3.1.1额定电压VR
3.1 Voltages
3.1.1 Rated voltage VR
额定电压VR是设计电容时设计的而且表示在电容上的直流电压。对于铝电解电容，额定电压£100 V通常叫做低压电容，而额定电压>100 V 称作高压电容 (请参照总技术文档 15 料号系统)
3.1.2工作电压Vop
电容可以在额定电压（包含一些叠加成份）下额定工作范围内连续工作。
允许的连续工作电压范围为0V到额定电压之间。在很短时间内，电容可以承受不超过1.5 V 的反向电压。
3.1.3浪涌电压 VS
浪涌电压是短时间内可以加在电容上的最大电压，比如一小时内5次，每次一分钟。IEC 60384-4 定义浪涌电压如下：
如果 VR £ 315 V: VS = 1.15倍VR
如果 VR > 315 V: VS = 1.10倍VR
3.1.4瞬时电压
Epcos生产的一些电容可以承受超过浪涌电压的电压值。由于客户的要求随着应用的不同而不同，我们不声明标示的功率级别符合客户的过压要求。
3.1.5叠加的交流电压，纹波电压
施加在电容上的交流成份，或称作纹波电压加上给电容施加的直流电压不允许超过额定电压，纹波电流也不允许超过额定值，而且电压也不允许反接。
3.1.6反向电压Reverse voltage
铝电解电容是有极性的电容，如果需要，应当加一个二极管来保证电压不会接反。二极管正向压降不许超过0.8 V。低于1.5 V的反向电压可以施加不超过1秒钟，但不许是连续电压或者重复施加。
3.2电容量
3.2.1交流及直流容量
电容的容量可以由测量它的交流阻抗（考虑振幅及相位）或者测量当一个直流电压施加上去时它保留的电荷来得到。两种方法的结果差距很小。总体来讲，施加直流电压得到的结果（直流电容）值要高于施加交流电压得到值（交流电容）。比例因子大概是1.1比1.5，最大差别是在低电压测量时产生的。
在大多数应用下（例如滤波或耦合），一般是测量交流电容。
Figure 6
铝电解电容简化等效电路如图6
等效串联线路的容性元件的电容CS可以由施加£0.5 V交流电压来测得。由于交流电容决定于频率及温度，IEC 60384-1和IEC 60384-4规定了测试频率为
100 Hz或者120 Hz，测试温度为20 °C (其它参考温度由特殊要求来决定).
也有其他应用（如放电或者定时线路）直流电容起决定性作用。不管这一事实，用交流方法测得电容量的电容也可以用作这些应用，但要做一些修正来做补偿。
然而，在一些例外情况，必须测得直流电容量。IEC出版物没有提供过有关规范。因此，DIN规定了一个单独的标准。这个标准称作DIN 41328-4, 它描述了一个测量方法，包括一次性的，不重复发生的电容充放电。
3.2.2额定容量CR
额定容量是电容设计和标示的交流电容值。CR是由(IEC 60384-1 and IEC 60384-4)规定的特殊标准来测得的。基准值按E3和E6系列来标出。
EPCOS定义CR单位为 mF，在100Hz， 20 °C 时测得，符合IEC 60384-4标准。
General technical information
3.2.3容量误差
容量误差是电容实际容量离开额定容量分布范围。容量误差会表示在元器件上，
EPCOS用IEC 60062的代码来标示误差; 这些代码也是编码系统的一部分(参照总技术文档第13 电容表示)
3.2.4电容温度特性
电解电容的容量不是在所有工作情况下都是常量，温度对容量有很大影响。温度降低时，电容粘性增加，这会降低导电性。其典型特性如图7所示：
图7
串联电容CS温度特性是在20°C 以及100 Hz时测得的参考值。
总体上，电容特性曲线在低额定电压时比较陡峭，阳极表面粗糙度越大也会越陡峭。
图7中最平坦的曲线是使用特殊电解液得到的，这种电解液可以保证电容在远低于0°C 的温度下正常工作。
特性曲线差异很大，取决于主要是交流电容还是直流电容起作用。直流容量有更扁平的特性曲线。
3.2.5电容量频率特性
交流容量不仅决定于温度也决定于测试频率。
图8标出了典型特性曲线。典型有效电容量值可以从阻抗曲线得到，条件是阻抗在容性气主要作用范围内。
C代表容量，单位是F
f 代表频率，单位是Hz
Z 阻抗，单位是W
Figure 8电容量—频率
典型特性
3.2.6充放电实验
频繁的电容充放电循环会导致容量减小。由于EPCOS的特殊设计，可以对电容做充放电实验。大约106个充放电循环会导致容量降低低10%(充放电标准依照IEC 60384-4).
