本書講解了先進的電解電容器的基本原理與特性，詳盡地分析了電解電容器在反激式變換器、正激式變換器、各種橋式變換器、LLC諧振式變換器和功率因數(shù)校正（PFC）電路等開關電源變換器中的工作狀態(tài)和在逆變弧焊電源、變頻器、靜止無功發(fā)生器（SVG)等功率變換器中的工作狀態(tài),給出了典型的電解電容器技術數(shù)據。
本書適合電解電容器制造工程師，電氣、電子工程師，科研人員，電子愛好者，以及高等院校與電容器相關的電類專業(yè)學生和教師閱讀。
電容器是電子電路不可或缺的元件，在很多電氣設備中也能看到電容器的存在。我們的日常生活離不開電子電路，當然也離不開電容器。
電子技術的發(fā)展催促著電容器的發(fā)展。交流輸電方式成為電網的供電方式，而電子電路需要直流電，因此需要將交流電網的供電轉換為直流電。交流電的能量函數(shù)是時變的，直流電的能量函數(shù)是恒定的，在一個交流電周期，交流電的能量與直流電的能量可以相等，如1000W交流電和直流電功率在一個工頻電源周期的能量為20J。但是，交流電轉換成直流電過程中的瞬時能量是不相等的，破壞了能量守恒定律。如果完成交流電向直流電的轉換，需要有一個能量緩沖裝置或元件。簡單的能量緩沖裝置或元件就是電容器。
由于交流市電僅為50Hz或60Hz，交流電轉換為直流電的過程需要很大的電容量來滿足緩沖能量的需求，與此同時還要具有經濟、體積小的特點，電解電容器應運而生。
時至今日，電子技術無處不在，如各類家電、手機、計算機，甚至照明也進入了電子化。電解電容器也隨之進入人們生活的每一個角落，電解電容器的應用場景也越來越多。
對電解電容器性能的要求不再僅僅是早期的電容量、額定電壓、漏電流、損耗因數(shù)4項指標，根據不同的應用場景提出了等效串聯(lián)電阻（ESR）、紋波電流、工作溫度范圍、壽命、耐久性等性能需求。
進一步的要求有：電解電容器的等效串聯(lián)電感（ESL）、頻率特性曲線、阻抗-頻率特性曲線、壽命與溫度以及紋波電流的特性曲線、紋波電流的頻率折算系數(shù)和溫度折算系數(shù)。因此，電解電容器需要根據不用的應用場景給出合適的性能與價格的折中。
根據應用場景的不同，對電解電容器性能需求也不同。一般用途型電解電容器通常為85℃/2000h或105℃/2000h，如CD110系列產品、CD29系列產品、CD135系列產品。這個水平的電解電容器對100kHz性能沒有特殊要求，即便如此，也可以滿足大多數(shù)對價格敏感的電子電路的要求。對于現(xiàn)在國內電解電容器制造水平，85℃/2000h產品是電解電容器制造入門級產品，低于這個水平的產品無法進入國內電解電容器應用市場。
開關電源的密閉外殼要求電解電容器具有105℃/2000h以上的壽命，如105℃/6000~10000h。
光伏逆變應用的電解電容器則希望有45℃/20年的壽命。
LED的工作條件惡劣，需要體積小且125℃以上的工作溫度和至少3000h壽命的電解電容器。
智能手機充電器要求充電電流至少2A，液態(tài)電解電容器無法滿足此要求，需要可以承受高紋波電流的固態(tài)鋁電解電容器，這也是近十年來固態(tài)鋁電解電容器發(fā)展的動力。
前言
第1章電解電容器的發(fā)展1
1.1電容器的來源1
1.2電解電容器是時代需要的產物2
1.3初的電解電容器3
1.4晶體管電路需要小型電解電容器4
1.5電解電容器封裝形式的變化5
1.6電解液的革新7
1.7加強安全性的強制措施7
1.8開關電源讓電解電容器飛速發(fā)展9
1.9電源適配器需要的電解電容器9
1.10變頻器、新型能源與智能電網強有力地助推大型電解電容器的發(fā)展10
1.11電子照明給了電解電容器第三次飛速發(fā)展的機會11
1.12手機充電器推動了固態(tài)電解電容器的發(fā)展12
1.13鉭電解電容器13
1.14鈦電解電容器與“鐵電解電容器”的無奈14
