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技術專文

圖1、鋁質電解電容器失效模式及成因 [2]

Primary factors
Faillure Modes Internal Causes
Production Defects Mishandied Application Normal Factors

Short Circuit Burned Foil
Between Electrodes
Local deficiency in
Short circuit
Dielectric Breakdown of the oxyde layer
Oxide Layer
Metal particules in
Dielectrical breakdown of separating papers
Separator
Too thin paper Excessive
Open circuit Disconnection of Ripple Current
Terminal Construction Mechanical stress
Deterioration
Poor Terminal Connection Poor connexion with Time
Excessive
Capacitance Electrolyte Vaporization Thermal stress
Drop
ESR Anode Foil Capacitance Excessive
Increase Drop operating voltage
Cathode Foil
Leackage Capacitance Drop Reverse voltage
Current
Increase Deterioration of Excessive
Oxyde Layer Charge-Discharge
Opening Contamination
of the Corrosion by Chloride
safety valve
Internal pressure Rise Joint wear
Electrolyte
Leackage Poor Sealing Poor Sealing

本文提出兩項UPS主動防禦之作 ..............................(1) Mode Power Supply, SMPS）中，
法：針對UPS常見的電解電容漏 廠內UPS使用了大量的鋁質電解電
其中ε表示電介質的介電常數、A表
液，與台達電合作修改承漏盤設 容，在穩壓及儲能方面扮演著不可
示極板表面積、d表示電介質的厚
計，並加入漏液偵測電路，避免電 或缺的腳色，但電解電容是SMPS
度。由(1)式可知，欲增大靜電容
解液洩漏造成電路板元件炸損、利 中故障率最高的元件之一，其劣化
量，電介質的厚度要薄，介電常數
用UPS現有之Ipk CT，研發UPS輸 失效將直接影響UPS性能甚至影響
和極板面積要大，其可透過腐蝕鋁
出元件故障早期偵測機制，透過兩 供電，如何有效診斷電容器狀態成
薄膜表面產生海綿狀孔隙，以增加
組Inverter輸出電流不平衡率，早 為各廠最重要的一項課題。
有效表面積達80~100倍，因此能
期發現如輸出變壓器/Inverter之異
比其他電容器獲得更大的電容量。
常。透過上述主動防禦方法，提高
UPS供電的穩定度。 而其電介質係由高純度鋁薄膜進行 鋁質電解電容故障分析
氧化，於鋁薄膜表面上形成鋁氧化 電解電容會因施加過電壓、過大的
膜(三氧化二鋁)作為其電介質，其 漣波電流、頻繁充放電、溫度等因
生成反應式如式(2) [1] 素導致故障失效， 圖1呈現了常見

文獻探討 ........ (2) 的電解電容器故障模式及成因，藉
由故障模式的呈現，我們發現可
陽極氧化鋁膜與陰極間夾入電解紙
用來進行電容器性能判斷的參數有
後捲繞，讓氧化鋁膜與電解紙共同 電容值、等效串聯電阻(Equivalent
鋁質電解電容之組成與原理 作為介電質，再將其浸泡於電解液
Series Resistance, ESR )、電容
實現電氣連接，完成實際具有大容
鋁質電解電容係由盤繞結構製成， 量、漏電流 (Leakage Current, LC)
量的電容器。
其陽極為鋁薄膜，介電質為陽極上 等，目前線上的鋁質電解電容監測
的氧化鋁，陰極則由電解紙、電解 然而，由於其具有靜電容量大，耐 僅有溫度開關，而實際上溫度的反
液及陰極鋁箔構成，其靜電容量如 壓高、價格便宜之優點，因此大 應在電容器異常態樣中是最慢的，
同平行板電容器，如式(1) 量使用於交換式電源（Switching 且由於UPS開關操作在5kHz以上，

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