电子发烧友网 > 电源/新能源 > 数字电源 > 正文

电解电容爆炸的原因详解

2020年05月22日 10:59 次阅读

  电解电容

  电解电容是通过电解质作用在电极上形成的氧化层作为绝缘层的电容,通常具有较大的容量。电解质是液体、胶冻状富含离子的物质。大多数电解电容都是有极性的,也就是在工作时,电容的正极的电压需要始终比负极电压高。

  电解电容的高容量也是牺牲了很多其它的特性换来的,比如具有较大的漏电流、较大的等效串联电感电阻、容值误差较大、寿命短等。

  除了有极性的电解电容之外,也有无极性的电解电容。在下图中,就是有两种1000uF,16V的电解电容,其中较大的是无极性,较小的是有极性的。

  电解电容爆炸的原因详解

  ▲ 无极性和有极性电解电容

  电解电容内部可能是液体电解质或者固态聚合物,电极材料常用铝(Aluminum)或者钽(Tandalum)。下图是常见到的有极性铝电解电容内部的结构。两层电极之间有一层浸有电解液的纤维纸,再加一层绝缘纸转成圆柱形,密封在铝制壳内。

  电解电容爆炸的原因详解

  ▲ 电解电容内部结构 ▲

  解剖开电解电容,可以清楚的看到它的基本结构。为了防止电解液的蒸发和泄露,电容引脚部分使用了密封橡胶进行固定。

  图中也显示了有极性和无极性的电解电容的内部体积的差别,在同样容量和耐压等级下,无极性的电解电容比有极性大了一倍左右。

  电解电容爆炸的原因详解

  无极性和有极性电解电容内部结构

  这样的差别主要来自于两种电容内部电极的面积出现了较大的差异。下图左边是无极性的电容电极,右边是有极性的电极。除了面积差异之外,两种电极厚度也有区别。有极性的电容电极厚度较薄。

  电解电容爆炸的原因详解

  电解电容铝片不同的宽度

  电容爆炸

  当电容施加的电压超过其耐压时,或者对于有极性电解电容电压极性加反时,都会引起电容漏电流急剧上升,造成电容内部热量增加,电解液会产生大量的气体。

  为了防止电容爆炸,在电容外壳的顶部压制有三条凹槽,这样便于电容顶部在高压下率先破裂,释放内部的压力。

  电解电容爆炸的原因详解

  电解电容顶部的爆破槽

  但是,有的电容在制作过程中,顶部的凹槽压制不合格,电容内部的压力会使得电容底部的密封橡胶被弹出,此时电容内部的压力突然释放,就会形成爆炸。

  1. 无极性电解电容爆炸

  下图显示了手边一颗无极性电解电容,它的容量为1000uF,耐压16V。在施加电压超过18V之后,漏电流突然增加,电容内部的温度和压力增加。最终电容底部的橡胶密封圈炸开,内部电极像爆米花一下被砸松散。

  电解电容爆炸的原因详解

  无极性电解电容过压爆破

  通过在电容上捆绑一个热电偶,可以测量电容的温度随着施加的电压增加变化的过程。下图显示了无极性电容在电压增加过程中,当施加的电压超过耐压值,内部温度继续增高的过程。

  电解电容爆炸的原因详解

  电压与温度之间的关系

  下图显示了在同样的过程中,流过电容的电流变化。可以看到电流的增加是造成内部温度上升的主要原因。在这个过程中,电压是成线性增加,随着电流急剧升高,供电电源内组使得电压下降。最终当电流超过6A之后,随着一声巨响,电容炸开。

