关系83
6.6等效串联电感84
6.7纹波电流86
6.8寿命86
6.8.1固态电解电容器失效的本质86
6.8.2寿命测试条件87
6.8.3寿命特性曲线87
6.8.4加速寿命试验89
6.9负极引出从铝箔到碳箔90
6.10注意事项90
6.11固液混合电解电容器问题的提出92
6.12固液混合电容器性能分析93
第7章钽电解电容器95
7.1钽电解电容器的基本知识95
7.2电压97
7.3电容量99
7.4损耗因数与漏电流100
7.4.1损耗因数100
7.4.2漏电流100
7.5阻抗/等效串联电阻101
7.6等效串联电感104
7.7纹波电流与交流损耗104
7.7.1纹波电流承受能力与温度特性104
7.7.2纹波电流承受能力的频率特性105
7.7.3交流功率损耗105
7.8环境影响107
7.9多正极钽电解电容器107
第8章电解电容器的自身修复功能109
8.1液态铝电解电容器氧化铝膜修复109
8.1.1修复氧化铝膜的原因109
8.1.2常温老化109
8.1.3高温老化110
8.1.4漏电流严重的后果110
8.1.5存储导致漏电流的增加原因111
8.1.6超期放置的电解电容器的问题112
8.1.7应用过程的氧化铝膜修复112
8.2固态铝电解电容器的自愈特性113
8.2.1固态铝电解电容器没有氧化铝膜修复能力113
8.2.2固态铝电解电容器老化的必要性113
8.3钽电解电容器的自愈特性114
第9章反激式开关电源中电解电容器的工作状态与选型115
9.1电解电容器在反激式开关电源中的作用115
9.1.1交流输入电源滤波电路115
9.1.2电解电容器在开关电源中的作用115
9.1.3无压敏电阻、X电容和共模电感的解决方案与弊端116
9.1.430W以下的反激式开关电源中电解电容器的特殊作用118
9.2全电压反激式开关电源中电解电容器的工作状态119
9.2.1整流滤波电容器额定电压的选择119
9.2.2整流滤波电容器需要的电容量120
9.2.3输入整流滤波电容器纹波电流状态分析121
9.2.4来自反激式变换器的纹波电流122
9.2.5整流滤波电容器的真实选择123
9.2.6电解电容器的纹波电流折算系数问题125
9.3单电压反激式开关电源中电解电容器的工作状态125
9.4输出整流滤波电容器的工作状态126
9.5环境温度的影响与寿命要求127
第10章中大功率开关电源中电解电容器的工作状态与选型128
10.1桥式变换器的输入电容器工作模式128
10.2正激式变换器与非对称半桥变换器的输入电容器工作模式130
10.3输出整流器和输出滤波电容器的工作模式130
第11章LLC谐振式变换器中电解电容器的工作状态与选型132
11.1半桥LLC谐振式变换器产生的纹波电流132
11.1.1LLC谐振持续时间占空比为0.2时直流母线电容器纹波电流分析132
11.1.2LLC谐振持续时间占空比为0.25时直流母线电容器纹波电流分析133
11.2LLC全桥谐振变换器产生的纹波电流133
11.2.1LLC谐振持续时间占空比为0.2时直流母线电容器纹波电流分析134
11.2.2LLC谐振持续时间占空比为0.25时直流母线电容器纹波电流分析134
11.2.3准全谐振桥式变换器产生的纹波电流135
11.2.4小结136
11.3单路LLC变换器输出电容器的纹波电流136
11.3.1LLC谐振持续时间占空比为0时输出电容器纹波电流分析136
11.3.2LLC谐振持续时间占空比为0.2时输出电容器纹波电流分析137
11.3.3LLC谐振持续时间占空比为0.25时输出电容器纹波电流分析137
第12章单相功率因数校正中的电解电容器工作状态分析138
12.1功率因数校正问题的提出138
12.2变化的输入功率函数与平稳的输出功率函数之间的矛盾与融合139
12.3应用多的升压型功率因数校正电路工作状态分析140
12.4小电容量141
12.5电流连续模式下支撑电容器纹波电流分析142
12.6采用85~264V国际通用电压时电流连续模式下支撑电容器纹波电流分析143
12.7电流临界模式下支撑电容器纹波电流分析146
12.8本章总结148
第13章逆变弧焊与逆变电阻焊电源150
13.1逆变弧焊电源工作模式150
13.2简易型单相窄电压交流电输入的逆变弧焊电源中电解电容器工作模式151
13.3简易型单相交流电超宽电压输入的逆变弧焊电源中电解电容器工作模式152
13.4简易逆变弧焊电源的直流母线电压跌落分析154
13.5三相交流电输入的逆变弧焊电源中电解电容器工作模式155
13.6逆变电阻焊电源工作模式160
13.7逆变电阻焊电源直流母线需要的小电容量161
13.8单相交流电输入的逆变电阻焊电源中电解电容器工作模式162
13.9三相交流电输入的逆变电阻焊电源中电解电容器工作模式162
13.9.1小电容量选择依据162
13.9.2纹波电流分析163
第14章变频器与三相SPWM逆变器中电解电容器的工作状态与选型165
14.1电解电容器在变频器中的作用165
14.2变频器中直流母线电容器额定电压的确定165
14.3三相380V输入的变频器的小电容量的确定166
14.4变频器整流滤波产生的纹波电流168
14.5变频器的逆变器产生的纹波电流169
14.6流入直流母线电容器的总纹波电流170
14.7电解电容器在变频器中实际的选择及依据171
14.8其他三相SPWM逆变器产生的纹波电流173
14.9三相有源整流电路175
第15章导针式电解电容器实际数据实例179
15.1与时俱进的电解电容器数据179
15.2导针式电解电容器CD03系列数据180
15.3导针式电解电容器CD110系列数据182
15.4导针式电解电容器CD285系列数据188
15.5CD26HS系列细长型电解电容器数据195
15.6国产小高压、高温、长寿命电解电容器CD11GA系列数据198
15.7导针式电解电容器弯脚203
第16章插脚式电解电容器实际数据实例210
16.1插脚式电解电容器封装形式210
16.2CD293插脚式电解电容器数据215
16.3CD29H系列插脚式电解电容器数据225
16.4CD29L系列插脚式电解电容器数据229
第17章螺栓式电解电容器实际数据实例235
17.1CD135系列螺栓式电解电容器数据235
17.2CD139系列螺栓式电解电容器数据243
17.3CD138S系列螺栓式电解电容器数据247
17.4CDVT系列螺栓式电解电容器数据251
第18章固态铝电解电容器与固液混合铝电解电容器数据实例255
18.1HEN系列固态电解电容器数据255
18.2HPNA系列固态电解电容器数据257
18.3HPF系列固态电解电容器数据259
18.4HVX系列固态铝电解电容器数据263
18.5HVF系列固态铝电解电容器数据265
18.6HPA系列叠片固态电解电容器数据268
18.7HPLA/HPVA系列固液混合铝电解电容器数据271
18.8HT系列小型固态铝电解电容器数据274
18.9ZY系列超小型固态铝电解电容器数据275
第19章轴向引线和“皇冠”封装铝电解电容器278
19.1电解电容器的耐振性能需求278
19.2CDA226/CDC226系列电解电容器数据280
参考文献282