1.15革新的制造工藝引領電解電容器性能的提高14
第2章電解電容器基本構造與基礎材料及制造工藝16
2.1鋁電解電容器的結構16
2.2高純鋁錠與鋁箔17
2.3比容與腐蝕箔17
2.4正極箔與介質薄膜的獲得：化成19
2.5負極與負極箔20
2.6電解電容器紙與電解液20
2.7鋁電解電容器制造過程簡介21
第3章電容器基礎知識以及對大電容量的需求26
3.1什么是電容量26
3.2什么是電容器26
3.3電容器的物理意義26
3.4平板電容器的電容量28
3.5單相整流濾波需要大電容量電容器28
3.6低頻功率電子電路電源旁路需要大電容量電容器29
第4章電解電容器的基本性能分析31
4.1電解電容器分類31
4.2鋁電解電容器一般技術數(shù)據的原始定義34
4.3電解電容器的外形34
4.4外觀與極性標注方式37
4.5電解電容器的參數(shù)識別38
4.6電解電容器的電壓參數(shù)39
4.6.1正極箔化成電壓39
4.6.2閃火電壓39
4.6.3老化電壓40
4.6.4額定電壓和工作電壓41
4.6.5反向電壓41
4.6.6過電壓承受能力41
4.7電容量43
4.8損耗因數(shù)44
4.8.1損耗因數(shù)的定義與測試方法44
4.8.2鋁電解電容器的損耗因數(shù)與應用的關系45
4.9漏電流45
4.10工作溫度范圍49
4.11壽命49
第5章電解電容器的新電氣性能分析51
5.1電解電容器的等效電路51
5.2等效串聯(lián)電阻及其特性51
5.2.1等效串聯(lián)電阻52
5.2.2ESR頻率特性52
5.2.3ESR溫度特性53
5.3等效串聯(lián)電感54
5.4電解電容器的阻抗頻率特性55
5.4.1導針式電解電容器的阻抗與頻率、溫度的關系55
5.4.2插腳式電解電容器的阻抗與頻率、溫度的關系57
5.4.3螺栓式電解電容器的阻抗與頻率、溫度的關系57
5.4.4電解電容器的阻抗頻率特性58
5.4.5小結59
5.5紋波電流承受能力60
5.5.1紋波電流承受能力的由來60
5.5.2紋波電流承受能力60
5.5.3額定紋波電流定義61
5.5.4紋波電流頻率特性61
5.5.5紋波電流溫度特性62
5.5.6額定紋波電流的本質63
5.6壽命與溫度和紋波電流的關系63
5.6.1導針式電解電容器壽命與溫度和紋波電流的關系63
5.6.2軸向引線式電解電容器壽命與溫度和紋波電流的關系64
5.6.3車規(guī)級電解電容器壽命與溫度和紋波電流的關系65
5.6.4插腳式電解電容器壽命與溫度和紋波電流的關系66
5.6.5螺栓式電解電容器壽命與溫度和紋波電流的關系67
5.7ESR的熱效應與鋁電解電容器的熱阻67
第6章高導電聚合物電解電容器性能分析76
6.1高導電聚合物電解電容器的提出76
6.2高導電聚合物固態(tài)電解電容器制造過程簡述76
6.3固態(tài)電解電容器的一般電參數(shù)77
6.4阻抗特性81
6.4.1等效串聯(lián)電阻81
6.4.2阻抗頻率特性82
6.5導針位置與ESR的關系83
6.6等效串聯(lián)電感84
6.7紋波電流86
6.8壽命86
6.8.1固態(tài)電解電容器失效的本質86
6.8.2壽命測試條件87
6.8.3壽命特性曲線87
6.8.4加速壽命試驗89
6.9負極引出從鋁箔到碳箔90
6.10注意事項90
6.11固液混合電解電容器問題的提出92
6.12固液混合電容器性能分析93
第7章鉭電解電容器95
7.1鉭電解電容器的基本知識95
7.2電壓97
7.3電容量99
7.4損耗因數(shù)與漏電流100
7.4.1損耗因數(shù)100
7.4.2漏電流100
7.5阻抗/等效串聯(lián)電阻101
7.6等效串聯(lián)電感104
7.7紋波電流與交流損耗104
7.7.1紋波電流承受能力與溫度特性104