  电解电容爆炸的原因详解

  电压与电流之间的关系

  由于无极性的电解电容内部体积大,电解液多,所以在过流之后所产生的压力巨大。导致外壳顶部的泄压槽没有破裂,而电容底部的密封橡胶被炸开了。

  2. 有极性电解电容爆炸

  对于有极性的电解电容,施加电压。当电压超过电容的耐压时,漏电电流也会急剧上升,造成电容过热爆炸。

  下图显示有极限的电解电容,1000uF,16V。在过压之后通过顶部泄压槽释放内部气压过程。因此就避免了电容爆炸过程。

  电解电容爆炸的原因详解

  极性电解电容过压爆破

  下图显示了电容的温度随着施加电压的增加变化的情况。当电压逐步接近电容的耐压后,电容的留点电流增加,内部的温度继续上升。

  电解电容爆炸的原因详解

  电压与温度之间的关系

  下图是电容的漏电电流变化情况。标称为16V耐压的电解电容,在测试过程中,当电压超过15V之后,电容的漏电便开始急剧上升了。

  电解电容爆炸的原因详解

  电压与电流之间的关系

  通过前面两个电解电容的实验过程 遭遇,也可以看到对于此类1000uF普通电解电容耐压限制情况。为了避免电容被高压击穿,因此。在使用电解电容的时候,需要根据实际电压波动情况,留下足够的余量。

  电解电容串联

  在适当的情况下,可以通过并联和串联来分别获得更大的电容容量和更大的电容耐压。

  电解电容爆炸的原因详解

  过压爆破之后的电解电容爆米花

  在有些应用场合,施加在电容上的电压是交流电压,比如扬声器的耦合电容,交流电相位补偿,电机移相电容等,需要使用无极性的电解电容。

  在 一些电容制造商给出的使用手册上,也给出了使用传统的有极性电容通过背对背的串联,即将两个电容的串联在一起,但极性相反,来获得无极性电容的效果。

  电解电容爆炸的原因详解

  过压爆破之后的电解电容

  下面对比一下有极性电容在施加正向电压、反向电压、两个电解电容背对背串联成无极性电容三种情况下,漏电流随着施加电压增加变化情况。

  1. 正向电压与漏电流

  通过串联一个电阻来测量流过电容的电流,在电解电容(1000uF,16V)的耐压范围内,从0V开始逐步增加施加的电压,测量对应的漏电电流与电压之间的关系。

  电解电容爆炸的原因详解

  正极性串联电容

  下图显示了有极性铝电解电容的漏电流与电压之间的关系。这是一个非线性的关系。漏电电流在0.5mA以下。

  电解电容爆炸的原因详解

  正向串联之后电压电压与电流之间的关系 2. 反向电压与漏电电流

  使用同样的电流测量施加方向电压与电解电容漏电电流之间的关系。下图可以看出,当施加的反向电压超过了4V之后,漏电电流便开始快速增加。通过后面的曲线斜率来看,反向的电解电容相当于一个阻值 为1欧姆的电阻。

  电解电容爆炸的原因详解

  反向电压电压与电流之间的关系 3. 背对背串联的电容

  将两个相同的电解电容(1000uF,16V)背对背串联在一起,形成一个无极性等效的电解电容。测量它们的电压与漏电流之间的关系曲线。

  电解电容爆炸的原因详解

  正反极性串联电容

  下图显示了电容电压与漏电流之间的关系。会看到在施加的电压超过4V之后,漏电流会增加,电流幅值小于1.5mA。

  不过这个测量结果的确有点令人感到意外。你会看到这两个背对背串联电容的漏电流居然大于单个电容正向施加电压时漏电流。这的确令人感到奇怪。

  电解电容爆炸的原因详解

  正反向串联之后电压电压与电流之间的关系

  不过由于时间原因,对于这个现象后面没有进行重复测试。也许其中一个电容使用的是刚才反向电压测试的电容,内部已经有了损坏。所以才产生了上面的测试曲线。

  作者:卓晴

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

薄膜电容封裝命名规范及组成

  薄膜电容在人们生活起居中经常可以看到,LEDled节能灯、电视机顶盒、拍照闪光灯、电度表、电脑上以及周边机器设...
发表于 2020-07-03 17:20 173次阅读
薄膜电容封裝命名规范及组成

