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《Hi,我是电解电容器》之十一:电子照明给了电解电容器第三次飞速发展机会

2021/09/15
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1、节能灯需要的电解电容器

20年前,节能灯以其节电、使用方便开始大量应用,最高峰时需要数十亿只的年产量,对应的也需要数十亿只电解电容器。这使得节能灯电解电容器成为电解电容器的一大亮点,国内很多电解电容器制造商得益于节能灯电解电容器起家和发展,甚至成为目前国内产值最高的电解电容器制造商。

由于节能灯的特殊工作环境和应用特点,要求节能灯电解电容器具有耐受高温和长寿命。这个需求,推动了105℃/10000h,和125℃甚至140℃工作温度产品的问世。是的电解电容器的最高工作温度和寿命得到极大的提高。在国内,性能最低的电解电容器也要85℃/2000h。这使得开关电源中的电解电容器不再受电解电容器寿命的困扰。甚至可以说,只要电解电容器选择得当,电解电容器不再是电子线路可靠性的短板。

节能灯电解电容器的另一个特点就是要承受高纹波电流。需要提供3W/μF甚至5W/μF的能力。对应的纹波电流能力要达到

工频纹波电流约6mA/W
高频纹波电流约9mA/W

折合到100Hz的总有效值约为7.5mA/W,对应22.5mA/μF,至少为20mA/μF。

对于电解电容器来说,这是超高纹波电流的性能要求条件下还要满足10000h/105℃的温度与寿命要求。

因此,无论是产量上还是性能上,节能灯电解电容器在高压电解电容器中占有一定的地位也是电解电容器的第四次飞跃。

2、LED照明需要的电解电容器

近年来,LED照明开始替代节能灯。对于应用方便的LED球泡,总是希望驱动电路越小越好。原来的铝散热器外壳要求驱动电路必须是隔离型的,LED灯珠多为3~10只电流为0.33A,输出电解电容器需要流过约400mA纹波电流。输出滤波电容器需要220μF以上的电容量,只能选择电解电容器;输入整流,由于是单相工频整流滤波,即使带有PFC,也需要比较大电容量的滤波电容器,高压电解电容器必将成为唯一选择。

LED灯珠及其散热器可以与外界电气隔离的,就可以应用效率更高的非隔离型驱动器。即便如此,输入整流滤波电解电容器和输出整流滤波电容器必不可少,同样需要大电容量的电解电容器。

为了简化驱动电路,如果电路设计合理,甚至可以采用线性驱动电路。即便如此,输入整流滤波电解电容器几乎不能少,也必然是电解电容器。只不过这时仅需要一只高压电解电容器。

也可以采用电容降压方式的驱动电路,其中也要求有一颗电解电容器。

LED照明几乎替代了荧光灯/节能灯照明和白炽灯照明,也部分替代了HID照明。因此每年数十亿只LED驱动器不可避免,LED驱动器每年需要数十亿只电解电容器也必不可免。

由于大多数LED驱动器的工作状态很恶劣,主要是高温,要求电解电容器不仅体积小好要在高温和高纹波电流条件下能长期工作。这时的高压电解电容器的性能在节能灯电解电容器基础上再次得到提升。

为了降低LED驱动器成本。LED驱动器制造商对高压电解电容器提出了更高的技术要求。这种要求已经使得全世界电解电容器制造商无法满足要求。也许不远的将来,中国人会想攻克节能灯电解电容器那样,再次攻克这一难关。同时将日本电解电容器甩在后面。

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《Hi,我是电解电容器》系列之十二:手机充电器给了固态电解电容器大发展

摘要:

上世纪80年代中后期,台式电脑进入了奔腾时代,CPU主频从数十兆赫兹很快的上升到GHz以上,CPU电流也攀升的数十安培,对应的主板电源旁路电容器中的纹波电流上升到2A甚至更高,固态电解电容器就是在这种应用需求下应运而生。

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电子产业图谱

辽宁工业大学教授,中国电源学会常务理事、编辑工作委员会主任,中国电工技术学会电力电子学会名誉理事。参加国家“863”计划,电动汽车重大专项“解放票混合动力城市客车用超级电容器”项目。主要研究方向包括各类电容器及其应用、电力半导体器件应用、高效率开关电源、高效率电子镇流器与高效能电子照明。已出版专著《电容器手册》、《高效率开关电源设计与制作》《高频电子镇流器设计与制作》等15部。