電源濾波電解電容常識(shí)

1、電源濾波用電解電容容器(capacitor)在音響組件中被廣泛運(yùn)用，濾波、反交連、高頻補(bǔ)償、直流回授隨處可見。但若依功能及制造材料、制造方法細(xì)分，那可不是一朝一夕能說(shuō)得明白。所以縮小范圍，本文只談電解電容，而且只談電源平滑濾波用的鋁質(zhì)電解電容。每臺(tái)音響機(jī)器都要吃電源除了被動(dòng)式前級(jí)，既然需要供電，那就少不了濾波這個(gè)動(dòng)作。不要和我爭(zhēng)，采用電池供電當(dāng)然無(wú)必要電源平滑濾波。但電池充電電路也有整流及濾波，故濾波電容器還是會(huì)存在。我們現(xiàn)在習(xí)用的濾波電容，正式的名稱應(yīng)是：鋁箔乾式電解電容器。就我的觀察，除加拿大Sonic Frontiers真空管前級(jí)，曾在高壓穩(wěn)壓線路中選用PP塑料電容做濾波外，其它機(jī)種一概

2、都是采用鋁箔乾式電解電容；因此網(wǎng)友有必要對(duì)它多做了解。面對(duì)電源穩(wěn)壓線路中擔(dān)任電源平滑濾波的電容器，你首先想到的會(huì)是什麼？容量？耐壓？電容器的封裝外皮上一定有容量標(biāo)示，那是指靜電容量；也一定有耐壓標(biāo)示，那是指工作電壓或額定電壓。工作電壓(working voltage)簡(jiǎn)稱WV，為絕對(duì)安全值；若是surge voltage(簡(jiǎn)稱SV或Vs)，就是涌浪電壓或崩潰電壓;，超過(guò)這個(gè)電壓值就保證此電容會(huì)被浪淹死小心電容會(huì)爆！根據(jù)國(guó)際IEC 384-4規(guī)定，低於315V時(shí)，Vs=1.15Vr，高於315V時(shí)，Vs=1.1Vr。Vs是涌浪電壓，Vr是額定電壓(rated voltage)。電容器的電荷能量是

3、以QCV來(lái)表示，Q是庫(kù)倫，C是靜電容量，V是電壓；故當(dāng)電壓值不變時(shí)，加大靜電容量就能增高電荷能量。請(qǐng)注意，電容器的容量單位應(yīng)是F(farad)，可是因計(jì)量太高造成數(shù)值偏低，故多改用F，1F=一百萬(wàn)F。國(guó)外也有用mF表示F，其實(shí)mF不十分貼切，但機(jī)械式打字機(jī)上沒(méi)有鍵，故用m代表micro。有了靜電容量及工作耐壓兩個(gè)參數(shù)，若你正在選購(gòu)電容，接下來(lái)你會(huì)考慮什麼？直覺(jué)上是價(jià)錢。嗯，這個(gè)參數(shù)很重要，而且數(shù)值愈低愈佳。也有人先想到品牌，并堅(jiān)持日本貨打死不用還存著八年抗戰(zhàn)情結(jié)？美國(guó)貨也僅能排第二，瑞典或德國(guó)制造的才能排第一。嗯，這個(gè)參數(shù)也很重要。但既然談到品牌，那就不能忽略系列型號(hào)；因?yàn)橐粋€(gè)制造廠會(huì)生產(chǎn)許多