关于铝电解电容器的使用

  1、直流电解电容器只能使用在直流电路上,其极性必须标明在适当的位置或在导针/端子旁边。   2、在电路回路中如...
发表于 2020-06-30 14:51 64次阅读
关于铝电解电容器的使用

AVX聚合物固体电解电容器

  AVX针对一般和特定市场要求,提供各种各样导电聚合物固体电解电容器。高电容、小巧、扁平、低ESR、稳定时域...
发表于 2020-06-30 10:29 189次阅读
AVX聚合物固体电解电容器

47uf耐压100v的电解电容的作用

47μF/100V电容一般为铝电解电容,这种电容高频性能较差,电容量也不是很稳定,并且耐压值达100....
发表于 2020-06-29 15:49 315次阅读
47uf耐压100v的电解电容的作用

了解最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路

6、当需要直流工作时,尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。
发表于 2020-06-23 16:27 486次阅读
了解最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路

电解电容在电动车电池中有什么作用

我们先从电解电容的作用入手。电解电容的作用是:滤波、退耦、储能、隔直流通交流等。在不同电路中有着不同....
发表于 2020-06-21 09:37 413次阅读
电解电容在电动车电池中有什么作用

电解电容正负极如何辨别_电解电容的应用

我们都知道电容,这是一种应用非常广泛的电子元器件,比如在平板电脑、液晶电视、数码相机等电子产品上都是....
发表于 2020-06-20 10:59 210次阅读
电解电容正负极如何辨别_电解电容的应用

自动点胶机在点胶加工过程中的问题及解决方法

自动点胶机在点胶加工过程中,总有可能出现一些问题,如果不能及时的解决这些问题,那么就有可能使得加工进....
发表于 2020-06-04 16:43 179次阅读
自动点胶机在点胶加工过程中的问题及解决方法

环球仪器新一代Uflex平台可使56毫米高的电解...

Uflex配备三或四条机械臂,只要置换其末端的工具,则可以满足不同生产工序的需要。厂家不必再为单一工....
发表于 2020-05-25 17:42 273次阅读
环球仪器新一代Uflex平台可使56毫米高的电解...

电容常常在高速电路中扮演重要角色

旁路电容,又称为退耦电容,是为某个器件提供能量的储能器件。它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率....
发表于 2020-05-19 15:13 564次阅读
电容常常在高速电路中扮演重要角色

如何去检测电解电容是否完好,简单方法的介绍

电解电容也是电路中常见的电子元器件,电解电容在电路中的主要用途有储能、电源滤波、隔直流、耦合、补偿等....
发表于 2020-04-19 18:37 1125次阅读
如何去检测电解电容是否完好,简单方法的介绍

DPA之铝电解电容的原理结构剖析

铝电解电容的原理结构剖面示意图如右图所示:形成阳极内侧表面一层氧化铝在电解电容扮演电介质的角色,它具....
发表于 2020-04-05 10:17 466次阅读
DPA之铝电解电容的原理结构剖析

电解电容封装尺寸表

在设计电路的时候,遇到电解电容。大家是不是会向我一样花 很多时间来寻找封装?下面我给大家分享一个表格,里面有常...
发表于 2020-03-29 19:28 363次阅读
电解电容封装尺寸表

CW117典型应用电路图

输出端一般不要接大的滤波电解电容,否则Di 应与之并存。在I/O 端并接有较大感性元件时、必须在对应....
发表于 2020-03-26 15:53 598次阅读
CW117典型应用电路图

浅谈固态电容与音频电容区别的介绍

电容因为有了不同的结构以及不同的材料制作,而变得多种多样,而且电性能、结构以及用途方面都有很大的区别....
发表于 2020-03-24 09:29 1471次阅读
浅谈固态电容与音频电容区别的介绍

