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事實上其它種類的貼片電解電容,例如鋁固體聚合物電容的制造方法也和它類似,只是陰極采用的材料不是電解液,而是固體聚合物等等。
貼片鋁電解液電容是顯卡上最常見的電容 貼片鋁電解液電容的制造過程包括九個步驟,我們就按順序逐一為大家講解:
第一步:鋁箔的腐蝕。
假如拆開一個鋁電解液電容的外殼,你會看到里面是若干層鋁箔和若干層電解紙,鋁箔和電解紙貼附在一起,卷繞成筒狀的結(jié)構(gòu),這樣每兩層鋁箔中間就是一層吸附了電解液的電解紙了。 因此首先我們談談鋁箔的制造方法。為了增大鋁箔和電解質(zhì)的接觸面積,電容中的鋁箔的表面并不是光滑的,而是經(jīng)過電化腐蝕法,使其表面形成凹凸不平的形狀,這樣能夠增大7~8倍的表面積。普通鋁箔一平方米的價格在10元人民幣左右,而經(jīng)過這道工藝之后,它的價格將升到40~50元/平米。
電化腐蝕的工藝是比較復雜的,其中涉及到腐蝕液的種類、濃度、鋁箔的表面狀態(tài)、腐蝕的速度、電壓的動態(tài)平衡等等。我們國家目前在這方面的制造工藝還不夠成熟,因此用于制造電容的經(jīng)過電化腐蝕的鋁箔目前還主要依賴進口。
第二步:氧化膜形成工藝。 鋁箔經(jīng)過電化腐蝕后,就要使用化學辦法,將其表面氧化成三氧化二鋁——也就是鋁電解電容的介質(zhì)。在氧化之后,要仔細檢查三氧化二鋁的表面,看是否有斑點或者龜裂,將不合格的排除在外。
第三步:鋁箔的切割。 這個步驟很容易理解。就是把一整塊鋁箔,切割成若干小塊,使其適合電容制造的需要。
第四步:引線的鉚接。 電容外部的引腳并不是直接連到電容內(nèi)部,而是通過內(nèi)引線與電容內(nèi)部連接的。因此,在這一步當中我們就需要將陽極和陰極的內(nèi)引線,與電容的外引線通過超聲波鍵合法連接在一起。外引線通常采用鍍銅的鐵線或者氧化銅線以減少電阻,而內(nèi)引線則直接采用鋁線與鋁箔直接相連。大家注意這些小小的步驟無一不對精密加工要求很高。
第五步:電解紙的卷繞。 電容中的電解液并非直接灌進電容,呈液態(tài)浸泡住鋁箔,而是通過吸附了電解液的電解紙與鋁箔層層貼合。這當中,選用的電解紙與普通紙張的配方有些不同,是呈微孔狀的,紙的表面不能有雜質(zhì),否則將影響電解液的成分與性能。而這一步,就是將沒有吸附電解液的電解紙,和鋁箔貼在一塊,然后卷進電容外殼,使鋁箔和電解紙形成類似"101010"的間隔狀態(tài)。
第六步:電解液的浸漬。 當電解紙卷繞完畢之后,就將電解液灌進去,使電解液浸漬到電解紙上。隨著電解液配方的改進以及電解紙制造技術(shù)的提升,如今鋁電解液電容的ESR值也逐漸得以提升,變成以前的若干分之一。
第七步:裝配。 這一步就是將電容外面的鋁殼裝配上,同時連接外引線,電容到這時已經(jīng)基本成型了。
第八步:卷邊。 如果是那種"包皮"電容,就需要經(jīng)過這一步,將電容外面包覆的PVC膜套在電容鋁殼外面。不過如今使用PVC膜的電容已經(jīng)越來越少,主要原因在于這種材料并不符合環(huán)保的趨勢,而和性能表現(xiàn)沒有太大關系。
第九步:組合裝配。 如果是直插封裝,就不需要經(jīng)過這步 這是貼片鋁電解電容制造的最后一步。這一步就是將SMT貼片封裝工藝所需要的黑色塑料底板元件裝在電容底部。對元件的要求,首先是密封效果要好;第二是耐熱性能要好;第三還要具備耐化學性,不能和電容內(nèi)部的電解液一類物質(zhì)產(chǎn)生化學反應。這塊小塑料板叫做"端子板",其制造精度要求是非常高,因為一旦大小不合適,要么影響電容的密封性(過小)。

