Zvlnění proudu a jmenovité zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru

1. Zvlnění proudu elektrolytického kondenzátoru
Během používání elektrolytického kondenzátoru napětí aplikované na oba konce elektrolytického kondenzátoru s časem kolísá. Když stoupá a klesá, kondenzátor se nabíjí a vybíjí a náboj poteče a vytvoří proud. Napětí na elektrolytickém kondenzátoru se neustále mění s časem a jeho křivka změny s časem je jako upuštění kamene na hladinu klidného rybníka. Vlnky způsobené kamenem na vodní hladině mají vrcholy a údolí. Proto lidé živě nazývají napětí na obou koncích elektrolytického kondenzátoru zvlněním. Když se na kondenzátor přivede zvlněné napětí, kondenzátor se nabije a vybije. Proud vytvořený v kondenzátoru se živě nazývá zvlněný proud. Zvlnění proudu I v elektrolytickém kondenzátoru má následující vztah se zvlněným napětím V a kapacitou C na obou koncích a elektrickou veličinou Q na něm:
Protože C=Q⁄V=(dQ⁄dt)/(dV⁄dt) dQ⁄dt=I
Takže já=C × (dV⁄dt)
2. Jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru
Při použití elektrolytického kondenzátoru je důležitý parametr, tj. jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru. Různí výrobci mají různé hodnoty tohoto parametru, to znamená, že jmenovitý zvlněný proud výrobků stejného výrobce, stejné specifikace a různých řad nemusí být stejný. Je dán výrobcem elektrolytického kondenzátoru. Zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru a jeho jmenovitý zvlněný proud jsou dvě různé koncepce.
Určení jmenovitého zvlněného proudu elektrolytického kondenzátoru je určeno především výrobcem elektrolytického kondenzátoru podle použití, provozních podmínek a doby provozu (běžně známé jako životnost) elektrolytického kondenzátoru této specifikace a materiálových vlastností samotného kondenzátoru. .
3. Faktory, které je třeba vzít v úvahu při určování jmenovitého zvlněného proudu elektrolytického kondenzátoru
(1) Životnost elektrolytického kondenzátoru
Život je závazek výrobců elektrolytických kondenzátorů vůči uživatelům. Stručně řečeno, je to efektivní pracovní doba kondenzátorů za určitých provozních podmínek. Je to také jedna z důležitých obav uživatelů při výběru elektrolytického kondenzátoru, což je obecně dáno výrobci v jejich produktových manuálech.
(2) Ekvivalentní sériový odpor ESR elektrolytického kondenzátoru
Velikost ESR určuje topnou kapacitu zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru. Teoreticky teplo generované zvlněním proudu v elektrolytickém kondenzátoru (v jednotce času): zde I je efektivní hodnota zvlněného proudu a ESR je ekvivalentní sériový odpor kondenzátoru.
(3) Když je elektrolytický kondenzátor na horní mezní teplotě, tlak uvnitř elektrolytického kondenzátoru
Při práci je okolní teplota elektrolytického kondenzátoru poměrně vysoká. Vlivem ztráty a zahřívání samotného elektrolytického kondenzátoru je jeho vnitřní teplota vyšší než teplota okolí. Kapalný elektrolyt obecného mokrého elektrolytického kondenzátoru se odpaří a vytvoří určitý tlak páry. Tento tlak par a tlak vytvářený vzduchem utěsněným uvnitř elektrolytického kondenzátoru tvoří celkový tlak uvnitř elektrolytického kondenzátoru. Velikost různých parciálních tlaků se řídí Daltonovou větou o parciálním tlaku. Celkový vnitřní tlak nesmí být větší než pevnost v tlaku hliníkového pouzdra pojistného ventilu elektrolytického kondenzátoru, jinak se pojistný ventil otevře a elektrolytický kondenzátor selže. Únik elektrolytu je způsoben rozdílem mezi vnitřním tlakem a vnějším tlakem elektrolytického kondenzátoru.
