图表细说电子工程师速成手册(第2版)
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

3.7 解说电解电容器知识点

电解电容器是固定电容器中的一种,将它与普通固定电容器分开讲述是因为它与普通电容器有较大的不同,而且它在电路中的应用十分广泛。

表3-28所示是电解电容器分类方法解说。

表3-28 电解电容器分类方法解说

3.7.1 解说电解电容器外形特征和电路符号

国产电解电容器的容量较大,一般在1μF以上(含1μF),进口的电容器有小于1μF的有极性电容器。在分析电子电路或修理中,见到容量大于1μF的电容器时,一般可以认为是电解电容器。

【解说电解电容器外形特征】

图3-43所示是电解电容器实物图。

图3-43 电解电容器实物图

(1)电解电容器的外壳颜色常见的是蓝色,此外还有黑色等,其外形通常是圆柱形的。

(2)它有两根引脚,在有极性电解电容器中这两根引脚有正、负极之分,在外壳上会用“-”符号标出负极性引脚的位置。

(3)在无极性电解电容器中,它的两根引脚没有正、负极之分,没有表示极性的符号,根据这一特征可以分辨是有极性还是无极性电解电容器。

(4)电解电容器的容量一般均较大,在1μF以上(有些进口电解电容器的容量小于这一值),而且采用直标法。

(5)贴片电解电容器无长长的引脚。

【解说电解电容器电路符号识图信息】

表3-29所示是电解电容器电路符号识图信息解说。

表3-29 电解电容器电路符号识图信息解说

3.7.2 解说有极性电解电容器极性识别方法

电解电容器一般采用直标法标出标称容量及允许偏差、额定电压等。对有极性电解电容器,还要标出引脚的极性。

【有极性电解电容器引脚识别方法解说】

表3-30所示是有极性电解电容器的引脚表示方式解说。

表3-30 有极性电解电容器的引脚表示方式解说

3.7.3 解说电解电容器故障和选配方法

电解电容器由于电解液的原因,故障发生率比普通电容器要高。

【解说电解电容器故障特征】

电解电容器是固定电容器中的一种,所以它的故障特征与固定电容器故障特征有一定的相似之处,但是由于电解电容器的特殊特性,使它的故障特征与固定电容器故障特征还是有所不同的。如表3-31所示是电解电容器故障特征解说。

表3-31 电解电容器故障特征解说

在电解电容器上设有防爆设计,如图3-44所示是人字形防爆口,此外还有十字形等多种,有的防爆口设在底部,形状也有多种多样。

图3-44 电解电容器上的防爆口示意图

【解说电解电容器选配方法】

(1)要尽可能地选用同容量、同耐压电解电容器,因为电解电容器的配件比较丰富,做到这一点并不困难。

(2)耐压要求必须满足。选用的电解电容器耐压值应大于原来的,特别是用于工作电压较高场合下的滤波电容器,否则会损坏新换上的电解电容器。

(3)电解电容器的电容量偏差大些不会严重影响电路的正常工作(分频电路、S 校正电路中不行),所以可以取电容量略大一些或略小一些的电容器代替。

3.7.4 解说电解电容器主要特性

电解电容器是电容器中的一种,所以它具有一般电容器的特性,由于电解电容器的结构原因,这种电容器还有其他的一些特性,主要说明如下。

【大容量电解电容器高频特性差】

电解电容器是一种低频电容器,即它主要工作在频率较低的电路中,不宜工作在频率较高的电路中,因为电解电容器的高频特性不好,容量很大的电解电容器其高频特性更差,如图3-45所示是大容量电解电容器的等效电路,从中可以找到大容量电解电容器高频特性差的原因。

图3-45 大容量电解电容器的等效电路

从理论上讲,对电容器而言,当容量一定后,频率越高容抗越小,电解电容器的容量大,它的容抗应该很小,但是从它的等效电路中可以看出,一个容量比较大的电解电容器由一个容量等于C1的纯电容C0和一个电感L0(等效电感)串联而成。

