每次接收反向电压时电解电容器是否会退化?

电器工程 电解电容 反极性
2022-01-08 22:55:55

我知道我不能反接电解电容。如果我施加足够长的反向电压,它会爆炸。

但是,如果短时间施加反向电压会发生什么?例如,电路发生故障,电容器反向偏置或短时间暴露在交流电压下,但从外部看起来仍然正常。电容器的内部物理和化学结构会永久改变吗?它仍然具有额定电容、电压和寿命吗?不爆炸可以继续使用吗?我觉得答案是“不”,但我正在寻找一个解释。

3个回答

电解液有许多类型和亚型,我将重点介绍那些最常见的爱好者:液体电解质铝。

大多数细节可以在相应的维基百科文章中阅读,但简而言之:

  • 阴极氧化层可承受高达1.5V的反向电压
  • 它可以更早地受到永久性损坏,但0.5V被认为是安全的

如果长时间施加过高的反向电压,可能会发生以下两种情况之一:

  • 放气使盖子爆炸
  • 氧化层的溶解使盖子短路

当远远超出所谓的“室温”时,这些故障模式的数量和概率可能会有很大差异。

即使短时间施加过多的反向电压也会永久损坏电容器。有时自我修复能力可以随着时间的推移稍微扭转这一点,但会造成永久性伤害。

查看损坏的一些方法是:

  • 增加的漏电流(由于部分溶解的氧化层)
  • 容量下降(由于氧化层孔的自愈)

其他类型的电解液有不同的行为,但大多数人认为短时间暴露高达 0.5V 的反向电压是可以的。这就是为什么许多 LCR 仪表无论任何极性都以 0.5V AC 测量电容的原因。

电解电容器可以在有限的循环次数内短时间承受反向电压。具体来说,采用非固体电解质的铝电解电容器可以承受大约1V到1.5V的反向电压。

固态钽电容也可以短时间承受反向电压。钽反向电压最常见的准则是:

  • 25 °C 时,额定电压的 10 %,最大 1 V,
  • 3 % 的额定电压,在 85 °C 时最大为 0.5 V,
  • 1 % 的额定电压,在 125 °C 时最大为 0.1 V。

这些指南适用于短冲程,绝不能用于确定电容器可以永久使用的最大反向电压。

更多关于维基百科


您所说的主要发生在交流电中,在短时间内施加反向电压,然后立即施加正电压以扭转小损坏。

反向极化不会发生得如此之快以至于永久损坏电容器。它损坏的时间取决于施加的反向电压、电容器的尺寸以及用于电介质和电极的材料。

通常,当在交流电中使用时,最常见的应用是滤波器,我没有看到电容器受到足以干扰操作的损坏。电容器用于直流充电器中的滤波器,我们每天都在使用它们,它们可以工作多年。在此类应用中使用时,可能会出现缓慢的损坏并形成氧化层,但不会妨碍正常运行。

虽然,频繁的瞬态电压会很快损坏电容器。这就是为什么在关闭任何设备时,请调低音量,关闭设备,然后拔下交流电源插头。

如果你觉得你的电路可能有这样的故障模式(天哪 - 在我依赖电解电容器极性反转的地方通常会烧毁整个电路!),最好是

  • 请查阅特定部件的数据表,而不是关于您正在使用的特定电容的反向电压的维基百科
  • 使用双极电解电容器
  • 采取保护措施(二极管或二极管+保险丝)防止外部极性变化/电池翻转
  • 仅在所有电源都准备好时才使用电压看门狗电路为电子设备上电 - 如果出现故障则快速断电(我观察到一种非常奇怪的故障模式,其中负轨的丢失导致运算放大器的输入钳位二极管发送正轨到所谓的高阻抗输入....)

永远不要让它成为一种正常的操作模式