(4) Těsnicí charakteristiky elektrolytického kondenzátoru
Protože elektrolyt elektrolytického kondenzátoru je kapalný, když elektrolytický kondenzátor pracuje, elektrolyt se vypařuje a vytváří tlak páry. Aby se zabránilo úniku elektrolytu a způsobení elektrolytického selhání, bude jádro utěsněno hliníkovým pláštěm a pryžovým krytem. Těsnění pryžového krytu s hliníkovým pláštěm a hliníkovým dříkem jádra je neodpovídající těsnění a bude docházet k určitému úniku. Velikost úniku je kromě povrchové úpravy těsnění pryžového krycího materiálu, povrchové úpravy hliníkového pláště a hliníkového dříku a procesu těsnění, kromě stupně shody mezi hliníkovým dříkem a otvorem pryžového krytu , souvisí také s tlakem nasycených par generovaným elektrolytem, ​​když elektrolytický kondenzátor pracuje. Čím větší je tlak nasycených par, tím větší bude tlakový rozdíl mezi elektrolytickým kondenzátorem uvnitř a vnějšku hliníkového pláště, tím rychlejší bude únik elektrolytu a relativně vzato se zkrátí životnost elektrolytického kondenzátoru.
(5) Stabilita elektrolytu
Když elektrolyt pracuje v elektrolytickém kondenzátoru, je samotná teplota poměrně vysoká. Kromě opravy pozitivního filmu oxidu fólie vede elektrolyt také některé chemické reakce. Například elektrolyt využívající ethylenglykol jako rozpouštědlo podstoupí esterifikační reakci při vysokých teplotách, takže stabilita elektrolytu má také velký vliv na životnost elektrolýzy. Obecně však platí, že čím lepší stabilita, tím horší vodivost, což je v rozporu. Proto ESR dlouhodobé vysokoteplotní elektrolýzy nemůže být příliš malá.
(6) Jiné faktory
Obecně existuje mnoho faktorů, které ovlivňují jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru. Kromě výše uvedených pěti důležitých faktorů je třeba vzít v úvahu schopnost elektrolytu opravovat oxidový film a ztrátu pozitivní fólie. Kromě toho je třeba vzít v úvahu spolehlivost elektrolytického kondenzátoru. Jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru je při určité teplotě a frekvenci a napětí aplikované na elektrolýzu nepřekračuje jmenovitou hodnotu. Zvlněný proud generovaný při elektrolýze nepřekračuje jmenovitý zvlněný proud, což může zajistit, že životnost elektrolytického kondenzátoru není nižší než hodnota slibovaná výrobcem. Jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru nelze vypočítat přímo. Není jednoduché otestovat několik parametrů k určení, ale k určení je nutné provést určitou dávku životnosti, což bude stát značné náklady a čas. Populární metoda určování zvlněného proudu testováním maximálního nárůstu teploty jádra uvnitř elektrolytického kondenzátoru není komplexní, pouze s ohledem na ohřev elektrolýzy, bez ohledu na mnoho dalších faktorů. Pokud je například utěsnění elektrolytického kondenzátoru špatné, i když nárůst teploty elektrolýzy není vysoký, elektrolyt rychle unikne při vyšší okolní teplotě a elektrolýza selže. Kromě toho není jasně uvedeno, jak určit maximální teplotu uvnitř elektrolytického kondenzátoru a jak určit chybu způsobenou testem.
V procesu používání elektrolytického kondenzátoru, aby byla zajištěna životnost elektrolytického kondenzátoru, by uživatelé měli zajistit, aby zvlnění proudu na elektrolýze nepřekročilo jmenovitou hodnotu specifikovanou výrobcem podle skutečných pracovních podmínek, to znamená jmenovité zvlnění. proud elektrolytického kondenzátoru je maximální zvlněný proud, který lze aplikovat na elektrolytický kondenzátor pro zajištění životnosti za podmínek stanovených výrobcem.