在熟知電容的制造全過程，了解了電容的基本構(gòu)造和原理之后，我們就將面臨一個新的問題——如何從參數(shù)上判斷電容品質(zhì)的好壞?只有掌握了這一方法，我們才能以不變應萬變，即使對電容的種類和品牌本身不了解，也能通過幾個參數(shù)迅速判斷出其性能檔次。 關于電容的參數(shù)，我們將其分為"看得到的"和"看不到的"。所謂"看得到的"，就是印在電容表面的一些基本參數(shù)，這些參數(shù)在我們看到一顆電容之后往往可以直接得知。例如電容的容量(比如"470μF"等等)、容量偏差范圍、耐溫范圍、電壓值(比如"16V")。 所謂"看不到的"參數(shù)，就是我們需要根據(jù)電容的型號來查詢的參數(shù)。例如我們常說的ESR值，如今已成為區(qū)別電容性能的重要參數(shù)，而我們在電容上是看不到這個參數(shù)的，我們得去相關的網(wǎng)站通過電容的型號來查詢。類似的參數(shù)還有不少，其中包括如下一些:

1、ESR值;

2、能夠耐受的漣波電流值;

3、溫度特性;

4、損耗角的正切(TAN)，相當于無功功率和有功功率的比值，這個值跟電容的品質(zhì)以及發(fā)熱量有關系，這個值越小電容性能越好。

5、漏電流值:無論絕緣體多大，總是會有細微的電流漏過電容，這個值則代表具體漏過的多少。 此外，ESL特性也是電容的性能指標之一。但是隨著電容技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的高檔電解電容，其ESL特性一般都很好，到10MHz、20MHz以上的時候往往才能體現(xiàn)出區(qū)別，因此也就失去了比較的意義。 電容ESR的意義 ESR緣何重要? 首先來說ESR。ESR是高頻電解電容里面最重要的性能參數(shù)，很多電子元器件都強調(diào)"LOW ESR"這一性能特征，也就是ESR值很小的意思。那么，我們?nèi)绾握�確理解LOW ESR的實際意義呢?由于現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展，供應給硬件的電壓正呈現(xiàn)越來越低的趨勢，例如INTEL、AMD的最新款CPU，電壓均小于2V，相比以前動輒3、4V的電壓要低得多。但是，另一方面這些芯片由于晶體管和頻率爆增，需求的功耗卻是有增無減，因此按P=UI的公式來計算，這些設備對電流的要求就越來越高了。