4、不同系列的產(chǎn)品，系列不同，品質(zhì)及價(jià)格就會(huì)不同。OK，我們先整理一下，有關(guān)電源平滑濾波電容器的參數(shù)已知有：靜電容量、額定工作電壓、涌浪崩潰電壓、價(jià)格、品牌、型號(hào)系列。不應(yīng)該只有小貓兩三只，外型尺寸也應(yīng)該很重要，因?yàn)榕c它相關(guān)的有重量及接腳型態(tài)，snap-in是插焊PC板式，screw是鎖螺絲式。至於重量，同容量同耐壓，但品牌不同的兩個(gè)電容做比較，重量一定不同；而外型尺寸更與機(jī)箱規(guī)劃有關(guān)。有些電容不是全圓型，有點(diǎn)像是多角型，Philips、BHC都有這種看起來(lái)似乎很高級(jí)的系列?，F(xiàn)在我們?cè)僬硪幌?，加上重量、外型尺寸、接腳型態(tài)已有九個(gè)參數(shù)。外皮顏色？這是誰(shuí)提出來(lái)的？很妙。因白色、黑色、藍(lán)色塑膠封裝都有

5、廠商在用，它有時(shí)也具有某些意義，例如日規(guī)黑底金字常代表高級(jí)for audio音響級(jí)電容。僅憑外觀還能想到哪些？制造日期，9627就是1996年第27周出廠；近年來(lái)日制電容似乎逐漸有意省略制造日期的標(biāo)示。但外皮顏色及文字印刷不直接與品質(zhì)有關(guān)，故僅加上制造日期參數(shù)。還有，別忘了適用工作溫度，因?yàn)?105度C比85度C更適用於真空管機(jī)。若機(jī)器要擺在南極，最好選耐負(fù)55度C的品種。容量誤差也別遺漏，當(dāng)采多顆并聯(lián)，為求得單只特性均勻，誤差當(dāng)然是愈低愈佳。現(xiàn)在再加上工作溫度及容量誤差，咱們手上已有12個(gè)參數(shù)，對(duì)電容器應(yīng)有三成以上了解。請(qǐng)別會(huì)錯(cuò)意，電容的工作溫度不是指環(huán)境或表面溫度不管幾度，封裝塑膠外皮都是

6、一樣，它是指鋁箔工作溫度，所以裝管機(jī)選用85度C品種也絕對(duì)OK，只要將電容器遠(yuǎn)離管仔就一定安全。可是真正有關(guān)電容器品質(zhì)的幾個(gè)重要參數(shù)，卻都只存在原廠規(guī)格書中，完全不會(huì)顯露在成品封裝外皮上，而這些重要參數(shù)才是本文談?wù)摰闹攸c(diǎn)。散逸因數(shù)損失角散逸因數(shù)dissipation factor(DF)存在於所有電容器中，有時(shí)DF值會(huì)以損失角tan表示。想想，損失角，既有損失，當(dāng)然愈低愈好。塑料電容的損失角很低，降，最好是指針電表，播放唱片，將前級(jí)音量轉(zhuǎn)大，注意電表指針的擺動(dòng)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)低頻固然會(huì)吃電流，四把吉它連彈也會(huì)猛吃電流！什麼音樂(lè)最適合run-in後級(jí)擴(kuò)大機(jī)？Holst的行星組曲第一曲MARS。現(xiàn)在你

7、應(yīng)該已經(jīng)明了六成以上，或許你想問(wèn)：有沒(méi)有體型不大，漏電低、ESR低、tan低、誤差低、價(jià)格低，但漣波電流高、適用溫度范圍高的鋁電解電容？嗯，沒(méi)有！關(guān)於容量誤差，近年來(lái)鋁質(zhì)電解電容頗有進(jìn)步，以往是-20+40，現(xiàn)在大多是+/-20。但其容量常偏而不是偏，故10000F測(cè)量起來(lái)有可能會(huì)接近12000F。精確量取大容量電容器的靜電容量，是我多年來(lái)一直想做的事。不要懷疑，這種測(cè)試儀器很難買到，美國(guó)曾制造過(guò)，可量至99999F，并能同時(shí)顯示DF值及 ESR值；而且電容量是100Hz、1KHz、10KHz三段（不是兩段）頻率測(cè)試的平均值。這種儀器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)曾出現(xiàn)過(guò)，小賣新臺(tái)幣十萬(wàn)元只差漏電流的測(cè)試。額定工作

