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中国电源学会第二十届学术年会论文集 高压电解电容器必威体育精装版进展 陈永真 （辽宁工业大学电子与信息工程学院） 摘要 本文简要的回顾了电解电容器的发展历程，分析了各种电子照明类电力电子电路中高压电解电容器 的工作状态及对电解电容器性能的要求；阐述了带有功率因数校正的电力电子电路中电解电容器的工作状态 不在以滤除 100Hz 及其谐波分量的电流为主。而是主要滤除功率因数校正电路和逆变器所产生的交流电流分 量为主；现在国产高压电解电容器仍以 100Hz 的参数为设计依据设计的高压电解电容器将不适应带有功率因 数校正的电力电子线路。最后提出了高压电解电容器的发展趋势：高频低阻、可承受更高的纹波电流。 关键词 高压电解电容器，ESR，寿命，高频低阻 前言 铝电解电容器自1938 年问世以来一直是电子线路中的主要元件，其重要性不亚于电路中的有 源元件。随着有源元件的不断更新，电解电容器也随之不断的进步，性能不断的提高。从早期的 55℃最高工作温度到现在的105℃甚至125℃、145℃。 电力电子电路的飞速发展极大地促进了电解电容器的发展。如20 世纪70 年代到80 年代的彩 色电视机、微型计算机对电解电容器的需求，使得电解电容器从55℃的最高工作温度提高到85℃ 甚至是105℃，寿命也提高到2000h 以上。 1、高压电解电容器寿命的提高 1.1 节能灯LED 灯需要电解电容器具有更高的最高工作温度和更长的寿命 由于电解电容器的负电极是电解液，电解液的存在与多少决定了电解电容器是否还保持电容 量。而电解液在高温下特别容易挥发，高温条件也就成了衡量电解电容器可靠性的重要指标。在很 多情况下，电解电容器的寿命决定了电子线路可靠性，因此提高电解电容器的寿命一直是改善电解 电容器性能的重要指标。 节能灯、LE 灯中由于驱动电路所在的位置决定了驱动电路必将工作在高温状态下。特别是大 功率节能灯的应用，使得电解电容器的实际工作温度达到或超过了105℃。要求电解电容器不仅能 够承受高工作温度，同时具有更长的寿命。 我国的节能灯用高压电解电容器可以达到105℃/16 000h ，这个性能完全满足了节能灯管终极 寿命与电解电容器寿命的匹配要求。在大多数情况下，105℃/6 000h 就可以满足一般性能的节能灯 寿命的要求。 理论上，LED 具有比节能灯管更长的寿命，需要电解电容器也应具有相应的寿命才能体现LED 长寿命的优势。LED 灯中的驱动电路可能工作的最高工作温度将达到或超过75℃，因此，LED 灯 的驱动电路中电解电容器的寿命应不低于75℃/50 000h ，对应为105℃/10 000~16 000h 。国内在2011 年就已经推出适用于LED 灯的超长寿命电解电容器，解决了体积与寿命的矛盾。这样，无电解电 容器的方案也就不具备优势了。 1.2 可承受更高的纹波电流 在节能灯的特殊应用环境下，为了降低成本和三次谐波电流，电解电容器的电容量相对很低， · 1322 · 中国电源学会第二十届学术年会论文集 甚至要达到5W/ μF 。这样，对于一个20W 的节能灯的线路，仅仅需要4.7~6.8 μF 的电容量。图1 为40W 节能灯的滤波电容器电流波形。 图1 40W 节能灯的滤波电容器电流波形 图中，电解电容器为8.2 μF 流过的电流有效值为343mA 。这样，每微法电容量所承受的的电 流将接近 42mA ！而一般开关电源中的电解电容器仅需要每微法电容量流过电流不超过每微法 10mA，二者相差约4 倍，这也是要求节能灯电解电容器具有更高的电流额定的要求。 节能灯中的电解电容器在上电过程中要承受两个电流冲击：上电浪涌电流冲击和灯管起辉电流 冲击。 一个15 微法电解电容器上电过程的冲击电流将达到50A ！持续时间近200 μs，如图2 。 图2 15 微法电解电容器上电过程的冲击电流 40W 的节能灯起辉时刻，电解电容器的峰值电流将超过7A ，持续时间约300 μs，节能灯起辉 过程电容器电流波形如图3。