本文主要介紹的是關于電解電容發熱原因解析，探討了電解電容發熱的主要因素，希望本文能讓你對電解電容法發熱現象有更全面的理解。

電解電容

電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質，陰極由導電材料、電解質（電解質可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。同時電解電容正負不可接錯。鋁電解電容器可以分為四類：引線型鋁電解電容器；牛角型鋁電解電容器；螺栓式鋁電解電容器；固態鋁電解電容器。

電解電容工作原理

電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區分），電解電容器因而得名。

電解電容應用

有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數設定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應與電源電壓的正極端相連接，陰極（負極）與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。

無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機S校正電路及單相電動機的起動電路。

電解電容器廣泛應用于家用電器和各種電子產品中，其容量范圍較大，一般為1~33000μF，額定工作電壓范圍為6.3~700V。其缺點是介質損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。

電解電容的極性，注意觀察在電解電容的側面有“-”是負極、“+”是正極，如果電解電容上沒有標明正負極，也可以根據它的引腳的長短來判斷，長腳為正極，短腳為負極。

電解電容發熱的原因是什么

什么是紋波

紋波的定義是指在直流電壓和電流中，疊加在直流穩定量上的交流分量。在評估紋波時，通常圍繞紋波電壓和紋波電流這兩個組成部分來進行。在大多數應用中，紋波和噪聲是工程師要最大限度抑制的一種電路狀態。例如，在將交流電源轉換成穩定直流輸出的AC-DC轉換器中，要竭力避免AC電源會以一種小幅、根據頻率的變化信號疊加在DC輸出之上的一種現象。另外，對采用鉭、鋁和鈮氧化物等有極性的電容器來說，還有另一個需特別注意的地方：不要讓紋波電壓的最小值掉到零電位以下，因為這將導致有極性電容工作在反向偏壓條件。

電容發熱的主要因素

紋波是導致電容自發熱的原因之一，電容起著電荷庫的作用，當電壓增加時，它們被充電；電壓降低時，它們向負載放電；它們實質上起著平滑信號的作用。當電容受到紋波電壓非直流電壓時，電容將經歷變化的電壓，并根據施加的電源，還可能有變化的電流，以及連續和間歇性的脈動功率。無論輸入形式為何，電容電場經歷的變化將導致介電材料中偶極子的振蕩，從而產生熱量。這一被稱為自發熱的反應行為，是介電性能成為重要指標的主要原因之一，因為任何寄生電阻(ESR)或電感(ESL)都將增加能耗。

理論上，一個完美的電容，自身不會產生任何能量損失，但是實際上，因為制造電容的材料有電阻、電感，電容的絕緣介質有損耗，各種原因導致電容變得不“完美”。一個不“完美”的電容其等效電路可看成由電阻、電容、電感組成，如下圖為一個不“完美”的鉭電容，其等效電路由電阻、電容、電感、二極管串并聯電路組成。

AVX TAJ系列規格100uF/16V鉭電容器詳細等效電路圖

容量與頻率關系曲線

DF與頻率關系曲線

ESR、Z與頻率關系曲線

由上圖可知，該鉭電容器SRF（自諧振頻率）在500KHz左右，該點Z值最小，諧振頻率點之前電容呈容性，諧振點之后電容呈感性，也就是說在頻率很高，超過電容自諧振頻率的情況下，電容就不在是"電容"了 ，此時的功率損耗主要由電容的寄生電感引起，P耗=I2rms·2πf·L，所以高頻下，低ESR、ESL電容的發熱少。

電容電介質很薄，就電容的總質量來說，它可能僅占一小部分，所以在評估波紋時，也需考慮其結構中所用的其它材料。例如，無極性電容(如陶瓷或薄膜電容)中的電容板是金屬的；而極性電容(如鉭或鋁)，具有一個金屬陽極(而在鈮氧化物技術中，陽極是導電氧化物)和一個電解質陰極(如二氧化錳或導電聚合物)。在內外部連接或引腳上，還有各種導電觸點，包括金屬(如：銅、鎳、銀鈀和錫等)和導電環氧樹脂等都會增加阻抗成份，當AC信號或電流通過這些材料（材料阻抗成份即電容器等效串聯電阻ESR）時，它們都會有一定程度的發熱。

