因其低成本的特點(diǎn),，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(huì)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(huì)出現(xiàn)劇烈的反應(yīng)：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(shí)。選擇這些電容器用于圖1 所示 LED 燈泡等長壽命應(yīng)用時(shí)（LED 的壽命為 25000 小時(shí)）,，電容器的壽命便成了問題,。要想達(dá)到 25000 小時(shí)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?yàn)樵谶@種應(yīng)用中，環(huán)境溫度會(huì)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(huì)達(dá)到其聲稱的23 年壽命
這種壽命溫度依賴度實(shí)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(jī)率。但是,，這樣做會(huì)使電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR) 更高,。由于電容器一般會(huì)具有高紋波電流應(yīng)力，因此這種高電阻會(huì)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(shí)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(shí)，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(huì)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(gè)數(shù)量級,，從而影響控制環(huán)路,。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)有振蕩的不穩(wěn)定電源。為了適應(yīng)這種強(qiáng)震動(dòng),，控制環(huán)路通常會(huì)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(diǎn)是否會(huì)對應(yīng)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(dāng)?shù)亟档推漕~定電壓,，這樣您才能實(shí)現(xiàn)最低溫度運(yùn)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(shè)計(jì)出控制環(huán)路,，從而滿足設(shè)計(jì)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,。
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