3.3 耗散因数tan d
耗散因数tan d是等效串联电阻与等效串联线路里容性电抗成分的比值，或者是在正弦电压下有功功率（耗散功率）与无功功率的比值。其测量线路与测量等效串联电容CS（参看图6）的完全相同。
IEC 60384-4指定了以下最大值。
这些值适用于最大电荷量是100000 mC 的电容，相应地有更高最大电荷量的电容允许有更大的耗散因数。
3.3.1耗散因数的频率与温度特性
耗散因数象电容量一样随频率及温度的不同而不同。图9，图10，图11一些通用低压及高压电容的例子。
GFigure 9 Figure 10
低压铝电解电容电容 高压铝电解电容
(例如: 100 mF/63 V DC) (例如: 47 mF/350 V DC)
General technical information
Ica
L图11
低压电解电容"SIKOREL 125"(例子: 220 mF/40 V DC)
3.4 等效串联电感ESL
自身电感或者称等效串联电感来源于接线端子及电容内部设计。它由图6所示等效串联来定义。
3.5 等效串联电阻ESR
等效串联电阻是指等效串联线路的阻性成分。ESR值于与频率，温度有关，而且与耗散因数有关，公式如下
ESR 等效串联电阻，单位W
tan d 耗散因数
CS 串联电容，单位为F
在计算这个值时，必须考虑电容容差。
3.6 阻抗Z
电解电容的阻抗源自于图12所示单个等效串联线路。
图12
简化电解电容等效电路
1) 容量CS的容性电抗1/wCS。
2) 电解液及接线端子的介电损失及欧姆阻抗ESR。
3)由电容绕制及接线端子产生的感性电抗 wESL 。感性电抗wESL只取决于频率，而 1/wCS 以及ESR取决于频率及温度。
电容的阻性及电抗性成份决定了电容的总电抗，图13及图14铝电解电容的典型频率及温度特性。
--低频时容性电抗起支配作用。
--随着频率增加，容性电抗(XC = 1/wCS)逐渐减小直至达到电解液阻抗的数量级。
--频率更高时，如果温度不变（参考20 °C曲线），电解液的阻抗起主要作用。
--当到达电容共振频率时，容性及感性电抗相互抵消。
--到达这个频率时，电容绕制及端子(XL = wL)的感性阻抗开始起作用导致阻抗增加。
电解液的阻抗随着温度的降低大大增加。图13及图14表明这个元件在低温度范围内已经呈现低频效应。
阻抗率值在单独的data sheets里给出。
图13 图14
阻抗对频率及温度曲线 阻抗对频率及温度曲线
例子: 100 mF/直流63 V (简图) 例子: 47 mF/直流350 V (简图)
3.7 漏电流Ileak
由于铝电解电容的特殊特性，其铝氧化层也充当绝缘层，在直流电压施加很长时间后，还有一个小电流会继续留过电容。这个电路叫做漏电流。漏电流小意味着电容的绝缘层设计的很好。
3.7.1漏电流的时间与温度特性
如图15所示，在给电容上电前几分钟内有一个很大的漏电流（冲击电流）流过，在特殊情况下甚至在没有直流电压后还有一个延时。在连续工作下，这个漏电流会减小直至恒定值成为所谓稳态值。
漏电流温度特性如图16所示，以一个手册里的85 °C 电容为例。
图15漏电流时间特性 图16漏电流温度特性
3.7.2漏电流电压特性
在恒温下漏电流与电压关系如图17所示。
图17漏电流电压特性。
3.7.3工作时的漏电流Ileak,op
工作时的漏电流是指电容连续工作状态下的稳态电流。
EPCOS的铝电解电容的Ileak,op可以用下面公式计算：
LL级:
GP级:
Ileak,op 工作时的漏电流
CR 额定容量
VR 额定电压
结果是额定电压及温度20 °C下的结果。根据DIN 41240 and DIN 41332, 20 °C下的结果乘以以下因数，就得到通用及长寿命级电容的漏电流温度特性。
"SIKOREL"系列是这个规则的例外，它适用以下系数。
当实际工作电压低于额定电压时，工作漏电流大大减小。
3.7.4漏电流的验收测试Ileak
由于漏电流随着时间与温度的不同而不同，很有必要来定义测量时间与温度的参考值。
根据EN 130300，漏电流测试在20 °C，施加额定电压5分钟后测得。下列公式适用：