8、電壓的安全度，在我的標(biāo)準(zhǔn)是：至少理讓15。例如某電容的額定電壓是50V，雖然涌浪電壓可能高至63V，但我最高只會(huì)施加 42V電壓。讓電容器的額定電壓具有較多的余裕，能降低內(nèi)阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命，一舉數(shù)得何樂(lè)不為？以前曾看過(guò)日制擴(kuò)大機(jī)，48V工作電壓配上10000F/50V濾波電容；短時(shí)間內(nèi)當(dāng)然不會(huì)燒壞，但時(shí)日長(zhǎng)久，壽命有可能降低，那就得更換新品或另購(gòu)新機(jī)。所以日制品常有時(shí)間到了，該走了的宿命，你也不能指責(zé)它是偷工減料，畢竟做生意總要圖利，若一輩子只能賣你一次，如何賺錢？容量愈高哼聲愈低？自己裝，最討厭的就是哼聲除不掉。有人將濾波電容加大，哼聲就沒(méi)了。我是不十分相信，因擴(kuò)大機(jī)的哼

9、聲常是因地回路不當(dāng)引起，來(lái)自電容器微乎其微。但是理論上，容量愈高，電源平滑效果也就愈佳，所以大容量的做法，是許多設(shè)計(jì)者及DIY迷亦深信不疑。因此不少後級(jí)擴(kuò)大機(jī)，特別是美國(guó)產(chǎn)品Krell、Mark Levinson，最愛采用大水塘大電容；丹麥的Dynaudio，連前級(jí)擴(kuò)大機(jī)都用到十?dāng)?shù)萬(wàn)F之容量。至於AC & DC交直流，也比較傾向於大容量派，但尚適可而止。可是也有不少名廠走低容量路子，例如美國(guó)Amcron有臺(tái) 250W2專業(yè)後級(jí)擴(kuò)大機(jī)，兩聲道合計(jì)500W，只用了2只8200F小濾波電容器(好像是小了點(diǎn))。瑞士Goldmund算是Hi-End品牌，產(chǎn)品送到各雜志社試聽，沒(méi)有一個(gè)評(píng)論員膽敢說(shuō)它壞，它

10、的大後級(jí)就是采用小電容。瑞士FM Acoustics更是貴到斃，一臺(tái)立體聲後級(jí)後級(jí)可換一部Benz車。它的220W2專業(yè)後級(jí)，號(hào)稱數(shù)十A電流輸出，本人親眼得見，全機(jī)只使用2只10000F/100V濾波電容。大容量濾波與低容量濾波兩種理論基本上是對(duì)立的，但卻同時(shí)存在於音響圈。以低容量論點(diǎn)設(shè)計(jì)擴(kuò)大機(jī)，也可以完全沒(méi)有哼聲，而且低頻表現(xiàn)也不比大水塘機(jī)差。重點(diǎn)是什麼？Irac漣波電流。如果你如今還是滿腦子的大容量，那你還不了解電解電容！給大家一個(gè)建議：組裝後級(jí)若采用低容量濾波電容時(shí)，千萬(wàn)要配用高功率電源變壓器。也就是瘦了電容器、肥了變壓器，這可能就是擴(kuò)大機(jī)好聲的秘絕。以這幾年詳細(xì)之觀察，後級(jí)擴(kuò)大機(jī)若要好

11、聲，采用大功率電源變壓器比采用大容量濾波電容有效多了。一顆大的？多顆小的？ OK，有人放心不下，濾波電容堅(jiān)持要大F那是找一個(gè)大的，還是用十來(lái)個(gè)小的并接？又有人說(shuō)用小顆并，不但內(nèi)阻可以降低，反應(yīng)速度也會(huì)也快，透明度及解析度都比較好。 Mark Levinson及Krell的後級(jí)不是以小并大，但有誰(shuí)認(rèn)為它反應(yīng)速度慢、不透明有霧？面對(duì)此問(wèn)題，我自己都長(zhǎng)期陷入迷陣中。就機(jī)箱規(guī)劃來(lái)說(shuō)，用多顆小電容并聯(lián)似乎比較理想，而且進(jìn)貨量大價(jià)格也便宜，甚至前級(jí)、後級(jí)、綜合機(jī)，都可采用同一種電容。進(jìn)口機(jī)與國(guó)產(chǎn)機(jī)的命運(yùn)有些不同，當(dāng)消費(fèi)者面對(duì)數(shù)十萬(wàn)元進(jìn)口機(jī)采用多顆小電容時(shí)，他會(huì)自我解釋：這個(gè)很有道理；但面對(duì)國(guó)產(chǎn)品時(shí)，他可能

