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技術專文

圖 1、電容拆解結構圖 圖 2、電容等效電路圖

ESR C ESL

IR

圖 3、電容電容抗與等效電阻相量分析圖

Z

δ
X c
θ
ESR

(Dissipation factor, D.F.)，作為 ESR（Equivalent Series Resistance, ..........................式2
電容失效(短路/開路)及老化(容值 等效電阻）：電容器的物理結構和
decay)判斷依據，建立電力模組電 引腳上不可避免的存在寄生電阻。
容失效預警機制，達成UPS電容故 單位：Ω 鋁電解電容失效模式
障即早期偵測。 [3]
ESL（Equivalent Series Inductance, 透過文獻分析 ，鋁電解電容常見
等效電感 )：電容器將流過它的電 的失效模式，不外乎製程瑕疵或電
流限制在一個給定的物理路徑上， 容隨使用年限老化導致，可歸納成
文獻探討 對電流有一定的限制作用，形成了 五大項，電容器短路、電容器開
電感。單位：H 路、電容量減少、防爆瓣開花、電
容器漏液，五大項失效原因也會反
IR：直流電壓加在電容上，並產生
鋁電解電容構造介紹 漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻 應在電容電氣特性，構成電容器短
路原因可能有內部電極間短路、酸
鋁電解電容器是以陽極高純度鋁箔 。當電容較小時，主要取決於電
化皮膜絕緣破壞、電極間絕緣破壞
表面上形成的氧化膜為電介質，再 容的表面狀態；當容量 >0.1uf 時
由陰極鋁箔、電解液、電容器紙 ，C 的阻抗遠遠小於 IR 的阻抗，在 等，構成電容器開路故障可能原因
(電解紙)構成。氧化膜是通過電解 EMC 考慮的頻率範圍以內，可以忽 為釘接部端子部斷線或接續不良，
氧化形成，非常薄具有整流特性。 略 IR。 其兩項反應在電氣參數主要項目為
電容不足而影響 D.F.變化。電容量
此外，通過對高純度鋁箔進行腐 由於在低頻率50Hz~1kHz中，等效
蝕來擴大有效表面積，獲得小型化 串聯電感造成的電抗(XL)極小，因 減少、防爆瓣開花、電容器漏液主
[1]
大容量的電容器 。如前所述，實 此忽略電抗值，可得到電容抗(Xc) 要是因為電容內部電解液隨使用時
際電容器的結構是由陽極箔及陰極 間減少、熱分解、變質等多項因素
與等效電阻相量分析 圖3，透過以
箔，兩箔之間夾著電解紙(箔兩層 影導致，與電解液變化相關特性，
下式1得到損耗角正切(Tanδ)計算
和電解紙兩層)組成，捲繞後浸漬 方式，其物理意義為阻抗(Z)所產 主要反應在電氣參數主要項目為
電解液，其結構如 圖1所示。 生的耗損角(δ)去計算正切函數所 ESR及電容電荷量，而影響D.F.變
化，透過 表1整理歸納電容失效模
得。
式及反應在相關電氣參數。
鋁電解電容電氣特性

透過文獻分析 [1] [2] 電解電容器於充 .......................式1
電時，其實際電容等效電路如 圖
電容製造商將電容等效參數合併成 研究方法
2。
一項綜合指標，並將其定義為 D.F.
C（Capacitance, 電容）：負電荷經 ( 散逸因數 ) 主要用來說明電容器
由陰極及電解液傳至化成陽極箔的 無效程度。損耗因數定義為電容器 本次研究方法包含三大項目，透過
鋁氧化膜表面作為電介質產生靜電 每週期損耗能量與儲存能量之比， 研究手法分類 圖4 進行簡單的項目
容量的電容器。單位：F 即為損耗角正切百分比式 2。 說明，分別為Eaton 9395 UPS電

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