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文檔簡介

1、電解電容在電源中的應用知識電容器 (capacitor) 在音響組件中被廣泛運用,濾波、反交連、高頻補償、直流回授隨處可見。但若依功能及制造材料、制造方法細分,那可不是一朝一夕能說得明白。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。每臺音響機器都要吃電源一除了被動式前級,既然需要供電,那就少不了 濾波這個動作。不要和我爭,采用電池供電當然無必要電源平滑濾波。但電池充電電路也有整流及濾波,故濾波電容器還是會存在。我們現(xiàn)在習用的濾波電容,正式的名稱應是:鋁箔乾式電解電容器。就我的觀察,除加拿大SonicFrontiers真空管前級,曾在高壓穩(wěn)壓線路中選用PP塑料電容做濾波

2、外,其它機種一概都是采用鋁箔乾式電解電容;因此網(wǎng)友有必要對它多做了解。面對電源穩(wěn)壓線路中擔任電源平滑濾波的電容器,你首先想到的會是什麼?一容量?耐壓?電容器的封裝外皮上一定有容量標示,那是指靜電容量;也一定有耐壓標示,那是指工作電壓或額定電壓。工作電壓(working voltage) 簡稱 WV為絕對安全值;若是 surgevoltage(簡稱SV或Vs),就是涌浪電壓或崩潰電壓 超過這個電壓值就保證此電容會被浪淹死一小心電容會爆!根據(jù)國際IEC384-4 規(guī)定,低於 315V時,Vs=1.15XVr,高於 315V時,Vs=1.lxVr。Vs是涌浪電壓,Vr 是額定電壓(rated vol

3、tage)電容器的電荷能量是以 Q= CV來表示,Q是庫倫,C是靜電容量,V是電壓;故當電壓值不變時,加大靜電容量就能增高電荷能量。請注意,電容器的容量單位應是F(farad),可是因計量太高造成數(shù)值偏低,故多改用區(qū) F, 1F百萬秣F。 國外也有用mF表示F,其實mF十分貼切,但機械式打字機上沒有區(qū)鍵,故用 m代表 micro。有了靜電容量及工作耐壓兩個參數(shù),若你正在選購電容,接下來你會考慮什麼?直覺上是價錢。嗯,這個參數(shù)很重要,而且數(shù)值愈低愈佳。也有人先想到品牌,并堅持日本貨打死不用一還存著八年抗戰(zhàn)情結(jié)?美國貨也僅能排第二,瑞典或德國制造的才能排第一。嗯,這個參數(shù)也很重要。但既然談到品牌,

4、那就不能忽略系列型號;因為一個制造廠會生產(chǎn)許多不同系列的產(chǎn)品,系列不同,品質(zhì)及價格就會不同。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、價格、品牌、型號系列。不應該只有小貓兩三只,外型尺寸也應該很重要,因為與它相關(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,但品牌不同的兩個電容做比較,重量一定不同;而外型尺寸更與機箱規(guī)劃有關(guān)。有些電容不是全圓型,有點像是多角型,Philips、BHCS有這種看起來似乎很高級的系列?,F(xiàn)在我們再整理一下,加上重量、外型尺寸、接腳型態(tài)一已有九 個參數(shù)。外皮顏色?這是

5、誰提出來的?很妙。因白色、黑色、藍色塑膠封裝都有廠商在用,它有時也具有某些意義,例如日規(guī)黑底金字常代表高級foraudio 音響級電容。僅憑外觀還能想到哪些?制造日期,9627就是1996年第27 周出廠;近年來日制電容似乎逐漸有意省略制造日期的標示。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,因為105度C比85度C更適用於真空管機。若機器要擺在南極,最好選耐負55度C的品種。容量誤差也別遺漏,當采多顆并聯(lián),為求得單只特性均勻,誤差當然是愈低愈佳?,F(xiàn)在再加上工作溫度及容量誤差,咱們手上已有12 個參數(shù),對電容器應有三成以上了解。請別會錯意,電容的工作