7.7.2紋波電流承受能力的頻率特性105
7.7.3交流功率損耗105
7.8環(huán)境影響107
7.9多正極鉭電解電容器107
第8章電解電容器的自身修復功能109
8.1液態(tài)鋁電解電容器氧化鋁膜修復109
8.1.1修復氧化鋁膜的原因109
8.1.2常溫老化109
8.1.3高溫老化110
8.1.4漏電流嚴重的后果110
8.1.5存儲導致漏電流的增加原因111
8.1.6超期放置的電解電容器的問題112
8.1.7應用過程的氧化鋁膜修復112
8.2固態(tài)鋁電解電容器的自愈特性113
8.2.1固態(tài)鋁電解電容器沒有氧化鋁膜修復能力113
8.2.2固態(tài)鋁電解電容器老化的必要性113
8.3鉭電解電容器的自愈特性114
第9章反激式開關電源中電解電容器的工作狀態(tài)與選型115
9.1電解電容器在反激式開關電源中的作用115
9.1.1交流輸入電源濾波電路115
9.1.2電解電容器在開關電源中的作用115
9.1.3無壓敏電阻、X電容和共模電感的解決方案與弊端116
9.1.430W以下的反激式開關電源中電解電容器的特殊作用118
9.2全電壓反激式開關電源中電解電容器的工作狀態(tài)119
9.2.1整流濾波電容器額定電壓的選擇119
9.2.2整流濾波電容器需要的電容量120
9.2.3輸入整流濾波電容器紋波電流狀態(tài)分析121
9.2.4來自反激式變換器的紋波電流122
9.2.5整流濾波電容器的真實選擇123
9.2.6電解電容器的紋波電流折算系數(shù)問題125
9.3單電壓反激式開關電源中電解電容器的工作狀態(tài)125
9.4輸出整流濾波電容器的工作狀態(tài)126
9.5環(huán)境溫度的影響與壽命要求127
第10章中大功率開關電源中電解電容器的工作狀態(tài)與選型128
10.1橋式變換器的輸入電容器工作模式128
10.2正激式變換器與非對稱半橋變換器的輸入電容器工作模式130
10.3輸出整流器和輸出濾波電容器的工作模式130
第11章LLC諧振式變換器中電解電容器的工作狀態(tài)與選型132
11.1半橋LLC諧振式變換器產生的紋波電流132
11.1.1LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.2時直流母線電容器紋波電流分析132
11.1.2LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.25時直流母線電容器紋波電流分析133
11.2LLC全橋諧振變換器產生的紋波電流133
11.2.1LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.2時直流母線電容器紋波電流分析134
11.2.2LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.25時直流母線電容器紋波電流分析134
11.2.3準全諧振橋式變換器產生的紋波電流135
11.2.4小結136
11.3單路LLC變換器輸出電容器的紋波電流136
11.3.1LLC諧振持續(xù)時間占空比為0時輸出電容器紋波電流分析136
11.3.2LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.2時輸出電容器紋波電流分析137
11.3.3LLC諧振持續(xù)時間占空比為0.25時輸出電容器紋波電流分析137
第12章單相功率因數(shù)校正中的電解電容器工作狀態(tài)分析138
12.1功率因數(shù)校正問題的提出138
12.2變化的輸入功率函數(shù)與平穩(wěn)的輸出功率函數(shù)之間的矛盾與融合139
12.3應用多的升壓型功率因數(shù)校正電路工作狀態(tài)分析140
12.4小電容量141
