超級電容器試驗方法

1、KAMCAP超級電容器的試驗方法及設(shè)備一、范圍規(guī)定了 KAMCAP超級電容器的主要實驗方法，并推薦相關(guān)的試驗設(shè)備。二、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 62391-1Fixed electric double-layer capacitors for use in electronic equipment -Part 1:Generic specificationQ/KMNY001-2006電化學(xué)電容器二、試驗方法容量 capacitance恒流放電方法 c onstant current discharge method恒流放電裝置恒流放電裝置直流電流表m直流電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)待測電容圖1 -恒流放電方法電路2.

2、1.1.2 測量方法measuring method恒流/恒壓源的直流電壓設(shè)定為額定電壓（UR）。設(shè)定表2中規(guī)定的恒電流放電裝置的恒定電流值。將開關(guān)S切換到直流電源，除非分立標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，在恒流/恒壓源達(dá)到額定電壓后恒 壓充電30min。在充電30min結(jié)束后，將開關(guān)S變換到恒流放電裝置，以恒定電流進(jìn)行放電。圖2電容器的端電壓特性測量電容器兩端電壓從U1到U2的時間t1和t2,如圖2所示，根據(jù)下列等式計算電容量值:其中C容量（F）；I放電電流（A）；U1測量初始電壓（V）；U2測量終止電壓（V）；t1放電初始到電壓達(dá)到U1 （s ）的時間；t2放電初始到電壓達(dá)到U2（s）的時間。放電電流I及

3、放電電壓下降的電壓U1和U2參見表2。分級方法應(yīng)依據(jù)分立標(biāo)準(zhǔn)。表2 -放電條件分類分類1分類2分類3分類4應(yīng)用后備記憶能量存儲功率瞬時功率充電時間30min30min30min30minI (mA)1 XC0.4 X CUR4XCUR40 X CURU1充電電壓的80%值（0.8XUR）U2充電電壓的40%值（0.4XUR）備注C為額定容量單位為F （法拉），UR為額定電壓單位為V （伏）。注 放電電流I應(yīng)按以下規(guī)定選?。篴）如果 U3超過初始特性中充電電壓的5% （0.05XUR）,電流值減小至一半，五分之一或十分之一。b）放電電流值10A或以下的有效數(shù)字個數(shù)為一位，計算值的第二位應(yīng)四舍五入

4、。c）放電電流值超過10A的有效數(shù)字個數(shù)為兩位，計算值的第三位應(yīng)四舍五入。2.1.2恒電阻充電方法2.1.2.1測量電路應(yīng)根據(jù)圖3中所示測量電路進(jìn)行測量。R串聯(lián)電阻S開關(guān)任直流電壓表Cx待測電容圖3 - 恒電阻充電方法電路2.1.2.2測量方法進(jìn)行測量前，將電容器兩端短路30min以上進(jìn)行充分放電；當(dāng)施加直流電壓UR時，測量時間常數(shù)（t）,通過下列等式計算電容量值:c =其中C容量（F）t充電至0.632XUR的時間（s）；R串聯(lián)電阻（Q）。選擇R值使t為60s120s。2.3 內(nèi)阻 Internal resistance2.3.1交流阻抗方法2.3.1.1測量電路所示測量電路進(jìn)行測試。圖2.

5、3.1.1 -交流阻抗方法電路二，振蕩器交流電流表交流電壓表圖2.3.1.1 -交流阻抗方法電路二，振蕩器交流電流表交流電壓表待測電容2.3.1.2測量方法電容器的內(nèi)阻Ra應(yīng)通過下式計算:其中Ra交流內(nèi)阻（Q）；U交流電壓有效值（V r.m.s）；I交流電流有效值（V r.m.s）。測量電壓的頻率，應(yīng)為1kHz。交流電流應(yīng)為1mA至10mA。2.3.2直流阻抗方法2.3.2.1測量方法采用恒流放電方法所示的測量電路，采用額定電壓。用電壓記錄儀測量電容器端電壓。將開關(guān)S切換至直流源，當(dāng)恒流恒壓源達(dá)到額定電壓后施加電壓充電30min。在充電30min結(jié)束后，切換開關(guān)S至恒流放電裝置，以表3中規(guī)定的

6、恒定電流進(jìn)行放電。用電 壓記錄儀記錄電容器端電壓隨時間變化。由電壓記錄儀得到的電壓與時間成直線部分繪制輔 助線，從輔助線與放電開始交點讀取電壓降 U3，如圖5所示，根據(jù)下式計算內(nèi)阻Rd。其中Rd為直流內(nèi)阻（Q）；AU3 電壓降（V）；I 放電電流（A）。放電電流I應(yīng)依據(jù)表3。分類方法應(yīng)依照分立標(biāo)準(zhǔn)。表3-放電電流)30 min)30 minTime時間（s）分類分類1分類2分類3分類4I (mA)10XC4XCUR40 X CUR400XCUR注C為額定電容量，單位F （法拉），UR為額定電壓，單位V （伏）備注放電電流I應(yīng)按以下規(guī)定選?。篴）如果AU3超過初始特性中充電電壓的20% （0.2