6、溫度不是指環(huán)境或表面溫度一不管幾度,封裝塑膠外皮都是一樣,它是指鋁箔工作溫度,所以裝管機選用85度C品種也絕對OK只 要將電容器遠離管仔就一定安全??墒钦嬲嘘P(guān)電容器品質(zhì)的幾個重要參數(shù),卻都只存在原廠規(guī)格書中,完全不會顯露在成品封裝外皮上,而這些重要參數(shù)才是本文談論的重點。散逸因數(shù)一損失角散逸因數(shù)dissipationfactor(DF)存在於所有電容器中,有時 DF值會以損失角tan S表示。想想,損失角,既有損失,當然愈低愈好。塑料電容的損失角很低,但鋁電解電容就相當高。DF值是高還是低,就同一品牌、同一系列的電容器來說,與溫度、容量、電壓、頻率都有關(guān)系;當容量相同時,耐壓愈高的 DF值就

7、愈低。舉實例做說 明,同廠牌同系列的10000W F電容,耐壓80V的DF值一定比耐壓63V的低。所 本刊選用濾波電容常會找較高耐壓者,不是沒有道理。此外溫度愈高 DF值愈高, 頻率愈高DF值也會愈高。但許多電容器制造廠,在規(guī)格書上常不注明散逸因數(shù)DF值,因為數(shù)值甚高很難看。以瑞典RIFA為例,其藍色PHE-420系列是MK陛料電容,它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色頂級PEH169系列鋁質(zhì)電解電容,就未標示損 失角規(guī)格。若真注明DF值,可能會是1.0000,小數(shù)點是在1的彳爰面。漏漏電流 哇!漏電!最好沒有。可是沒辦法,鋁電解電容在工作時一定會產(chǎn)生漏電流。漏電流 (l

8、eakagecurrent)當然要低,它的計算公式大致是:I =KX CM漏電流I的單位是w A, K是常數(shù),例如是0.01或0.03,每家制造廠會選擇不同的常數(shù)。但不論如何,電 容器容量愈高,漏電流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,這個 漏電流也請考慮在內(nèi)。從計算式可得知額定電壓愈高,漏電流也愈大,因此降低 工作電壓亦可降低漏電流。但降低電容器的漏電流并不容易,低漏電流low leakagecurrent-LL 系列價格高昂,我曾向國內(nèi)廠商訂制一批低漏電流LL 系列電容,價格比許多進口電容還貴。漏電流規(guī)格,鋁電解電容就比鉭電解電容差許多,鉭質(zhì)電容也有乾式及濕式兩種,不過它的容量及耐

9、壓都較低。除特別定制外,面對一般品,想要降低它的漏電流可設法提高 Vs對Vr的比 值。Vs是涌浪電壓,具值當然比 Vr額定電壓高,但施加電壓(真正的工作電壓) 還應該比Vr 低,例如取Vr 的 90;找高耐壓品種可說是完全正確。等效串聯(lián)電阻ESR一只電容器會因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗,比較重要的就是ES喈效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感一這就是容抗的基礎(chǔ)。電容器提供電容量,要電阻干 嘛?故ES或ESL也要求低低;但lowESR/low ESL通常都是高級系列。ESR的高低,與電容器的容量、電壓、頻率及溫度都有關(guān),當額定電壓固定時,容量愈大ESR低。有人習用將多顆小電容并接成一顆大電容以降低阻抗

10、,其理論是電阻并聯(lián)阻值降低。但若考慮電容接腳焊點的阻抗,以小并大,不見得一定會有收獲。反過來說,當容量固定時,選用高 W顏定電壓的品種也能降低ESR故耐壓高確實好處多多。頻率的影響:低頻時ESR高,高頻時ESRf氐;當然,高溫也會造成ESR勺提升。串聯(lián)等效電阻ESR勺單位是mQ,高級系列電容常是low ESR及l(fā)ow ESL。若比較低內(nèi)阻及低漏電流兩種特性,則低內(nèi)阻容易達成,故標示lowESR勺電容倒很常見。ESRW損失角有關(guān)聯(lián),ESR= tan 5/( 3 x Cs), Cs是電容量。有時電容器規(guī)格上會有Z,它與ESR勺意義不同,但Z的計算示與ESRt關(guān), 同時也考慮到容抗及感抗,是真正的內(nèi)