要了解這些因素如何發揮作用，我們以使用固體鉭電容器在直流電源輸出級平滑殘留AC紋波電流為例。首先，由于它是有極性電容器，所以需要一個正電壓偏置，以防止AC分量引起反向偏壓情況的發生。該偏置電壓通常是電源的額定輸出電壓。

紋波電壓疊加在偏置電壓上

Voltage:電壓 Time:時間

鉭電容紋波發熱是由于通過鉭電容的紋波電流在鉭電容等效串聯電阻上生產了功率損耗。我們看由在給定頻率下電流的紋波值在鉭電容等效串聯電阻產生的功耗(等于I2R，其中“I”是電流均方根[rms])。

P耗=I2rms·ESR（由紋波電流引起的功耗）

Irms：一定頻率下的紋波電流，ESR：電容等效串聯電阻。

我們以考察一個正弦紋波電流及其RMS等效值入手。如果在某一頻率，我們使一個1A Irms的電流流經一個100mΩESR的電容，其產生的功耗是100mW。若連續供電，基于電容元件結構和封裝材料的熱容量、以及向周圍散熱所采取的所有措施(例如：對流、傳導和輻射的組合)，該電流將使電容在內部發熱，直到它與周圍環境達到平衡。

電容發熱的次要因素

另外在我們考慮紋波前，我們必須注意由施加的直流偏壓產生的發熱。電容不是理想器件，一種寄生現象是跨接介電材料的并聯電阻（RLi），該電阻將導致漏電流的發生。這個小DC電流會導致發熱，但是不像其它典型應用的紋波狀態，該發熱通常可忽略不計。電容漏電流引起的功耗可由下式計算：

P耗=I2DCL·R（由漏電流引起的功耗）

IDCL：指鉭電容漏電流， R：是跨接介電材料的并聯電阻(近似于鉭電容絕緣電阻)

如圖1中100uF/16V鉭電容等效電路的絕緣電阻RLi等于1.1MΩ,在室溫下，其IDCL不超過10uA(100uA@85℃)，所以其最大功耗約為0.11mW，在這種情況，紋波發熱是DC漏電流發熱的1000倍，因此后者(如前所述)可以忽略不計。

當工作電壓超過電容最大承受電壓、極性電容反向、電容器介質絕緣性能下降等情況使用，此時電容發熱主要由漏電流引起，如下圖以電解電容為例說明。

電解電容器為極性電容，因電解電容器介質氧化膜具有單向導電性，下圖為電解電容介質氧化膜耐壓與漏電流伏安特性曲線圖，與二極管伏安特性圖類似。

電解電容器介質氧化膜V-I特性曲線圖

圖6為電解電容器介質氧化膜V-I特性曲線圖，決定了電解電容器單向導電性，是有極性電解電容器。由于陰極箔表面有自然氧化的氧化膜，可耐極低的反向電壓。給電解電容器加反向電壓，會造成電解電容器陽極表面介質氧化膜擊穿、破損，且在反向電流作用下破損的介質氧化膜無法修復，導致介質氧化膜絕緣性能下降，電解電容器內部漏電流DCL會急劇增大，內部漏電流DCL通過絕緣電阻會產生功率損耗，最終導致電解電容器發熱。可以說漏電流是衡量電容器介質絕緣性能好壞的標志，對于一些精密電路和漏電流敏感電路使用電容器時，檢測電容的漏電流或絕緣電阻是不可忽略的。

結語

簡而言之，引起電解電容發熱的主要因素是疊加在直流上的紋波，通俗點就是耐壓不夠或者內部漏電。