几种常见电容的频率特性

104容量的独石电容是一种很常用的电容。频率特性还可以,到100KHz时电容值还能有标称值的80%。....
发表于 2020-03-22 10:30 897次阅读
几种常见电容的频率特性

求解贴片电解电容上内容为2D 22 JSZ

贴片电解电容上内容为  2D 22 JSZ,请问各位大神,表示什么意思  ...
发表于 2020-03-02 15:03 317次阅读
求解贴片电解电容上内容为2D 22 JSZ

如何检修LED灯

 分析与检修:打开损坏的LED灯察看,未发现水渍,说明不是因下雨所致,接着检查,发现C2鼓包,怀疑它....
发表于 2020-01-22 17:10 1066次阅读
如何检修LED灯

固态电容的三大优势分析 如何区分固态电容和电解电...

区分固态电容和电解电容有一个很简单的方法,就是看电容顶部是否有”K“或”+“字形的开槽。固态电容是没....
发表于 2020-01-16 16:00 3836次阅读
固态电容的三大优势分析 如何区分固态电容和电解电...

变频器电解电容损坏原因和更换注意事项

电解电容器通常是由金属箔(铝)作为正电极,金属箔的绝缘氧化层(氧化铝)作为电介质。铝电解电容器的负电....
发表于 2020-01-07 09:50 1760次阅读
变频器电解电容损坏原因和更换注意事项

独石电容和电解电容的区别

本文主要阐述了电解电容和独石电容的区别。
发表于 2019-11-26 09:20 2606次阅读
独石电容和电解电容的区别

瓷片电容参数识别的方法

瓷片电容的读数方法和电阻的读数方法基本相同,分色标法、数标法和直标法3种。瓷片电容的基本单位用法拉(....
发表于 2019-11-13 09:12 1107次阅读
瓷片电容参数识别的方法

分享MURATA聚合物铝电解电容资料

发表于 2019-10-25 14:44 395次阅读
分享MURATA聚合物铝电解电容资料

滤波电容的作用是什么?

滤波电容器的作用:电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量....
发表于 2019-10-18 10:24 3867次阅读
滤波电容的作用是什么?

电容滤波的作用

滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压,其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电....
发表于 2019-10-18 09:12 902次阅读
电容滤波的作用

音箱分频器需要哪些电子元件

选择电容的材质通常是由损失因数和价格而决定的,这也意味着中/高音域不超过20uF的电容可采用高品质的....
发表于 2019-10-09 09:41 1674次阅读
音箱分频器需要哪些电子元件

电解电容的作用及使用概述

(63.68 KB)
发表于 2019-10-08 09:28 356次阅读
电解电容的作用及使用概述

具有三路延时功能的发声电路

本电路是一款具有三路延时功能的发声电路,而且每路的延时时间都不一样,发声的音调也不一样。
发表于 2019-10-07 16:16 1525次阅读
具有三路延时功能的发声电路

请问470uf的电解电容有什么作用?

470uf的电解电容的作用是什么?
发表于 2019-09-26 05:10 1951次阅读
请问470uf的电解电容有什么作用?

赋能产业 青岛三莹打造铝电解电容第一品牌

亚洲铝电解电容器的市场仍是一片“红海”行业。而国内电子消费品的每一次迭代,都能带动巨大的市场消费份额....
发表于 2019-09-20 10:29 1030次阅读
赋能产业 青岛三莹打造铝电解电容第一品牌

请问25VDC,容值为100uf的电解电容有没有多种外形形式?

同样参数下,比如25VDC,容值为100uf的电解电容有没有多种外形形式? 比如我可以根据我的空间尺寸要求选择矮扁型或...
发表于 2019-09-20 04:35 231次阅读
请问25VDC,容值为100uf的电解电容有没有多种外形形式?