7、XUR），電流值減小至一半，五分之一或十分之一。b）放電電流值10A或以下的有效數(shù)字個數(shù)為一位，計算值的第二位應(yīng)四舍五入。c）放電電流值超過10A的有效數(shù)字個數(shù)為兩位，計算值的第三位應(yīng)四舍五入。電壓降不表示從放電開始點的連續(xù)降落電壓AU4,而是從曲線的直線部分作輔助線延長至 與放電開始點交叉得到的A U4。圖5-電容器端電壓特性2.4漏電流2.4.1測量方法放電持續(xù)時間。該測量開始前，電容器應(yīng)進(jìn)行充分放電。放電過程持續(xù)1h到24h，應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。除非相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，漏電流的測量應(yīng)采用適當(dāng)?shù)脑囼灉囟群瓦m合的直流電壓（UR）。經(jīng)過最大30min充電時間后達(dá)到95%充電電壓，充電時間從30

8、min，1h，2h，4h，8h，12h，24h，48h中選擇，應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。應(yīng)使用穩(wěn)定的電源如穩(wěn)壓電源。除非在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，通過1000Q以下的保護電阻給電容器施加電壓。2.4.2有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)指定在參考溫度20 r及其他規(guī)定溫度下的漏電流限值；必要時，當(dāng)溫度在試驗標(biāo)準(zhǔn)氣候條件溫度范圍內(nèi)的非20r溫度下測量時，有修正系數(shù);充電時間；除了1000。以外的保護電阻值。2.5自放電 2.5.1測量方法（參見圖6）該測量開始前，電容器應(yīng)進(jìn)行充分放電。放電過程持續(xù)1h到24h，應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。 在電容器兩端直接施加額定電壓UR，不使用保護電阻。除非相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，充電時間 為8h，包括電

9、壓達(dá)到施加電壓95%的最大30min充電時間。將電容器兩端從電壓源斷開。除非詳細(xì)規(guī)范中另有規(guī)定，電容器應(yīng)置于標(biāo)準(zhǔn)條件下16h或24h。 直流電壓表的內(nèi)阻應(yīng)大于1M Q。2.5.2有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)指定a）放電持續(xù)時間；2除了額定電壓的工作電壓；。）除了 8h的充電時間；d）從電容器從充電電壓端開到測量的時間間隔。圖6 -自放電測量原理2.6端子強度施加力應(yīng)：非引線端子:20N；引線端子，見表4。表4-拉力大小標(biāo)稱截面積（S）（見備注）圓形引線直徑（d）力，偏差10%mm2mmNSW0.05dW0.2510.05VSW0.10.25VSW0.352.50.1VSW0.20.35VSW0.550.2VSW

10、0.50.5VSW0.8100.5VSW1.20.8VSW1.25201.2VS1.25 VS40備注圓形引線、柱、或針狀:標(biāo)稱截面積等于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)稱尺寸計算的值，對于絞線，標(biāo)稱截面積為相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中各個導(dǎo)體絞線截面積的和。2.6.1試驗Ub -彎曲度（一半樣品）方法1：應(yīng)進(jìn)行每個方向兩次連續(xù)彎曲。如果在詳細(xì)規(guī)范中表明是剛性的，則不進(jìn)行該試驗。2.6.2試驗Uc -扭動（剩余樣品）方法A，應(yīng)用嚴(yán)格度2 （兩次完全的180。旋轉(zhuǎn)）進(jìn)行。如果在詳細(xì)規(guī)范中表明是剛性的或設(shè) 計于印刷線路應(yīng)用的單向性元件，則不進(jìn)行該試驗。2.6.3試驗Ud -扭距（端子為螺栓或螺桿用于固定裝配裝置）表5 -扭距標(biāo)稱螺紋直

11、徑mm2.633.54568扭距Nm嚴(yán)格度10.40.50.81.22.02.55嚴(yán)格度20.20.250.40.61.01.252.52.6.4外觀檢查在每項上述試驗后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。應(yīng)無可見損傷。2.7耐焊接熱2.7.1相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時應(yīng)采用4.3方法進(jìn)行干燥。電容器應(yīng)按在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定進(jìn)行測量。2.7.2除非在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中說明，應(yīng)提供下列試驗之一的相同規(guī)定。a）對于除了下述b）項和c）項中的電容器，采用IEC 60068-2-20中的Tb試驗方法1A，即:錫槽溫度：260C5C；一采用1.5mm5mm熱絕緣隔離物，浸入錫槽平面深度mmo浸沒時間：5s或10s，見詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定。二乙在詳細(xì)