11、阻。剛才提到電容的ESRII位是m,那是 指大電容,若是220產(chǎn) 小容量電容,其ESRII位就不是mQ而是Q。何種電容器 的ESRM低?答案只有一個:Sanyo的OST機半導體電容!漣波電流Irac前面談到的散逸因數(shù)DF項失角tan S、漏電流、ESR庠聯(lián)等 效電阻等,其值都是愈低愈好,但現(xiàn)在要提的漣波電流ripplecurrent卻是愈高愈好。特別是現(xiàn)在都特別講究彳爰級擴大機要有大電流輸出,電源平滑濾波電容器的漣波電流Irac( 或 Iac) 就顯得格外突出。漣波電流Irac 的標示至少應有低頻及高頻工作時兩種規(guī)格數(shù)字,低頻大約是 以120Hz做標準,高頻大概是以10KHz做標準,但不同制造

12、廠商可能會有略微的 差別。漣波電流與頻率剛好成正比,因此低頻時漣波電流也比較低??墒菍ξ覀円繇懨詠碚f,低頻段的Irac 值才是重要。所以在采購電容器時,漣波電流數(shù)字高低是極為重要的依據(jù)。在一般狀況下,同品牌時,鎖螺絲式電容的漣波電流通常比snap-in插PC板式來得高。曾經(jīng)有一種說法:RIFA的10000W F相當於其它廠牌15000w F,因為大部份日制電容的漣波電流都不高,而 RIFA又特別高,故好像可以一個當兩個用。德國 Siemens、英國BHCfe容,在Irac這項特性上也常優(yōu)於日制品。 就筆者所知,Irac 最大的電容,是SiemensSIKORE原歹U電容為最高,6800區(qū)F/6

13、3V就高達20A 若是小容量電容,Irac 最大的是Sanyo OS電容。就彳爰級擴大機的動作來說,很多人會認定低頻時吃電流。有個方法可以試:以電表直流電壓-DCV最低檔量任一只射極電阻壓降,最好是指針電表,播放唱片, 將前級音量轉(zhuǎn)大,注意電表指針的擺動,你就會發(fā)現(xiàn)低頻固然會吃電流,四把吉它連彈也會猛吃電流!什麼音樂最適合run-in彳爰級擴大機? Holst的行星組曲 第一曲MARS現(xiàn)在你應該已經(jīng)明了六成以上,或許你想問:有沒有體型不大,漏電低、ESR低、tan S低、誤差低、價格低,但漣波電流高、適用溫度范圍高的鋁電解電容? 嗯,沒有!關(guān)於容量誤差,近年來鋁質(zhì)電解電容頗有進步,以往是 -2

14、0 %+40%,現(xiàn)在 大多是+/-20 %。但其容量常偏+而不是偏,故 10000代F測量起來有可能會接 近 12000區(qū) F。精確量取大容量電容器的靜電容量,是我多年來一直想做的事。不要懷疑,這種測試儀器很難買到,美國曾制造過,可量至99999 F,并能同時顯示DF值及 ESR直;而且電容量是100H2S 1KHz 10KHz三段(不是兩段)頻率測試的平均值。這種儀器國內(nèi)市場曾出現(xiàn)過,小賣新臺幣十萬元一只差漏電流的測試。額定工作電壓的安全度,在我的標準是: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,但我最高只會施加42V 電壓。讓電容器的額定電壓具有較多的余裕,能