滤波电容器的选择方法

选择合适的滤波电容可以提高产品可靠性和稳定性。电容器的主要参数有:耐压值、工作温度、电容值、等效串联....
发表于 2019-09-13 17:19 4422次阅读
滤波电容器的选择方法

电容有什么样的作用应该如何分类

电容是一种我们经常使用到的电子元件,电容器是一种能储存电荷的容器.它是由两片*得较近的金属片,中间再....
发表于 2019-08-31 10:48 2609次阅读
电容有什么样的作用应该如何分类

电容器的电路符号

电解电容器的图形符号中,还用“+”号表示电容器的正极片,由它引出的细线为正极引线,另一根引线则为负极....
发表于 2019-08-26 14:58 16452次阅读
电容器的电路符号

电解电容在电路设计里有什么作用

在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合。
发表于 2019-08-21 14:32 887次阅读
电解电容在电路设计里有什么作用

输入侧与输出侧电解电容的计算方法

我们一般按照在最低输入电压下,最大输出的情况下,要求电解电容上的纹波电压低于多少个百分点来计算。当然....
发表于 2019-08-14 16:09 2755次阅读
输入侧与输出侧电解电容的计算方法

万用表的使用基础知识和超实用的口诀资料合集免费下...

干电池这行,一定要学会正确使用万用表,除了测电压、电流外,它不仅能快速的判断出究竟哪里出了故障,还能....
发表于 2019-08-11 10:42 3315次阅读
万用表的使用基础知识和超实用的口诀资料合集免费下...

钽电容耐压值选择

电容的耐压值,在弱电领域主要有4V、6.3V、10V、16V、20V、25V、35V、50V这些档位....
发表于 2019-08-09 11:29 6886次阅读
钽电容耐压值选择

贴片电容与贴片电解电容的区别_贴片电解电容标识方...

贴片电解电容的标识方法主要有以下三种:采用三位数进行标注,单位为pF。前两位为有效数字,后一位为有效....
发表于 2019-08-05 10:51 5317次阅读
贴片电容与贴片电解电容的区别_贴片电解电容标识方...

请问LM2611产生-5V电压时Cin和Cout能否用电解电容代替?

在用LM2611产生-5V电压时,Cin和Cout能否用电解电容代替?还有L1和L2能否都使用22uH的功率电感?...
发表于 2019-07-25 14:29 321次阅读
请问LM2611产生-5V电压时Cin和Cout能否用电解电容代替?

电解电容的选型各个参数

由于电解电容器多数采用卷绕结构,很容易扩大体积,因此单位体积电容量非常大,比其它电容大几倍到几十倍。....
发表于 2019-07-11 14:36 6309次阅读
电解电容的选型各个参数

电解电容的电工符号如图所示

电解电容是电容的一种,金属箔为正极(铝或钽),与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质,....
发表于 2019-07-11 14:32 8527次阅读
电解电容的电工符号如图所示

电路板上贴片电容的作用及极性的区分方法

贴片式电容其作用主要是清除由芯片自身产生的各种高频信号对其他芯片的串扰,从而让各个芯片模块能够不受干....
发表于 2019-07-10 14:33 3897次阅读
电路板上贴片电容的作用及极性的区分方法

留意这5个电解电容选型的参数,避免入坑

在开关电源设计过程中,不可避免地要挑选适用的电容。
发表于 2019-07-09 14:08 4302次阅读
留意这5个电解电容选型的参数,避免入坑

技术 | 铝电解电容为什么不能承受反向电压?

我们大家都知道电容器在电子电路中一直扮演着相当重要的角色,在电子电路中负责信号的偶合、RC电路中伏安....
发表于 2019-06-25 14:21 2113次阅读
技术 | 铝电解电容为什么不能承受反向电压?