漏电流在15 °C和35 °C的任何验收测试值均可以算出。允许极限可以用以下转换因数得出，参考20 °C时的值。
3.7.5重整
根据IEC 60384-4, 铝电解电容在接收测试前必须做一个重整过程。这个预处理的目的是保证在比较和评估不同产品时有一个相同的初始条件。
为了这个目的，额定电压通过一个串联电阻施加给电容一个小时，这个串联电阻大约是100 W 对于VR £100 V DC, 或者1000 W 对于VR >100 V DC。接着，电容被存放在无电压条件下12-48小时，环境温度15到35 °C. 漏电流在其后最迟48小时内测试。
如果电容符合漏电流测试要求，这个步骤可以省略。
3.7.6未施加电压时的漏电流行为 (无电压存储)
如果铝电解电容没有施加电压保存，其氧化层会恶化，尤其是在高温下。因为没有漏电流传输氧离子给阳极，氧化层不会再生。其结果是在延长储存后一个比正常漏电流更大的电流将流过。由于在使用中氧化层会再生，以后漏电流会渐渐减小到正常水平。
EPCOS的铝电解电容可以在不施加电压下存储至少两年，SIKOREL系列的电容可以存储15年而不会有任何可靠性损失。
如果不超过所提供的这个存储周期，电容可以从存储状态下取出在额定电压下工作。
在这个事例下，3.7.5章节中的重整不需做。
在设计应用线路时必须注意这一事实，那就是在刚施加电压几分钟内漏电流可以达到正常值的100倍。
当电容存储超过两年时，电路是否允许高的初始漏电流是决定性的。包含电容的一个线路存储超过两年时，需在无故障下让其工作一个小时。这将使电容再生，然后再存储。
3.8 绝缘皮的击穿强度及绝缘阻抗。
EPCOS的大多数铝电解电容用绝缘套管来封套。绝缘皮的最小击穿强度是
2500 V AC或者3500 V DC。可以用IEC 60384-4描述的测试方法来验证击穿强度。为了确保击穿强度，必须小心不要破坏绝缘套管，尤其是用金属夹来装配时。
绝缘套管的绝缘阻抗至少在100 MW. IEC 60384-4制定了相应的测试方法。
上面种类里的+85 °C 以及+105 °C外套PVC收缩套管。也可使用聚酯包装。上面种类里的+125 °C电容爆标准包装是聚酯包装。
4 纹波电流
4.1 General
用rms值来标示流过设备的交流电流，其原因是跳动及浪涌电压。
最大允许纹波电流决定于环境温度，电容表面积（散热区域），耗散因数tan d (或者 ESR) 以及交流频率。
由于热应力对电容寿命有决定性作用，由纹波电流产生的热量就是影响使用寿命的重要因数。图标表明使用寿命是环境温度的函数。TA在单独的data sheets里给出（请参考5.3使用寿命的计算来了解如何使用这些图标）。
这些热量考虑暗示在某种环境下必须选用更高耐压及更高容量的电容来应对不同应用。
4.2 纹波电流的频率特性
铝电解电容的耗散因数（与ESR有关）在固定电压下随频率不同而不同。所以，纹波电流也是频率的函数。在单独的date sheets里，电容的纹波电流能力是指在100 或者120 Hz条件下的，或者在一些个例下值10或者10kHZ。对其它频率下的转换因数以图表的形式给出。
4.3 纹波电流的温度特性
在上述种类的电容手册里，规格书给出了最大允许纹波电流。对大多数种类，如果其工作温度可以超过85 °C, 其85 °C 时的纹波电流也会给出，这样可以做比较。
在每种电容的规格书里也包括在其他温度及纹波电流下的图表。这个图标也可以用以估算给定工作条件下的的预期使用寿命。
5 使用寿命
使用寿命（也定义做服务寿命及操作寿命）定义做电容不超过指定失效率的可以达到的寿命。
总失效或者失效预期变量构成了电容寿命结束（请参考质量及环境1.8使用寿命/可靠性）
依赖于线路设计，由于参数不一致导致的器件失效并不一定意味着设备失效。这意味着电容的实际使用寿命可能会长于给定使用寿命。
使用寿命是应用使用经验以及加速老化试验来得到的。如果负载低于额定值，使用寿命可以得到延长（比如低的工作电压，电流及环境温度），适当的散热措施也可以延长使用寿命。
除了标准系列外，EPCOS也可以照客户特殊要求来做其它使用寿命电容。
