- 電解電容器原理與應用
- 陳之勃 陳永真編著
- 1190字
- 2023-08-28 19:38:35
1.11 電子照明給了電解電容器第三次飛速發展的機會
1.節能燈需要的電解電容器
20年前,節能燈以其節電、使用方便開始大量應用,最高峰時年產量數十億只相應地也需要數十億只電解電容器,這使得節能燈電解電容器成為電解電容器的一大亮點,國內很多電解電容器制造商依靠節能燈電解電容器起家和發展,甚至成為目前國內產值最高的電解電容器制造商。
由于節能燈的特殊工作環境和應用特點,要求節能燈電解電容器具有耐高溫和壽命長的特點。這個需求推動了105℃/10000h和125℃甚至140℃工作溫度產品的問世,使電解電容器的最高工作溫度和壽命得到了極大的提高。在國內,性能最低的電解電容器也要85℃/2000h,這使得開關電源中的電解電容器不再受壽命短的困擾。甚至可以說,只要電解電容器選擇得當,它不再是電子電路可靠性的短板。
節能燈電解電容器的另一個特點就是要承受高紋波電流,需要提供3W/μF甚至5W/μF(單位電容量可以支撐的輸出功率)的能力。單位輸出功率對應的紋波電流能力要達到:工頻紋波電流約6mA/W,高頻紋波電流約9mA/W,折合到100Hz的總有效值約為7.5mA/W,對應22.5mA/μF,至少為20mA/μF。對于電解電容器來說,在超高紋波電流的性能要求條件下還要滿足105℃/10000h的溫度與壽命要求。
因此,無論在產量還是性能上,節能燈電解電容器讓小型高壓電解電容器飛速發展。
2.LED照明需要的電解電容器
近年來,LED照明開始代替節能燈,LED球泡可以直接擰進E27型通用燈口以及特殊型號的燈口中,同時希望驅動電路越小越好。因此鋁散熱器是外露的,要求原來的鋁散熱器外殼驅動電路必須是隔離型的,LED燈珠(單體LED)多為3~10個,電流為0.33A,輸出電解電容器需要流過約400mA的紋波電流。輸出濾波電容器需要220μF以上的電容量,因此只能選擇電解電容器;由于輸入整流是單相工頻整流濾波,即使帶有功率因數校正(PFC),也需要較大電容量的濾波電容器,高壓電解電容器必將成為唯一選擇。
如果LED燈珠及其散熱器可以與外界電氣隔離,就可以應用效率更高的非隔離型驅動器。即便如此,輸入整流濾波電解電容器和輸出整流濾波電容器也必不可少,且需要大電容量。
為了簡化驅動電路,如果電路設計合理,甚至可以采用線性驅動電路,但仍需輸入整流濾波電解電容器,只是僅需要一只高壓電解電容器。也可以采用電容降壓方式的驅動電路,其中也要求有一只電解電容器。
LED照明幾乎替代了熒光燈/節能燈照明和白熾燈照明,也部分替代了高強度氣體放電(HID)燈照明。因此每年市場需要數十億只LED驅動器,也就需要數十億只電解電容器。
由于大多數LED驅動器的工作環境很惡劣,主要是高溫環境,這就要求電解電容器不僅要體積小,還要在高溫和高紋波電流條件下能長期工作。因此,高壓電解電容器的性能在節能燈電解電容器基礎上再次得到提升。
為了降低LED驅動器成本,LED驅動器制造商對高壓電解電容器提出了更高的技術要求,但這些要求電解電容器制造商無法滿足。也許在不遠的將來,我國會像攻克節能燈電解電容器那樣,攻克這一難關,走在世界前列。