4. Frekvenční korekční koeficient
Při skutečném použití elektrolytického kondenzátoru dochází k různým situacím. Elektrolytický kondenzátor používaný pro výkonovou elektroniku se obecně používá pro filtrování po usměrnění sítě a filtrování po vysokofrekvenčním usměrnění (f menší nebo rovno 100 kHz). Většina výrobců elektrolytických kondenzátorů však přímo udává jmenovitý zvlněný proud při 100 kHz nebo 120 Hz. Jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru má různé hodnoty při různých frekvencích. Obecně výrobci elektrolytických kondenzátorů uvádějí frekvenční korekční faktory. Při použití na různých frekvencích by měl být jmenovitý zvlněný proud korigován.
Korekční koeficient zvlnění proudu je určen výrobcem čipu s hliníkovým elektrolytickým kondenzátorem podle jeho návrhu produktu, výkonu a procesu výroby materiálu. Po zvážení těchto podmínek je ESR elektrolytického kondenzátoru skutečně testován jako funkce frekvence. Podle principu, že jmenovitý zvlněný proud je stejný při různých frekvencích, tj. If12 (f1) × ESR（f1）=I2f2(f2) × ESR（f2）
Mezi nimi jsou f1 a f2 frekvence různých vlnových proudů.
ESR (f1) a ESR (f2) jsou ekvivalentní sériový odpor elektrolytického kondenzátoru při frekvencích f1 a f2. If1 a If2 jsou jmenovitý zvlněný proud elektrolytického kondenzátoru při frekvencích f1 a f2.
Ve skutečnosti je zvlnění proudu na elektrolytickém kondenzátoru velmi složité a existuje jen málo jednoduchých harmonických. Zda zvlnění proudu s nespojitými frekvencemi překračuje jmenovitý zvlněný proud, lze určit podle následujícího vzorce: výhřevnost zvlněného proudu za jednotku času při elektrolýze (Q) součet výhřevnosti za jednotku času harmonického zvlněného proudu při každé frekvenci je Q=∑ Ifi2 × ESR（fi）（i=0,1,23...N）
Ifi je složka zvlněného proudu při této frekvenci, když je procházející frekvence elektrolytického kondenzátoru fi, a ESR (fi) je ekvivalentní sériový odpor elektrolytického kondenzátoru při této frekvenci.
Jmenovitý zvlněný proud I{{0}} (f0) při frekvenci f0, tvorba tepla za jednotku času při elektrolýze Qf0: Qf0= I02 (f{8}}) ​​× Pokud ESR (f0) Q Menší nebo rovno Qf0, znamená to, že zvlněný proud procházející elektrolýzou nepřekračuje jmenovitou hodnotu a výrobce poskytuje garantovaná životnost jmenovitého napětí při jmenovité teplotě.
If Q>Qf0, zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru překračuje svou jmenovitou hodnotu. Životnost při jmenovité teplotě a napětí nemůže dosáhnout výrobcem slibované životnosti.
Ifi je složka každé frekvence zvlněného proudu, kterou lze získat spektrální analýzou zvlněného proudu.
Výše uvedený vzorec lze také převést na:
Q/Qf{{0}} –{∑[ESR（fi ）/ ESR（f0）]}/I02（f0）
Ve skutečnosti, protože ESR elektrolytického kondenzátoru se mění s dobou používání, zvyšuje se s dobou používání, a aby byla zajištěna spolehlivost, je ESR obecně větší než skutečná hodnota. Pravidlo změny ESR (fi) s dobou použití elektrolýzy je stejné, pokud se měří pravidlo změny ESR (fi) a relativní hodnota ESR (fi)/ESR (f{{{{1} }}}) vzhledem k určité frekvenci (f0) se vypočítá.
If Q/Qf0.>1. Indikuje, že zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru je větší než jeho jmenovitá hodnota.
Pokud Q/Qf0< 1. It indicates that the ripple current in the electrolytic capacitor is less than its rated value.
Pokud Q/Qf0= 1. Udává, že zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru se rovná jeho jmenovité hodnotě.
Při praktickém použití, vezmeme-li v úvahu požadavky na spolehlivost, je zvlnění proudu v elektrolytickém kondenzátoru obecně 80 procent jeho jmenovité hodnoty.