例如兩顆功耗同樣是70W的CPU，前者電壓是3.3V，后者電壓是1.8V。那么，前者的電流就是I=P/U=70W/3.3V大約在21.2A左右。而后者的電流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，達到了前者的近一倍。在通過電容的電流越來越高的情況下，假如電容的ESR值不能保持在一個較小的范圍，那么就會產(chǎn)生比以往更高的漣波電壓(理想的輸出直流電壓應該是一條水平線，而漣波電壓則是水平線上的波峰和波谷)。 此外，即使是相同的漣波電壓，對低電壓電路的影響也要比在高電壓情況下更大。例如對于3.3V的CPU而言，0.2V漣波電壓所占比例較小，還不足以形成致命的影響，但是對于1.8V的CPU而言，同樣是0.2V的漣波電壓，其所占的比例就足以造成數(shù)字電路的判斷失誤。 那么ESR值與漣波電壓的關系何在呢?我們可以用以下公式表示: V=R(ESR)×I 這個公式中的V就表示漣波電壓，而R表示電容的ESR，I表示電流�？梢钥吹�，當電流增大的時候，即使在ESR保持不變的情況下，漣波電壓也會成倍提高，采用更低ESR值的電容是勢在必行。這就是為什么如今的板卡等硬件設備上所用的電容，越來越強調(diào)LOW ESR的緣故。上圖就是一個典型的濾波電路。其中的SW IC相當開關電源，將輸入的5V直流電轉(zhuǎn)換為3.3V直流電。而電路的L/C部分則構(gòu)成電路的低通濾波器，目的就是盡量濾去直流電中的漣波電壓。
而上圖的表格則表明了，在L/C部分使用不同種類電容的情況下，這個電路中漣波電壓的表現(xiàn)情況�？梢钥闯�，具有LOW ESR性能的鋁固體聚合物導體電容(左邊)，其消除漣波電壓的性能最強，鉭二氧化錳電容(右邊)性能次之，鋁電解液電容(中間)表現(xiàn)最差。同時最后的數(shù)值還將受溫度影響，這點我們還將在后面詳細說明。 溫度與電容性能的密切關系 電容的性能并非一成不變，而是會受到環(huán)境的影響，而對電容影響最大的就是溫度。而在不同種類的電容當中，采用電解液作為陰極材質(zhì)的電容例如鋁電解液電容，受溫度影響又最為明顯。因為在不同種類的陰極，例如電解液、二氧化錳、固體聚合物導體當中，只有電解液采用離子導電方式，而其余幾種均采用電子導電方式。對于離子導電而言，溫度越高，其離子活動越強，電離程度也越強。因此，在溫度不超過額定限度的前提下，電解液電容在高溫狀態(tài)下的性能要比低溫狀態(tài)下更好。 上圖代表25攝氏度下，三種電容降低漣波電壓的能力(電路可以以上一章節(jié)中的電路圖為參考)。其中第一個表格所使用的OSCON SVP鋁固體聚合物導體電容(1顆，100μF，ESR=40毫歐姆))，第二個表格所使用的是低阻抗鋁電解液電容(3顆并聯(lián))，第三個表格使用的是低阻抗鉭電容(2顆并聯(lián))。
從表格中可以看出，在25攝氏度的常溫狀態(tài)下，三者所產(chǎn)生的漣波電壓分別是22.8/23.8/24.8mV。也就是說，1顆鋁固體聚合物導體電容，在25攝氏度下降低漣波電壓的能力，大致相當于2顆鉭電容和3顆鋁電解液電容。 上圖同樣是這三種電容，同一電路，在70攝氏度下降低漣波電壓的表現(xiàn)。可以看出，鋁固體聚合物導體電容和鉭電容的性能改變都不大，依然保持在24~25mV左右，但是3顆鋁電解液電容并聯(lián)下的漣波電壓降低到了16.4mV，這時只需要并聯(lián)兩顆這種電容，即可達到25攝氏度狀態(tài)下的25mV左右水平，其性能提升巨大。 下面我們就要看低溫環(huán)境下這三種電容的表現(xiàn)了。上圖是在零下20攝氏度下三種電容的成績�？梢钥闯�，在低溫環(huán)境下，鋁電解液電容的性能降低得非常厲害。3顆并聯(lián)狀態(tài)下的漣波電壓由25攝氏度下的23.8mV猛增到了57.6mV。要將漣波電壓降低到和25攝氏度相同的數(shù)值，需要并聯(lián)7顆這種電容。相比之下我們還能看出，鋁固體聚合物導體電容和鉭電容的性能，無論是在25度、70度還是-20度環(huán)境下，其波動都不大。 從以上分析我們不難看出，鋁電解液電容的ESR值受溫度影響是極其明顯的。上面的圖表則直接畫出了不同種類電容，在不同溫度狀態(tài)下的ESR曲線。其中鋁電解液電容(藍色線)隨溫度(Y軸)的增加，ESR值(X軸)降低明顯。而鋁固體聚合物導體電容(紫色線)和鉭電容(綠色線)以及高檔陶瓷電容(紅色線)則近似于直線，其ESR值受溫度影響不大。而普通陶瓷電容(粉紅線)則受溫度影響較大。 這里需要說明的是，上表中用做比較的鋁固體聚合物導體電容，其容量較小(只有100μF)，而且ESR并不太低(40毫歐)。如換上大容量，ESR更低的同類產(chǎn)品，最終性能表現(xiàn)將更加突出。

2貼片鋁電解電容容量及電壓表

0.47uf:(50V 63V)

1uf:(50V 63V 100V)

2.2uf:(50V 63V 100V)

