前言

電容器是電子電路不可或缺的元件，在很多電氣設備中也能看到電容器的存在。我們的日常生活離不開電子電路，當然也離不開電容器。

電子技術的發展催促著電容器的發展。交流輸電方式成為電網唯一的供電方式，而電子電路需要直流電，因此需要將交流電網的供電轉換為直流電。交流電的能量函數是時變的，直流電的能量函數是恒定的，在一個交流電周期，交流電的能量與直流電的能量可以相等，如1000W交流電和直流電功率在一個工頻電源周期的能量為20 J。但是，交流電轉換成直流電過程中的瞬時能量是不相等的，破壞了能量守恒定律。如果完成交流電向直流電的轉換，需要有一個能量緩沖裝置或元件。最簡單的能量緩沖裝置或元件就是電容器。

由于交流市電僅為50Hz或60Hz，交流電轉換為直流電的過程需要很大的電容量來滿足緩沖能量的需求，與此同時還要具有經濟、體積小的特點，電解電容器應運而生。

時至今日，電子技術無處不在，如各類家電、手機、計算機，甚至照明也進入了電子化。電解電容器也隨之進入人們生活的每一個角落，電解電容器的應用場景也越來越多。

對電解電容器性能的要求不再僅僅是早期的電容量、額定電壓、漏電流、損耗因數4項指標，根據不同的應用場景提出了等效串聯電阻（ESR）、紋波電流、工作溫度范圍、壽命、耐久性等性能需求。進一步的要求有：電解電容器的等效串聯電感（ESL）、頻率特性曲線、阻抗-頻率特性曲線、壽命與溫度以及紋波電流的特性曲線、紋波電流的頻率折算系數和溫度折算系數。因此，電解電容器需要根據不用的應用場景給出合適的性能與價格的最佳折中。

根據應用場景的不同，對電解電容器性能需求也不同。一般用途型電解電容器通常為85℃/2000h或105℃/2000h，如CD110系列產品、CD29系列產品、CD135系列產品。這個水平的電解電容器對100kHz性能沒有特殊要求，即便如此，也可以滿足大多數對價格敏感的電子電路的要求。對于現在國內電解電容器制造水平，85℃/2000h產品是電解電容器制造入門級產品，低于這個水平的產品無法進入國內電解電容器應用市場。

開關電源的密閉外殼要求電解電容器具有105℃/2000h以上的壽命，如105℃/6000～10000h。

光伏逆變應用的電解電容器則希望有45℃/20年的壽命。

LED的工作條件惡劣，需要體積小且125℃以上的工作溫度和至少3000h壽命的電解電容器。

智能手機充電器要求充電電流至少2A，液態電解電容器無法滿足此要求，需要可以承受高紋波電流的固態鋁電解電容器，這也是近十年來固態鋁電解電容器發展的動力。

實際應用對電解電容器提出如此多的性能要求，需要電解電容器制造工程師清楚實際應用對電解電容器的性能要求。應用工程師需要了解電解電容器的特性，才能造好電解電容器、用好電解電容器。經常會出現因制造不當、應用不當或理解不當出現制造與應用的矛盾。

編寫本書就是為了解決這個矛盾，讓電解電容器制造商和應用工程師清楚什么樣的應用場景對電解電容器有什么樣的性能要求，電解電容器需要提供哪些技術數據才夠用。

本書在第1～3章介紹了電解電容器的發展歷程、基本結構與制造過程，電容器的基礎知識和電解電容器需求的原因。

第4～8章詳細解析了電解電容器的一般性能和特殊性能。

第9～14章詳細講解了電解電容器在反激式開關電源、各種橋式開關電源、LLC諧振式開關電源、功率因數校正電路、變頻器、各類逆變弧焊電源等電力電子電路中的電流及電流的頻率成分，電路對電容量的需求等。

為了方便讀者對電解電容器性能的理解，第15～19章列出了典型的一般用途型電解電容器，高紋波電流、低ESR、長壽命液態電解電容器，固態鋁電解電容器和車規級電解電容器的詳細數據。

本書未涉及的內容如單相功率因數校正（Power Factor Correction, PFC）與各種電拓撲變換組合后直流母線（DC-Link）工作狀態分析、光伏逆變中電容器的工作狀態分析、“柔直”電容器工作狀態分析、高壓變頻器功率單元中的直流母線電容器工作狀態分析等電解電容器應用領域的內容在《薄膜電容器原理與應用》一書中進行詳細講解。

電容器除了電解電容器外，還有薄膜電容器、陶瓷電容器，與薄膜電容器、陶瓷電容器相關的內容，見后續出版的《薄膜電容器原理與應用》《陶瓷電容器原理與應用》。

電容器失效是電容器應用中不可避免的問題，在實際應用中需要弄清楚電容器失效的原因及解決方法，相關內容可以見后續出版的《電容器失效分析及型式試驗》。

本書第1～3、15～19章由陳永真編寫，第4～14章由陳之勃編寫。全書由陳永真統稿。

本書經歷了近十年的準備與撰寫，通過與電解電容器制造工程師和應用工程師的技術交流，使編者對電解電容器的認識不斷提高，相對于十年前對電解電容器的理解和分析問題的能力得到質的飛躍。在本書寫作的近十年歷程中，看到了我國電解電容器在數量和質量上的發展與進步。在我國電解電容器專家的不斷努力下，開發出性能更優異的電解電容器品種、性能更優異的電解電容器基礎材料；在我國電解電容器制造工程師的努力下，制造出更新、性能更優異或更廉價的電解電容器，為客戶提供更優質的技術支持和服務；在我國電解電容器設備制造商的努力下，制造出更加節能、品質更好的電解電容器制作設備，為電解電容器制造商提供更優異的服務；我國電解電容器應用（電力電子）工程師對電解電容器的理解不斷地加深，更加合理地應用電解電容器、拓展電解電容器的新應用領域。我國電解電容器會有更美好的未來！謹此，對電解電容器研發、制造、應用領域的專家、制造商、工程師表達最崇高的敬意！

編者

于遼寧工業大學