优质电解电容器对电机、电源性能的重要性分析

　　电解电容器的内部有储存电荷的电解质材料，分正、负极性，类似于电池，不可接反。正极为粘有氧化膜的金属基板，负极通过金属极板与电解质（固体和非固体）相连接。

　　无极性（双极性）电解电容器采用双氧化膜结构，类似于两只有极性电解电容器将两个负极相连接后构成，其两个电极分别为两个金属极板（均粘有氧化膜）相连，两组氧化膜中间为电解质。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波，退耦（ǒu）、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。无极性电解电容器通常用于音响分频器电路、电视机S校正电路及单相电动机的起动电路。

　　电解电容器的用途

　　1．隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。

　　2．旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

　　3．耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路

　　4．滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。

　　5．温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。

　　6．计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数，时间常数t=RC。

　　7．调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

　　8．整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

　　9．储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。

　　对应不同的应用，所需要的电容器特点也不尽相同，如表1。例如白色家电的空调室内机和室外机越做越小，功效越来越高，所以电子零部件的小型化很重要;同时随着设备要求高效率，电容器的充/放电也很重要，而且由于白天和晚上对电的需求量不同，所以对电压的波动也有要求，需要高耐压。

　

　　针对汽车、动车和高铁，电容器需要能够耐高温，因为有的电容器要放在汽车的引擎箱里，温度超过100℃，同时因为它们是移动的物体，所以要求产品耐震。第三，还有低温的要求，因为有时户外的温度达到-20℃。

　　电源方面，新能源，包括光伏、光力发电等等越来越多被人们认识和接受，这些设备和产品安装的地方往往是人迹罕至的高原、海上和沙漠，因为那里有强烈的风和阳光。这些设备的特点是后续的维修非常耗费人力、物力。所以一般要求产品长寿命、免维护。另外，与核能不同，光伏与风能有自然的特性，即不稳定，会给电网造成负载，负载高的时候电压会低，反之会高，所以要求电容器产品必须有耐大幅电压波动的要求。

　　在信息通讯设备方面，特别需要低ESR（等效串联电阻），因为半导体器件的效率越来越高，但电压并没有提高，所以电流会比以前大，因此电容器产品要耐高温、耐不稳定性。同时由于我们居住的空间越来越狭小，要求这些通讯设备的外观越来越小，可以移动化，所以电容器产品必须越来越小。

　　可见，耐高/低温、超长寿命、超小型化和高耐电压是电容器的技术难点。电容器的专业厂商——尼吉康主要提供铝电解电容器和薄膜电容器，据尼吉康电子贸易（上海）有限公司董事兼副总经理毛继东介绍，该公司集中了铝腐蚀箔制造、电解液开发、薄膜蒸镀等技术资源。

　电容器的寿命

　　电解电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。

　　寿命估算（life expectancy）：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。

　　lx=lo*2（to-ta）/10

　　lx=实际工作寿命

　　lo=保证寿命

　　to=最高工作温度（85℃105℃）

　　ta=电容器实际工作周围温度

　　example：规范值105℃/1000hrs

　　65℃寿命推估：lx=1000*2（105-65）/10

　　实际工作寿命：16000hrs

　　高温负荷寿命（load life）将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：δcap：试验前之值的20%以内

     电容器的核心技术是工艺和材料

　　制造时，首先是腐蚀技术，主要为了增加铝箔的表面积，来实现电容器的超小型化。第二，在铝箔表面形成Al2O3，尼吉康拥有耐1000伏直流电压的制箔工艺（图2），并且在整个行业里，可以把这个产品做到最小，因为尼吉康可把铝箔表面积扩大到最大。第三是电解液，这直接影响到电容器的使用效果和是否耐高温。

　　

　　“做一件事不难，做好很难。”毛继东称。为了保证品质，尼吉康采用一条龙的生产，从零开始做基材。另外，导入全自动化生产线，以提高效率和减少故障率。

　　在工艺上，尼吉康的关键技术之一是铝箔，为了小型化，铝箔要打得很薄，又要耐电压（图3）;Al2O3腐蚀层的主要作用是储存电荷，因此腐蚀得越深越好。腐蚀方面，首先把表面光洁、平整的铝箔进行腐蚀，使腐蚀的表面形成蓝色的Al2O3;然后进行卷曲，电解质附着铝箔;之后再封装，形成薄膜电容器。

　　之后是铝箔的切割，难点是切割很矮小的电容器所需要的铝箔，要做到很精确。另外，由于是金属刀具切铝，金属刀刃会有磨损，尼吉康的刀刃是由海外的专业公司制作的，并要定期检查，防止磨损。

　　怎样实现高寿命？主要从三方面着手：1.铝箔的基材、纯度，以及工艺上的Al2O3的厚度、牢度、强度。2.电解液，要不易挥发、快速修复，尽量少地产生热和气体，这样密封壳里的压力小。3.封口材料——封口橡皮也很重要，但是之前整个橡皮、橡胶行业的老化概念是15年，尼吉康开发了更高密度的橡胶，提高到了40年，增加了密封性。

　　不仅如此，还需要丰富多彩的尺寸和形态。例如海上风力发电需要采用薄膜电容器，更加轻量化，能够提高效率。工业设备的电容器，尼吉康做到了200伏~500伏（注：有的公司只能做到400伏），目的为了提高效率，例如一些客户需要的某些电压是960伏，之前如果只有400伏产品，客户必须用三个，如果采用500伏产品，就只需要两个，这样单机的用量就减少了。针对汽车行业，尼吉康的铝箔有防断特点，同时电容器产品做得比较矮小，因为它们是不能够出现故障的。

　　最大的挑战是了解客户的需求

　　尼吉康认为，做好电容器最大的挑战不是产品，而是怎样了解客户的需求，向客户推荐最符合他们需求的产品，不能不足，也不能过满。

　　最难之处，还需要预测三五年以后的产品。尼吉康的会长经常告诫员工，尼吉康现在是一家制造业的公司，但是要变成一家有想象力的公司——要去想接下去会怎样，要推荐给客户怎样的应用方案中，这些方案里面具体要做怎么样的产品。