3.3uf:(35V 50V 63V 100V)

4.7uf:(25V 35V 50V 63V 100V)

10uf:(16V 25V 35V 50V 63V 100V)

22uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 100V)

33uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 100V)

47uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V 100V)

100uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V 63V)

150uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V)

220uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V 50V)

330uf:(6.3V 10V 16V 25V 35V)

70uf:(6.3V 10V 16V 25V)

680uf:(6.3V 10V 16V)

1000uf:(6.3V 10V 16V)

1500uf:(6.3V)

技術(shù)性能

貼片鋁電解電容

RVT系列-寬溫度品-105℃-1000小時

特點:

A、工作溫度范圍寬(-55℃~+105℃),105℃標準品

B、適用于高密度組裝

C、性能穩(wěn)定、可靠性高

D榮譽指令已對應完畢

主要技術(shù)性能:

使用溫度范圍:-55℃~+105℃

額定電壓范圍:6.3V-100V DC

標稱電容量范圍:0.47-1500uf

標準電容量允許偏差:±20%(120Hz,20℃

漏電流(20℃):1≤0.01CrUr(uA)或3uA取較大者(2分鐘)

耐久性:+105℃施加額定電壓1000小時，恢復16小時后，電容器應滿足下要求

1、電容量變化率≤±30%初始值為內(nèi)

2、漏電流值≤初始規(guī)定值

3、損耗角正確值≤±300%初始規(guī)定值

高溫存儲:+105℃，1000小時，恢復16小時后，電容器應滿足下要求

1、電容量變化率≤±30%初始值為內(nèi)

2、漏電流值≤2倍初始規(guī)定值

3、損耗角正確值≤±300%初始規(guī)定值

耐焊接熱:在250℃的條件下，電容器應在熱板上保持30秒，然后從熱板上取出電容器，讓其在溫室下恢復，電容器應滿足一下要求。

1、電容量變化率≤±10%初始值為內(nèi)

2、漏電流值≤初始規(guī)定值

3、損耗角正確值≤初始規(guī)定值

尺寸及封裝

4*5.4mm 一盤2000個

5*5.4mm 一盤1000個

6.3*5.4mm 一盤1000個

6.3*7.7mm 一盤1000個

8*6.5mm 一盤1000個

8*10.2mm 一盤 500個

10*10.2mm 一盤 500個

12.5*13.5mm一盤 200個

16*16.5mm一盤 125個

16*21.5mm一盤75個

貼片鋁電解電容的兩個電極分別接在電源的正、負極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓,我們說貼片鋁電解電容儲存了電荷。貼片鋁電解電容極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個過程稱為貼片鋁電解電容的充電。充好電的貼片鋁電解電容兩端有一定的電壓。貼片鋁電解電容儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為貼片鋁電解電容的放電。

貼片鋁電解電容降壓原理

阻容降壓原理圖工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50Hz的工頻條件下,一個1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當220V的交流電壓加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA,但在電容器上并不產(chǎn)生功耗,因為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據(jù)這個特點,我們?nèi)绻�在一個1uF的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。

例如,我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯(lián),在接到220V/50Hz的交流電壓上,燈泡被點亮,發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA,它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上,燈泡同樣會被點亮,而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此,電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負載兩端電壓的角色。

采用電容降壓時應注意以下幾點:

1、根據(jù)負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當?shù)碾娙?而不是依據(jù)負載的電壓和功率。

2、限流貼片鋁電解電容必須采用無極性電容,絕對不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。

3、電容降壓不能用于大功率條件,因為不安全。

4、電容降壓不適合動態(tài)負載條件。

5、同樣,電容降壓不適合容性和感性負載。

6、當需要直流工作時,盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流, 因為全波整流產(chǎn)生浮置的地,并在零線和火線之間產(chǎn)生高壓,造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負載的條件。

器件選擇

1、電路設計時,應先測定負載電流的準確值,然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降壓電容C1向負載提供的電流Io,實際上是流過C1的充放電電流Ic。C1容量越大,容抗Xc越小,則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當負載電流Io小于C1的充放電電流時,多余的電流就會流過穩(wěn)壓管,若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀。

2、為保證C1可靠工作,其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。

3、泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。