12、會(huì)有另一套惡毒的說(shuō)法：偷工減料！就音質(zhì)表現(xiàn)，大水塘or小水塘、一顆大的or多顆小的，應(yīng)該沒(méi)有絕對(duì)關(guān)系。鄧小平說(shuō)得好：管它黑貓、白貓，會(huì)捉老鼠的就是好貓。制造廠牌也關(guān)乎品質(zhì)特性，前述有人終其一生不用日制品。美國(guó)原本有兩大電容器品牌Mallory及Sprague，現(xiàn)在 Sprague已成絕響，因?yàn)樗蝗毡綨ippon Chemi-con收購(gòu)，且公司名稱注冊(cè)United Chemi-Con/簡(jiǎn)稱UCC。但只要是仍在美國(guó)制造，外皮印有made in USA，商標(biāo)更改與制造品質(zhì)應(yīng)無(wú)關(guān)聯(lián)。不過(guò)外界已有耳語(yǔ)：UCC比Sprague差，可能性如何？日本商社一旦接手，行銷政策自然會(huì)大幅改變，為了提高出貨量必得降

13、低售價(jià)；但假格下滑也會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)下滑。詢問(wèn)本地代理商瑞普公司，UCC電容銷售量比Sprague低，顯示國(guó)內(nèi)廠商有排斥UCC的反映。若比較UCC及Sprague的規(guī)格特性，果然是一付Japanese樣體型大為縮水，原本40mm80mm的改成40mm50mm，價(jià)格可能較低廉，但ESR增加、Irac減小怎不令人擲筆三嘆？你對(duì)日制品有疑慮？沒(méi)辦法，非但美國(guó)如此，德國(guó)也需要日本資金進(jìn)入來(lái)個(gè)德日合作，Siemens就和松下Matsusita共同生產(chǎn)SM電容器。這是未來(lái)趨勢(shì)，幾乎不可避免。RIFA也早就被EVOX吃下，EVOX是大集團(tuán)，到處設(shè)廠，本刊SigEnd單端前級(jí)有用到1F電容，就是EVOX品牌，雖然自

14、美國(guó)進(jìn)口，但一付臺(tái)制品模樣。儲(chǔ)存及工作壽命比起電阻、IC、電晶體、塑料電容這些半永久性元件，鋁電解電容的壽命就值得重視。一是儲(chǔ)存年限，自然與壽命有關(guān)，1020年應(yīng)無(wú)問(wèn)題。存放過(guò)久的電容不宜立刻使用，利用power supply先將它aging(活化)；夾上端子，緩慢調(diào)整power supply電壓，由低至高，最高可調(diào)至此電容的額定電壓。工作壽命就很難說(shuō)得明白，所謂長(zhǎng)壽命LL-long life電容，通常是表示漣波電流Irac穩(wěn)定。前面曾談到電容的Irac與工作溫度及頻率都有關(guān)，例如同是10KHz，40度C時(shí)是15A，85度C時(shí)是9A；15A/9A1.67。此數(shù)字就是電容的壽命因數(shù)（本人臨時(shí)想出