电容器的特性参数

我们还记得上一篇教程中使用极化电解电容,正极引线必须转到正极连接,负极引线连接到负极连接,否则可能再....
发表于 2019-06-22 10:15 5170次阅读
电容器的特性参数

铝电解电容正负极判断

贴片铝电解电容的正负极区分和测量电容上面有标志的黑块为负极。在PCB上电容位置上有两个半圆,涂颜色的....
发表于 2019-06-14 16:17 3792次阅读
铝电解电容正负极判断

铝电解电容选型参数

电路系统性能的稳定可靠,与选用的元器件参数、等级、质量等密切相关。设计师应针对产品应用环境以及电性能....
发表于 2019-06-14 16:12 2377次阅读
铝电解电容选型参数

铝电解电容检验方法

铝电解电容是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理....
发表于 2019-06-14 16:03 1769次阅读
铝电解电容检验方法

电容器正负极板判断

电容器分无极性电容和有极性电容,对于瓷片电容、云母电容、独石电容、涤纶电容等这些都是无极性电容,使用....
发表于 2019-06-06 14:34 7150次阅读
电容器正负极板判断

阻容降压电路的误区

由于采用电容降压,而电容器对交流电没有隔离作用,所以这样降压电路的负载电阻R1上会带电,有触电危险。....
发表于 2019-06-04 10:21 4321次阅读
阻容降压电路的误区

电解电容的使用注意事项

电解电容由于有正负极性,因此在电路中使用时不能颠倒联接。在电源电路中,输出正电压时电解电容的正极接电....
发表于 2019-05-28 17:47 2576次阅读
电解电容的使用注意事项

电路板电容正负极区分

如果是新的,我们可以根据引脚的长度来判断,脚长的为正极,其次看白色银边的符号,有一字符号的为负极。
发表于 2019-05-28 08:54 19160次阅读
电路板电容正负极区分

贴片电容的充放电

 电容器的基本作用既是充电和放电,于是直接利用此充电和放电的功能便是电容器的主要用途之一。在此用途中....
发表于 2019-05-24 11:51 1003次阅读
贴片电容的充放电

电解电容怎么放电

小电容的话,直接短路放电就行了,要是高压大容量电容就只能用电阻器缓慢放电,或者用100w白炽灯和电炉....
发表于 2019-05-24 11:28 7793次阅读
电解电容怎么放电

查找损坏的电解电容方法

漏电流是电解电容器的三大主要性能指标(电容量、损耗角正切值和漏电流)之一,漏电流过大会直接影响电容在....
发表于 2019-05-24 11:11 1310次阅读
查找损坏的电解电容方法

​铝电解电容不能承受反向电压,你知道为什么?

铝电解电容为什么不能承受反向电压?
发表于 2019-05-09 15:13 2106次阅读
​铝电解电容不能承受反向电压,你知道为什么?

如何分辨电解电容和滤波电容

电解电容是说电容里面的介质是电解材料,电解电容可用作滤波作用,当用作滤波作用时也叫滤波电容。
发表于 2019-04-30 16:59 4441次阅读
如何分辨电解电容和滤波电容

电解电容在电路中的作用

在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电....
发表于 2019-04-30 16:56 16555次阅读
电解电容在电路中的作用

电解电容寿命一般几年

如额定最高温度为85℃的电解电容器在85℃的环境温度条件下寿命为1000小时,而环境温度降低到60℃....
发表于 2019-04-30 16:52 32397次阅读
电解电容寿命一般几年

电解电容和普通电容的区别

区别在于介质的不同、性能不同、容量不同、结构不同致使用环境和用途也不同。反过来讲,人们根据生产实践需....
发表于 2019-04-30 16:48 14433次阅读
电解电容和普通电容的区别

滤波电容和电解电容怎么区分

在电路中起滤波作用的,都叫滤波电容,是电容在该电路中的功能。而电解电容是说电容里面的介质是电解材料,....
发表于 2019-04-12 13:59 7073次阅读
滤波电容和电解电容怎么区分

艾华集团年度财报披露,产能释放破解涨价难题

报告显示,公司去年实现营业收入 2,165,573,917.78 元,同比增长 20.81% ;
发表于 2019-04-10 10:05 1977次阅读
艾华集团年度财报披露,产能释放破解涨价难题