低温下的电解电容

标签: 电容 温度

现象

在温度范围的低温端，变换器的输出纹波增大到原来的几倍，而在室温下一切正常。

原因

电解液的电阻率在低温下升高，铝电解电容在其最低额定温度下的 ESR（等效串联电阻）往往是其室温 ESR 的 10 到 100 倍 [Cornell Dubilier Electronics, Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide]。流过电容的纹波电流在 ESR 两端产生与之成正比的纹波电压，它叠加在容性纹波之上（ESR 纹波）。在低温示例中，ESR 为 50 mΩ、纹波电流峰峰值为 2 A 时，纹波电压峰峰值为 100 mV；ESR 增至 10 倍，即该范围的下限 500 mΩ 时，纹波为 1 V。

如何确认

在低温箱中使电容处于规格规定的最低温度，测量输出纹波或电容在开关频率下的 ESR，并与室温下的值比较。

解决方法

按数据手册给出的最低温度下的 ESR 选定电容，使纹波在该温度下满足限值。并联的电容分担纹波电流，总 ESR 随并联个数成反比减小，因此增加电容数量也能降低纹波。

参考资料

• [Cornell Dubilier Electronics, Aluminum Electrolytic Capacitor Application Guide]：铝电解电容在最低额定温度下的 ESR，往往是其室温 ESR 的 10 到 100 倍。
• 低温：ESR 纹波的例题和一项实验练习。