12、規(guī)范中，對于電容器未設(shè)計在印刷板中使用的采用：IEC 60068-2-20中試驗Tb的方法1B，即： 錫槽溫度：350C10C；離元件主體的浸沒深度：充-隹mm；浸沒時間：3.5s0.5s。整個浸沒過程，留于槽內(nèi)和撤出應(yīng)在不超過5s和不低于3.5s內(nèi)完成； 或方法2： IEC 60068-2-20中試驗Tb的烙鐵，應(yīng)：烙鐵溫度：350C；焊接時間：10s 1s。在詳細(xì)規(guī)范中應(yīng)規(guī)定烙鐵的尺寸及使用點。對于貼片型電容器采用IEC 60068-2-58中試驗Td。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定用于耐焊接熱的嚴(yán)格度和 狀態(tài)。符合表面貼裝分類（見IEC 61760-1）。2.7.3除非詳細(xì)規(guī)范中另有規(guī)定，恢復(fù)時間應(yīng)不低

13、于1h和不高于2h,貼片電容器除外，其恢 復(fù)時間應(yīng)為24h2h。2.7.4對于所有電容器，除了貼片電容器，應(yīng)采用下列內(nèi)容：一試驗完成后電容器應(yīng)進(jìn)行外觀檢查；應(yīng)無明顯損傷或標(biāo)志不清；電容器應(yīng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范的要求進(jìn)行測量。貼片電容器應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行外觀檢查及測量。2.8可焊性注不適用在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定為設(shè)計上不用焊接的端子。相應(yīng)規(guī)范應(yīng)規(guī)定是否進(jìn)行老化。如果需要加速老化，應(yīng)采IEC 60068-2-20中的老化過程之 一或4h干燥155 C加熱試驗。除非在相應(yīng)規(guī)范中說明，試驗應(yīng)終止于停止流動。2.8.1引線式電容器電容器應(yīng)在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定符合IEC 60068-2-20試驗Ta中錫槽方法（方法1

14、 ）、烙鐵方法（方 法2）或焊珠法（方法3）。當(dāng)規(guī)定采用錫槽方法（方法1）時，應(yīng)符合下列要求：2.8.1.1試驗條件槽溫：235C5C浸沒時間：2.0s0.5s浸沒深度（從槽面到元件本體）：a）除了下面b）項的電容器，采用1.5mm5mm熱絕緣隔離物，浸入錫槽平面深度_二mm。b） 在詳細(xì)規(guī)范中說明的用于印刷板的電容器，為充一如mm。2.8.1.2端子應(yīng)檢查具有良好鍍錫，端子濕化（wetting）應(yīng)有焊錫顯著自由流動性。2.8.1.3當(dāng)錫槽方法不適用時，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)定義方法、試驗條件及要求。注：當(dāng)采用焊珠法時，要求應(yīng)包括焊接時間。2.8.2貼片電容器電容器應(yīng)按照IEC 60068-2-58標(biāo)準(zhǔn)

15、試驗Td進(jìn)行試驗，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定用于濕法、去濕法或阻 熔或金屬化貼片分類的嚴(yán)格度和狀態(tài)（見IEC 61760-1）。詳細(xì)規(guī)范也應(yīng)指出在濕法檢查后樣本的比表面積。2.8.2.1最終觀察、測量和要求貼片電容器應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。2.9溫度快速變化2.9.1測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.9.2電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-14標(biāo)準(zhǔn)中試驗Na的要求，采用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的嚴(yán)格度。2.9.3經(jīng)過恢復(fù)后，電容器應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。應(yīng)無明顯損傷。2.10振動2.10.1測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.10.2電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-6標(biāo)準(zhǔn)中試驗Fc的要求，采用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的嚴(yán)格度及安裝 方法。

16、2.10.3當(dāng)在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定，在振動試驗的后30min應(yīng)在移動的每個方向安裝電子儀器，檢 查間歇接觸，或開路或短路。該測量方法應(yīng)在詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定。測量持續(xù)時間應(yīng)為從一頻率極限到另一頻率極限范圍內(nèi)的頻率掃描所需的時間。2.10.4試驗后進(jìn)行外觀檢查。應(yīng)無明顯損傷。當(dāng)電容器經(jīng)過4.17.3規(guī)定進(jìn)行試驗時，在詳 細(xì)規(guī)范中應(yīng)指明要求。2.10.5測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.11穩(wěn)態(tài)濕熱 2.11.1測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.11.2電容器應(yīng)服從IEC 60068-2-78中的Test Cab的要求，使用詳細(xì)規(guī)范中的嚴(yán)格度。2.11.3測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.12耐久性2.12.1初