5.1 负载条件
CECC定义有液体电解液的电容使用寿命基于以下条件：
--额定电压
--额定纹波电流（叠加在直流电压上的交流成份峰值不能超过额定电压）
--额定温度
5.2冷却 Cooling
在电解电容规格书里声明的使用寿命是指自然散热条件下的使用寿命，也即电容里产生的热量经由课题自然传送。可以用使用额外散热如加散热器，水冷及强制通风的方法来提高纹波电流及延长使用寿命。
相反，削弱散热（如电容摆放过近，热绝缘封装已经真空）会减低使用寿命。
为了降低电容芯与壳之间的热阻，EPCOS生产的的罐形电容在芯与壳之间使用一个热桥。
5.2.1使用散热器的壳体散热
由于大部分热量是通过电容的底部来散掉，给电容底部装一个散热器就是一个最有效的散热方式。
为了加装散热器给电容更好地传递热量，EPCOS给螺栓高压电容设计了一个优化方案。这个特殊设计包含：
----两个底部散热垫。第一个垫（厚度0.5 mm)紧贴电容底部没有绝缘套管区域，第二个（厚度0.2 mm)确保底部电气绝缘。
----当多个电容安装在散热器与母线排之间时，图18所示电容总长度L1最小的误差(±0.35 mm)来避免端子上不需要的机械应力。
----电容壳体底部有额外的槽来配合夹圈安装（推荐附B44030A0165B...A0190B). 夹圈确保在壳体与散热器之间有一个最好的紧固。
Figure 18
螺栓电容加装散热器的安装
在螺栓高压电容底部被冷却到恒定温度下，相应地一个更高的额定电流IAC,R (B)必须用来取代自然散热条件下的额定电流IAC,R 。
为了决定使用寿命，要在规格书里的图表里输入电容底部温度TB来替代环境温度TA(请参考5.3使用寿命的计算)。
5.2.2强制风冷
在强制风冷情形下，必须紧记固定的位置只能影响电容壳与空气之间的热阻。在自然对流下，这个热阻大于电容芯与壳之间的热阻。
这个热阻与温度差DT成比例。使用者可以测量这个正常情况下及强制风冷情况下的温度差(Tcase-TA)以及恒定纹波电流下的负载情况，然后从纹波电流系数IAC*/IAC计算出热阻的相应减小及增加。
依次，强制风冷系数可以用于决定纹波电流系数IAC*/IAC。
后者是在强制风冷情况下不减小使用寿命纹波电流可以达到的最大值的测量方法。
下图（图19）标示出了强制风冷比例的影响，这是由测量得到的，也对应不同壳体面积下的纹波电流因数。在这个图里，强制风冷(纹波电流: IAC*)情况下的电容使用寿命已经被换算成正常工作条件(纹波电流: IAC)下的使用寿命。
图19强制风冷下对纹波电流影响
DT温度差DT = Tcase -TA
IAC 在正常条件（自然对流冷却）下的允许纹波电流
* 强制风冷下的值
General technical information
下表给出了强制风冷比例的典型值，这个比例可以用强制对流下各自的气流速度得到。
相反，限制散热情形下铝电解电容的的纹波电流能力IAC*低于额定值IAC 。
在比环境温度低的冷却液体（如水或油）使用情形下，强制风冷比例可以减小的零或者甚至负值。
由于这些媒体热限制能力，假设用于纯热阻的的线性规律不再适用。
在这些情况下，强制风冷因数也是电容本身功耗的函数。如果使用这种制冷措施，最大可能热负载必须计算进去。如果只是散热器及强制对流使用情况下，那么就不需要考虑。
5.3 使用寿命计算
单独的规格书里列出了上述规格(+85 °C, +105 °C 或者+125 °C)电容在100Hz下的额定纹波电流IAC,R
已知纹波电流负载及环境温度下使用寿命取决于以下给出的使用寿命图表：
决定给定环境温度下所需求的纹波电流比例ICA /IAC,R以及上述规格电容给定温度下的额定纹波电流。有关的使用寿命可以在曲线上用通过不同环境温度及电流比例的交叉点得到，如果没有使用寿命曲线通过这些相关点，也可以用内插值替换。
上述过程中未考虑纹波电流的频率特性未考虑。这必须引进另外一个因数来计算。
在单独的规格书里，每个系列的IAC,f /IAC,100 Hz转换因数对频率的精确曲线都被给出。
General technical information
2437016407