15、來(lái)的），數(shù)字愈高壽命愈低，數(shù)字愈接近1壽命愈長(zhǎng)。如果沒(méi)記錯(cuò)，1.93表示10萬(wàn)小時(shí)，1.85表示20萬(wàn)小時(shí)，故1.67至少50萬(wàn)小時(shí)！但電容器的主要功用是充、放電特性，因此不宜經(jīng)常快速充、放電。有兩個(gè)方法可有效延長(zhǎng)電容器壽命：一是減少開機(jī)、關(guān)機(jī)次數(shù)，二是設(shè)法降低開機(jī)時(shí)的瞬間充電電流你聽懂了嗎？本刊也注意到此問(wèn)題，故多年來(lái)都是這樣做。即令是如此，若問(wèn)：到底是哪一種電容的音質(zhì)較好？這也實(shí)在難以回答。基本上，不同品牌、系列的電容，它的聲音表現(xiàn)自然也是不同。我個(gè)人不會(huì)日制品打死不用，只要處理得當(dāng)，日制品也不輸歐美貨。多年前曾用過(guò)ELNA高級(jí)Cerafine音響級(jí)電容，它的ESR雖然低，但I(xiàn)rac也不高

16、，裝在amp.上，低頻很厚實(shí)，但霧氣較重，不夠透明?？墒遣⑸蟬peed-up小電容後，就豁然開朗。故實(shí)際裝配時(shí)，記得一定要在主濾波電容上加并speed-up小電容，此舉至少會(huì)改善高頻響應(yīng)。數(shù)值是多少？最好是一大一小，大的1F、小的0.1F，MKP是最低要求。有時(shí)并上小電容會(huì)發(fā)現(xiàn)助益不大，這可能是小電容未選對(duì)。RIFA的電解及塑料電容，若想加并speed-up，奉勸你不要找WIMA，建議各位試試MIT的PPFX-S錫箔或RTX系列0.1F。寫這篇文章的同時(shí)，也留意各雜志的廣告，美國(guó)Krell及加拿大Classe Audio的Hi-End後級(jí)新機(jī)種竟然都采用日本Nichicon電容做主電源平滑濾波

17、！但雜志評(píng)論員有誰(shuí)敢說(shuō)它差？！前級(jí)擴(kuò)大機(jī)吃不了數(shù)百mA電流，故濾波電容較易選擇。高瓦數(shù)、高輸出電流擴(kuò)大機(jī)就很難伺候，此時(shí)濾波電容的Irac特性就要考慮在內(nèi)。對(duì)於濾波用電解電容，有幾點(diǎn)值得網(wǎng)友注意：一、大致上來(lái)說(shuō)，日制品的Irac比歐美品低；二、低漏電流比低ESR更重要；三、大濾波電容宜并接小電容；四、盡量選高耐壓電容；五、最頂級(jí)的電容，容量及耐壓都不高，故數(shù)百瓦的大power通常聲音粗糙，不是沒(méi)有道理。筆者不建議哪種電容最好，因?yàn)橹灰玫们‘?dāng)，每種電容都可發(fā)出好聲。至於刻意強(qiáng)調(diào)電容、電阻、焊錫、保險(xiǎn)絲非xxx品牌不用的人，絕對(duì)是不懂線路結(jié)構(gòu)的外行人！關(guān)於鋁質(zhì)電解電容的構(gòu)造電容器依其元件構(gòu)造大致可分成：一、卷繞型，二、積層型，三、電解型。而電解型又分鋁質(zhì)及鉭質(zhì)兩類，鋁質(zhì)再分成液態(tài)電解質(zhì)及固態(tài)電解質(zhì)。若說(shuō)液態(tài)電解質(zhì)是鋁箔濕式、固態(tài)電解質(zhì)是鋁箔乾式，那就錯(cuò)了，因鋁箔乾式及鋁箔濕式都是液態(tài)電解質(zhì)電容。鋁質(zhì)電解電容是以經(jīng)過(guò)蝕刻的高純度鋁箔做為陽(yáng)極，以其表面經(jīng)陽(yáng)極氧化處理之化成薄膜做為電介質(zhì)，再以浸有電解液的薄