15、降低內(nèi)阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命,一舉數(shù)得何樂不為?以前曾看過日制擴大機,48V工作電壓配上10000W F/50V濾波電容;短時間內(nèi)當然不會燒壞,但時日長久,壽命有 可能降低,那就得更換新品或另購新機。所以日制品常有時間到了,該走了的宿命,你也不能指責它是偷工減料,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,哼聲就沒了。我是不十分相信,因擴大機的哼聲常是因地回路不當引起,來自電容器微乎其微。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,是許多設計者及DIY迷亦深信不疑。因此不少彳爰級擴大機

16、,特別是美國產(chǎn)品 Krell、MarkLevinson ,最愛采用大水塘一大電容;丹麥的 Dynaudio,連前級擴大機都用 到十數(shù)萬w 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??墒且灿胁簧倜麖S 走低容量路子,例如美國Amcron有臺250W 2專業(yè)彳爰級擴大機,兩聲道合計 500VV只用了 2只8200區(qū)F小濾波電 容器(好像是小了點)。瑞士 Goldmund算是Hi-End品牌,產(chǎn)品送到各雜志社試聽,沒有一個評論員膽敢說它壞,它的大彳爰級就是采用小電容。瑞士 FMAcoustics更是貴到斃,一臺立體聲彳爰級彳爰級可換一部 Benz車。它的220W 2專業(yè)彳爰

17、級,號稱數(shù)十A電流輸出,本人親眼得見,全機只使用2只10000區(qū)F/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立的,但卻同時存在於音響圈。以低容量論點設計擴大機,也可以完全沒有哼聲,而且低頻表現(xiàn)也不比大水塘機差。重點是什麼?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!給大家一個建議:組裝彳爰級若采用低容量濾波電容時,千萬要配用高功率電源變壓器。也就是瘦了電容器、肥了變壓器,這可能就是擴大機好聲的秘絕。以這幾年詳細之觀察,彳爰級擴大機若要好聲,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,濾波電容堅持要大小

18、F那是找一個大的,還是用十來個小的并接?又有人說用小顆并,不但內(nèi)阻可以降低,反應速度也會也快,透明度 及解析度都比較好。MarkLevinson及Krell的彳爰級不是以小并大,但有誰認為它反應速度慢、不透明有霧?面對此問題,我自己都長期陷入迷陣中。就機箱規(guī)劃來說,用多顆小電容并聯(lián)似乎比較理想,而且進貨量大價格也便宜,甚至前級、彳爰級、綜合機,都可 采用同一種電容。進口機與國產(chǎn)機的命運有些不同,當消費者面對數(shù)十萬元進口機采用多顆小電容時,他會自我解釋:這個很有道理;但面對國產(chǎn)品時,他可能會有另一套惡 毒的說法: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,應該沒有絕對關(guān)系。

19、鄧小平說得好:管它黑貓、白貓,會捉老鼠的就是好貓。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。美國原本有兩大電容器品牌Mallory及Sprague,現(xiàn)在Sprague 已成絕響,因為它被日本Nippon Chemi-con 收購,且公司名稱注冊UnitedChemi-Con/簡稱UCC但只要是仍在美國制造,外皮印有 made in USA,商標更改與制造品質(zhì)應無關(guān)聯(lián)。不過外界已有耳語:UCQ匕Sprague差,可能性如何?日本商社一旦接手, 行銷政策自然會大幅改變,為了提高出貨量必得降低售價;但假格下滑也會導致品質(zhì)下滑。詢問本地代理商瑞普公司,UCCfe容銷售量比Sprague低,顯

20、示國內(nèi)廠商 有排斥UCC勺反映。若比較UCCM Sprague的規(guī)格特性,果然是一付Japanese樣 一體型大為縮水,原本40m訴80mmi勺改成40mr 50mm價格可能較低廉,但 ESR 增加、Irac減小一怎不令人擲筆三嘆?你對日制品有疑慮?沒辦法,非但美國如此,德國也需要日本資金進入來個德日合作,Siemens就和松下Matsusita共同生產(chǎn)S+ M電容器。這是未來趨勢,幾乎不可避免。RIFA也早就被EVOX完下,EVO煌大集團,到處設廠,本刊SigEnd 單端前級有用到1F電容,就是EVO溫牌,雖然自美國進口,但一付臺制品模 樣。儲存及工作壽命比起電阻、IC、電晶體、塑料電容這些

