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技術新知

液態電解電容與固態電容壽命比較

評估電源供應器的壽命是否可以超過規格書的保固期,主要是以輸出電容的壽命為主。目前業界較常用的兩個種類,一個是液態電解電容,一個是固態電容。至于要選用哪一種,就要先了解這兩種電容的性質。

表一是液態電解電容與固態電容的比較表。液態電解電容因容量大、價格低等特點廣泛應用于整流、濾波電路中,但其發熱會加快電解液的消耗以致干涸,甚至造成電解液的沸騰而爆漿開頂;與此同時,電解液的干涸還會降低紋波電流的承受能力,急劇縮短電容器的使用壽命,也會使漏電流增大、損耗增加、產生瞬時超溫度等危害。因此,發熱是電解電容器使用中不可忽視的因素,在使用中應該確保電解電容器不應超過其額定工作溫度、盡量避開熱源,必要的時候采用有效的措施進行冷卻。

固態電容,是除了鉭電容外最高端的電容,采用高導電性分子材料,里面是粉末狀的電解質,具有防爆漿,穩定性好、可靠性高、耐高溫、壽命長等優點。固態電容的主要作用就是將一些電流的尖峰和雜波進一步過濾,能保證各部分供電的穩定性。主板在長期使用的過程中過熱導致電解液受熱膨脹,當受熱到超過沸點,電解電容會產生爆漿現象,即俗稱的主板爆漿,較為高端的主板均會采用固態電容,以避免此情形。

簡稱液態電解電容固態電容
全名液態鋁質電解電容器導電高分子鋁質固態電容器
介電材料電解液導電性高分子材料PEDT
外觀鋁質外殼多覆有塑料膜,上方并有防爆線(如圖一)外殼為鋁質金屬,上頭印有規格,多半無防爆線(如圖二)
溫度特性低溫:電解液凝固高低溫穩定
高溫:電解液膨脹,高壓爆裂
成本
體積
阻抗
工作頻率適用低頻適用高頻
應用消費性電子、工業應用、信息電子、通訊產品、汽車等市場主要應用于:斷路器型電力計、MDL Power Logger 電能記錄儀、攝影機、LED廣告牌、計算機、高階服務器、IPC、主板CPU 外圍、LCD TV、繪圖卡、及游戲機、電信 (基地臺、路由器、網通)高階產品或溫度高的地方

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液態電解電容固態電容
簡單法則:溫度每降10℃,壽命增倍簡單法則:溫度每降20℃,壽命增加10倍
公式: L= L0 x 2 ( Tmax-T )  /10  
L0:電容  Tmax 的壽命(規格值)
T:電容實際量測到的溫度
公式:  L= L0 x 10 ( Tmax-T )  /20   
L0:電容  Tmax 的壽命(規格值)
T:電容實際量測到的溫度

                                    表二 壽命比較表

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                                           圖三 壽命曲線比較圖

雖然固態電容與液態電解電容相比有極大的特性優勢,但考慮到成本與較少高耐電壓電容產品選擇,設計者只會針對部分小型化或高信賴性需求的產品依測試結果使用固態電容,藉此達到產品小型化與高壽命要求,使用固態電容的產品也不見得有產品壽命的絕對優勢,重要的其實是用戶必須依實際溫度與壽命需求選擇適合的產品。產品壽命評估可參閱產品測試報告。

參考數據:
https://kknews.cc/zh-tw/digital/2br25by.html
https://www.flying1688.com/news_detail_36.htm