因其低成本的特點，鋁電解電容器一直都是電源的常用選擇,。但是，它們壽命有限,，且易受高溫和低溫極端條件的影響。鋁電解電容器在浸透電解液的紙片兩面放置金屬薄片,。這種電解液會在電容器壽命期間蒸發(fā),，從而改變其電氣屬性。如果電容器失效,，其會出現(xiàn)劇烈的反應：電容器中形成壓力,，迫使它釋放出易燃、腐蝕性氣體,。
電解質(zhì)蒸發(fā)的速度與電容器溫度密切相關(guān),。工作溫度每下降 10 攝氏度，電容器壽命延長一倍,。電容器額定壽命通常為在其最大額定溫度下得出的結(jié)果,。典型的額定壽命為 105 攝氏度下 1000 小時。選擇這些電容器用于圖1 所示 LED 燈泡等長壽命應用時（LED 的壽命為 25000 小時）,，電容器的壽命便成了問題,。要想達到 25000 小時壽命，這種電容器要求工作溫度不超過 65 攝氏度,。這種工作溫度特別具有挑戰(zhàn)性,，因為在這種應用中，環(huán)境溫度會超出 125 攝氏度,。市場上有一些高額定溫度的電容器，但是在大多數(shù)情況下,，鋁電解電容器都將成為 LED 燈泡壽命的瓶頸組件,。
圖1 這種105℃電容器可能不會達到其聲稱的23 年壽命
這種壽命溫度依賴度實際影響了您降低電容器額定電壓的方法。您首先想到的可能是增加電容器額定電壓來最小化電介質(zhì)失效的機率,。但是,，這樣做會使電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR) 更高。由于電容器一般會具有高紋波電流應力，因此這種高電阻會帶來額外的內(nèi)部功耗,，并且增加電容器溫度,。故障率隨溫度升高而增加。實際上,，鋁電解電容器通常只使用其額定電壓的 80% 左右,。
電容器溫度較低時，ESR 急劇增加,，如圖2所示,。在這種情況下，-40oC下,，電阻呈數(shù)量級增加,。這在許多方面都會影響到電源性能。如果電容器用于開關(guān)式電源的輸出端,，則輸出紋波電壓呈數(shù)量級增加,。另外，在 ESR 和輸出電容形成的零以上頻率,，它讓環(huán)路增益增加一個數(shù)量級,，從而影響控制環(huán)路。這會產(chǎn)生一個有振蕩的不穩(wěn)定電源,。為了適應這種強震動,，控制環(huán)路通常會在空間方面做出巨大妥協(xié)，并在更高溫度下工作,。
圖2 低溫下ESR 性能急劇下降
總之,，鋁電解電容器通常是最低成本的選擇。但是,，您需要確定其缺點是否會對應用產(chǎn)生不利影響,。您需要通過其工作溫度，考慮其壽命長短,。另外,，您還要適當?shù)亟档推漕~定電壓，這樣您才能實現(xiàn)最低溫度運行,，從而獲得最長的使用壽命,。最后，您需要理解必須使用的 ESR 范圍,，這樣您才能正確地設計出控制環(huán)路,，從而滿足設計的紋波規(guī)范要求。
下次,，我們將討論一種低功耗離線式反向結(jié)構(gòu),，敬請期待,。
如欲了解本文以及其他電源解決方案的詳情，敬請訪問：http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/powermanagement/power_portal.page,。