17、始測量測量在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)進(jìn)行規(guī)定。2.12.2 IEC 60068-2-2試驗給出下面內(nèi)容：d.c 試驗-Test Ba；試驗樣品可放入溫度為室溫和規(guī)定的烘箱溫度之間的烘箱中，在電容器未達(dá)到烘箱溫度之前 不對電容器施加電壓。2.12.3有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)指定：試驗?zāi)褪軙r間（如數(shù)小時）；試驗溫度（如室溫，額定溫度，正極限類別溫度）施加的電壓或電流（也可參見4.15.4）如電容器具有電沖擊保護（electric shock hazard）的附加要求。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定耐久 性試驗的附加試驗條件。2.12.4除非在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，試驗中的施加電壓應(yīng)根據(jù)下面選擇：d.c 試驗試驗應(yīng)完成以乘積因數(shù)倍數(shù)額定電壓

18、（d.c）在溫度一直到額定溫度。試驗溫度及所乘因數(shù) 應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。在正極限類別溫度下試驗時也應(yīng)給出電壓降級因數(shù)。2.12.5電容器應(yīng)放置在如下試驗室內(nèi)：a） 對于熱散失電容器（heat dissipating capacitors），其他電容器的25mm以內(nèi)無電容器；（no capacitor is within 25mm of any other capacitor）b）對于非熱散失電容器，其他電容器的25mm以內(nèi)無電容器；2.12.6在規(guī)定時間以后，電容器應(yīng)允許冷卻至標(biāo)準(zhǔn)氣候條件下進(jìn)行試驗，應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中 規(guī)定，電容器按恢復(fù)條件進(jìn)行。2.12.7電容器應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。2.12.8測量

19、應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。如果根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求的過程中和試驗結(jié)束條件未滿 足，則電容器視為失效。2.13貯存 2.13.1高溫貯存2.13.1.1測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。2.13.1.2電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-2中Test Ba要求，采用下列嚴(yán)格度：一溫度：上限類別溫度持續(xù)時間：96h4h2.13.1.3恢復(fù)至少16h后，測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。2.13.2低溫貯存2.13.2.1測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。2.13.2.2電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-1中Test Ab要求。在達(dá)到熱穩(wěn)定后電容器應(yīng)在-40 C下 存放4h或16h，無論哪個溫度均為最短溫度。2.13.2.3恢復(fù)至少1

20、6h后，測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。2.14高低溫特性電容器應(yīng)符合干燥條件下的干熱與寒冷試驗過程（4.17.2和4.17.3），并采用以下細(xì)節(jié)：2.14.1此類試驗的嚴(yán)格度與干熱（dry heat）及寒冷試驗相同。試驗中間溫度應(yīng)在相應(yīng)標(biāo) 準(zhǔn)中規(guī)定。在電容器達(dá)到熱穩(wěn)定后在每個規(guī)定溫度應(yīng)進(jìn)行測量。熱穩(wěn)定條件判斷根據(jù)當(dāng)間隔不低于5min的特性值讀數(shù)在設(shè)備精度條件下無區(qū)別，則達(dá)到了熱 穩(wěn)定。2.14.2干熱電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-2試驗Ba要求，采用詳細(xì)規(guī)范中嚴(yán)格度為上限類別溫度。當(dāng)保持在規(guī)定高溫和在高溫終止，測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。在規(guī)定條件下試驗后，電容器應(yīng)移出容器并暴露于標(biāo)準(zhǔn)氣候條件下不

21、低于4h進(jìn)行試驗。2.14.3寒冷電容器應(yīng)符合IEC 60068-2-1試驗Aa要求持續(xù)2h，采用詳細(xì)規(guī)范中嚴(yán)格度為上限類別溫度。當(dāng)保持在規(guī)定低溫和在低溫終止，測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。在規(guī)定條件下試驗后，電容器應(yīng)移出容器并暴露于標(biāo)準(zhǔn)氣候條件下不低于4h進(jìn)行試驗。2.14.4電容器不應(yīng)超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值。2.15 元件阻溶性Component solvent resistance2.15.1初始測量測量應(yīng)在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。2.15.2元件應(yīng)符合IEC 60068-2-45試驗XA，并采用以下細(xì)節(jié)：采用的溶劑：見IEC 60068-2-45中3.1.2；除非詳細(xì)規(guī)范中另有規(guī)定，溶劑溫度：23C5C