在等效电路中,由于大容量的电解电容器还有一个等效电感L0的存在。当频率较高时纯电容C0的容抗很小,但是L0的感抗较大(频率越高,感抗越大),结果大电容器总的阻抗高频时不是减小,反而增大,这说明大容量的电解电容器的高频特性差。

大容量电解电容器产生等效电感L0的原因是:

由电解电容器结构可知,电容器两极板由铝箔(指铝电解电容器)构成,铝箔是导体,为了减小电解电容器的体积而将铝箔卷起来。

由电感器结构可知,将一个导体卷绕起来会出现电感。由于大容量电解电容器容量大,它的铝箔更长,卷绕得更多,这样等效电感存在且大到不能忽视的程度,导致大容量电解电容器的高频特性差。

【电解电容器漏电比较大】

从理论上讲电容器两极板之间绝缘,没有电流流过,但是电解电容器的漏电比较大,两极板之间有较大的电流流过。

漏电流比较大说明电容器两极板之间的漏电阻较小。漏电阻大,则漏电流小。

电解电容器的漏电流影响了电容器的性能,对信号的损耗比较大,漏电严重时电容器在电路中将不能正常工作,所以这一漏电流应该越小越好。

电解电容器的容量越大时,它的漏电流越大。

3.7.5 解说有极性电解电容器串联电路和并联电路

有极性电解电容器也有串联和并联电路,有极性电解电容器的串联电路是有变化的,它有顺串联和逆串联两种形式。有极性电解电容器顺串联电路在电子线路中不多见,常见的是有极性电解电容器的逆串联电路。

1.有极性电解电容器并联电路

如图3-46所示是有极性电解电容器并联电路,两只电容器的正极与正极相连,负极与负极相连,它们并联后还是一个有极性电解电容器,其容量为两只电容器之和。注意,两只有极性电容器并联时,不能一只电容器的正极与另一只电容器的负极相连,否则在电路中会有一只电容器因极性接反而爆炸。关于有极性电解电容器并联电路的作用,将在后面电容器并联电路中详细介绍。

图3-46 有极性电解电容并联电路

2.有极性电解电容器逆串联电路

如图3-47所示是有极性电解电容器逆串联电路,逆串联电路有两种:

图3-47 有极性电解电容器逆串联电路

一是两个电容器的正极相连,如图3-47(a)所示;

二是两个电容器的负极相连,如图3-47(b)所示。

无论哪种逆串联电路其电路效果是一样的,逆串联后都等效成一个无极性的电解电容器,如图3-47(c)所示,等效电容器其容量减小,耐压升高。

有极性电解电容器逆串联之后,原先有极性的引脚就没有极性了,这样串联后的电容器可以作为无极性电解电容器来使用,在一些扬声器分频电路中就常用这种电路,如图3-48所示。不过这样的无极性电解电容器性能没有真正无极性电解电容器的好。

图3-48 有极性电解电容器构成的分频电容器电路

有极性电解电容器逆串联主要是为了得到一个无极性的电解电容器。

3.有极性电解电容器顺串联电路

图3-49所示是有极性电解电容器的顺串联电路。电路中,C1和C2均是有极性的电解电容器,电容器C1的负极与电容器C2的正极相连,这种串联方式称为有极性电解电容器的顺串联。

图3-49 有极性电解电容器的顺串联电路

有极性电解电容器顺串联之后,仍等效成一只有极性的电容器C,其极性见等效电路所示,即C1的正极为正极,C2的负极为负极。

有极性电解电容器的顺串联电路,主要是为了提高电容器的耐压,但在电子线路中由于直流工作电压不是很高,所以不常用这种顺串联电路,它主要用于电子管电路中,如图3-50所示。因为电子管电路中的直流工作电压比较高,用两只耐压较低的电解电容器顺串联后可提高电容器耐压。

图3-50 实用有极性电解电容器顺串联电路示意图