開關電源主濾波電解電容器屢次爆炸的原因和防範

2020-07-14 14:00:31 admin 429

開關電源主濾波電解電容器有時會莫名其妙地爆炸,即使該電容器尚未爆炸,也能發現其鋁質外殼頂部發生嚴重變形而呈鼓拱狀。對此往往將此歸咎為電容器漏電,簡單地一換了之,而並不深究其因,以致屢換屢爆。 

 由於鋁電解電容器的正極基體為高純金屬鋁,負極是有一定黏度的電解液,電容器在負荷條件下猶如一個電解槽,正負極間會有氣體產生,負荷越重,負荷時間越長,產生的氣體也就越多,且鋁電解電容器是一種密封性很強的元件,封口處採用橡膠密封、卷邊壓槽工藝,電容芯置身於這“固若金湯”的金屬外殼之中,當內部氣體增大到一定程度,並超越密封體所能承受的限度時,就會迅速引起鋁電解電容器的爆炸。

 

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鋁電解電容器屬有極性元件,通常主要用於直流電路中。當極性接反,或施加的直流電壓中疊加的紋波過大時,其損耗與漏電流的增大會產熱升溫,導致內部氣體惡性膨脹而炸裂,有時甚至鋁殼向外彈射而出、芯紙絮屑四濺粘汙,這種情況在開關電源中為多見。

 

 因為開關電源的工作頻率很高,主濾波電解電容器的CV積大,且疊加上的交流紋波電流較大,處境遠比普通工頻濾波電路中的電解電容器要惡劣得多。這種大的交流紋波電流其實才是真正導致主濾波電解電容器屢損屢爆的“罪魁禍首”。所以開關電源電路中必須採用能耐大紋波電流的那種專用的高紋波型鋁電解電容器才能有效提高可靠性與安全性。 


  高紋波型鋁電解電容器在其外套的熱性塑縮套上有明顯識別標誌(如HI-RIPPLE是高紋波的識別標誌)。有些鋁電解電容器則簡標為Ri字樣。大的交流紋波電流易導致主濾波電解電容爆炸,因此在選定高紋波型鋁電解電容器時還須重視,決不能缺少完善的防爆閥結構。

 

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防爆閥是以凹凸相間的扇形或溝壑形式,設置在鋁電解電容器外殼頂部的耐壓力薄弱環節。當電容器內部異常增高的氣壓達到一定程度時能自動頂破防爆閥,迅即洩氣卸壓,達到安全防爆的目的。 


除此以外,有條件的整機廠家與維修單位還須對批量用於開關電源的主濾波電解電容進行兩項非常必要的特殊抽樣試驗: 
疊加紋波耐久性試驗  在壽命試驗中電容試品疊加上適當的交流紋波電流,以1000小時試驗後考核試品,要求複測其電容量、漏電流、損耗等參數均符合標準方為合格。 


防爆閥可靠試驗  對電容試品施加適當的交流電壓,促使其產熱升溫而膨脹防爆閥,以此鑒定其防爆結構是否可靠有效。 


鋁電解電容器的爆炸是由於內部氣體的極度膨脹,氣體的極度膨脹又系電解芯體的異常溫升。因此,還應注重濾波電容的工作溫度,降低電解電容器的使用溫度可有效延長其壽命(每降低10℃,約可提高其2倍壽命)。最好優選105℃的電容品種,並盡可能地遠離發熱源。