21、半永久性元件,鋁電解電容的壽命就 值得重視。一是儲存年限,自然與壽命有關(guān),1020年應無問題。存放過久的電 容不宜立刻使用,利用powersupply 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。工作壽命就很難說得明白,所謂長壽命LL-longlife 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時是15A, 85度C時是9A; 15A/9A= 1.67。此數(shù)字就是電容的壽命因數(shù)(本人臨時想出來的),數(shù)字愈高壽命愈低,數(shù)字愈接近1 壽命愈長。

22、如果沒記錯,1.93 表示10萬小時,1.85 表示 20萬小時,故1.67 至少 50萬小時!但電容器的主要功用是充、放電特性,因此不宜經(jīng)??焖俪?、放電。有兩個方法可有效延長電容器壽命:一是減少開機、關(guān)機次數(shù),二是設法降低開機時的瞬間充電電流一你聽懂了嗎?本刊也注意到此問題,故多年來都是這樣做。即令是如此,若問:到底是哪一種電容的音質(zhì)較好?這也實在難以回答?;旧希煌放?、系列的電容,它的聲音表現(xiàn)自然也是不同。我個人不會日制品打死不用,只要處理得當,日制品也不輸歐美貨。多年前曾用過ELN幅級Cerafine音響級電容,它的ESRS然低,但Irac也不高,裝在amp.上,低頻很 厚實,但霧氣

23、較重,不夠透明。可是并上 speed-up小電容彳爰,就豁然開朗。故實際裝配時,記得一定要在主濾波電容上加并speed-up 小電容,此舉至少會改善高頻響應。數(shù)值是多少?最好是一大一小,大的 1F、小的0.1 wF,MK思最低要求。有時并上小電容會發(fā)現(xiàn)助益不大,這可能是小電容未選對。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列0.1 wF。寫這篇文章的同時,也留意各雜志的廣告,美國 Krell 及加拿大ClasseAudio的Hi-End彳爰級新機種竟然都采用日本 Nichicon電容做主電源平滑濾波!但雜志評論員

24、有誰敢說它差?!前級擴大機吃不了數(shù)百 mA電流,故濾波電容較易選擇。高瓦數(shù)、高輸出電流擴大機就很難伺候,此時濾波電容的Irac 特性就要考慮在內(nèi)。對於濾波用電解電容,有幾點值得網(wǎng)友注意:一、 大致上來說,日制品的Irac比歐美品低;二、低漏電流比低 ESRM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,不是沒有道理。筆者不建議哪種電容最好,因為只要用得恰當,每種電容都可發(fā)出好聲。至於刻意強調(diào)電容、電阻、焊錫、保險絲非xxx 品牌不用的人,絕對是不懂線路結(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

25、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)過蝕刻的高純度鋁箔做為陽極,以其表面經(jīng)陽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紙或布做陰極。由於電解液是用吸浸式,故稱鋁箔乾式電解電容。何謂鋁箔濕式?在電容器內(nèi)直接加電解液一例如硼酸胺+乙二醇混合液,這種用手電容搖一搖還會發(fā)出流水聲,瑞典RIFA的PEH16繇列就是這種電容。即使是歐洲名廠,做為陽極的鋁箔也非自行生產(chǎn),而是統(tǒng)一由某公司供應,就好像瑞士表廠甚多,但只有少數(shù)幾家會做油心。非常好我支持八八(1) 100.00% 不好我反對(0) 0.00% 分享到 : 分享此文章到新浪微博分享此文章到開心網(wǎng)分享此文章到人人網(wǎng)分享此文章到豆瓣網(wǎng)分享此文章到騰訊微博加入收藏(0) + 推薦給朋友+ 挑錯相

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