12.5電流連續(xù)模式下支撐電容器紋波電流分析142
12.6采用85~264V國際通用電壓時電流連續(xù)模式下支撐電容器紋波電流分析143
12.7電流臨界模式下支撐電容器紋波電流分析146
12.8本章總結148
第13章逆變弧焊與逆變電阻焊電源150
13.1逆變弧焊電源工作模式150
13.2簡易型單相窄電壓交流電輸入的逆變弧焊電源中電解電容器工作模式151
13.3簡易型單相交流電超寬電壓輸入的逆變弧焊電源中電解電容器工作模式152
13.4簡易逆變弧焊電源的直流母線電壓跌落分析154
13.5三相交流電輸入的逆變弧焊電源中電解電容器工作模式155
13.6逆變電阻焊電源工作模式160
13.7逆變電阻焊電源直流母線需要的小電容量161
13.8單相交流電輸入的逆變電阻焊電源中電解電容器工作模式162
13.9三相交流電輸入的逆變電阻焊電源中電解電容器工作模式162
13.9.1小電容量選擇依據162
13.9.2紋波電流分析163
第14章變頻器與三相SPWM逆變器中電解電容器的工作狀態(tài)與選型165
14.1電解電容器在變頻器中的作用165
14.2變頻器中直流母線電容器額定電壓的確定165
14.3三相380V輸入的變頻器的小電容量的確定166
14.4變頻器整流濾波產生的紋波電流168
14.5變頻器的逆變器產生的紋波電流169
14.6流入直流母線電容器的總紋波電流170
14.7電解電容器在變頻器中實際的選擇及依據171
14.8其他三相SPWM逆變器產生的紋波電流173
14.9三相有源整流電路175
第15章導針式電解電容器實際數(shù)據實例179
15.1與時俱進的電解電容器數(shù)據179
15.2導針式電解電容器CD03系列數(shù)據180
15.3導針式電解電容器CD110系列數(shù)據182
15.4導針式電解電容器CD285系列數(shù)據188
15.5CD26HS系列細長型電解電容器數(shù)據195
15.6國產小高壓、高溫、長壽命電解電容器CD11GA系列數(shù)據198
15.7導針式電解電容器彎腳203
第16章插腳式電解電容器實際數(shù)據實例210
16.1插腳式電解電容器封裝形式210
16.2CD293插腳式電解電容器數(shù)據215
16.3CD29H系列插腳式電解電容器數(shù)據225
16.4CD29L系列插腳式電解電容器數(shù)據229
第17章螺栓式電解電容器實際數(shù)據實例235
17.1CD135系列螺栓式電解電容器數(shù)據235
17.2CD139系列螺栓式電解電容器數(shù)據243
17.3CD138S系列螺栓式電解電容器數(shù)據247
17.4CDVT系列螺栓式電解電容器數(shù)據251
第18章固態(tài)鋁電解電容器與固液混合鋁電解電容器數(shù)據實例255
18.1HEN系列固態(tài)電解電容器數(shù)據255
18.2HPNA系列固態(tài)電解電容器數(shù)據257
18.3HPF系列固態(tài)電解電容器數(shù)據259
18.4HVX系列固態(tài)鋁電解電容器數(shù)據263
18.5HVF系列固態(tài)鋁電解電容器數(shù)據265
18.6HPA系列疊片固態(tài)電解電容器數(shù)據268
18.7HPLA/HPVA系列固液混合鋁電解電容器數(shù)據271
18.8HT系列小型固態(tài)鋁電解電容器數(shù)據274
18.9ZY系列超小型固態(tài)鋁電解電容器數(shù)據275
第19章軸向引線和“皇冠”封裝鋁電解電容器278
19.1電解電容器的耐振性能需求278
19.2CDA226/CDC226系列電解電容器數(shù)據280
參考文獻282
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