电解电容的卷绕电感

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电解电容的卷绕电感 [复制链接]

 

电解电容是两条带有绝缘纸的铝箔形成的，因为卷绕，因此被认为它是一个电感，这个结论被流传了几十年，不知道最先是那位王八蛋提出来的。

无感电阻是怎么绕的？一条对拆的电阻丝绕几十几百圈是无感，原理相同的电解电容就成有感了？！！！

不管是一对金属箔电极，还是一条对拆的电阻丝，不管你是拉直，还是卷绕，甚至绕在铁芯上，它的等效电感是一样的，跟绕不绕没屁关系

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先看一组测试数据，静电容98.8uF

 

模型中，有 串联的三大元件：ESL,  C1,  C2, 其中C1为测试频率下的显示电容，C2为测试时ESL上串的等效电容

100HZ时，ESL为26.7mH, C2为2300uF

1KHz时，ESL为267uH, C2为1370uF

10KHz时，ESL为2.67uH, C2为1000uF

有鬼！

真实原因是什么？有效讨论贴超20再说，不过这儿的人气，难说

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自已再加一层，目前有效贴为3

且看：

绕轴开始，分别是第1层，第2层，，，，第二层的磁通并不与第一层叠加，甚至互相挤压只允许磁通从绝缘纸走，卷绕后的电感量必小于不卷绕。

OK，设电极宽15mm, 长200mm, 电容纸厚度10um, 不卷绕的电感量有多大？0.084nH, 比电容脚的电感分量还要小100倍，为什么？电容脚的磁路短100倍，磁路面积道是比电容极板间的侧向截面积要大很多。

 

修改原因：长度漏了个零，补上

maychang

上图复制自陈永真《电容器及其应用》17页。

拆过不少铝电解电容，也拆过不少薄膜电容。薄膜电容例如CBB电容金属化纸介电容等，确实是如上图所示，电极是从箔片两侧面引出的。

如果卷绕电容的电感很小可以忽略，生产厂家何必费事从箔片两侧引出？

maychang

上图复制自陈永真《电容器及其应用》23页。这段讲述了无感电容的制造工艺。而且强调了即使是无感电容也存在寄生电感，长度越长，寄生电感越大。

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maychang 发表于 2020-10-19 08:44 上图复制自陈永真《电容器及其应用》17页。 拆过不少铝电解电容，也拆过不少薄膜电容。薄膜电容例如CBB ...

为什么电桥只测ESR而不测ESL？要知道在信号频率小于自谐频率时，ESL的存在只不过减小了电容的有效容量，对损耗的贡献并不大。

um电极厚度薄膜电容如果不从两侧引出，ESR大到没法用，ESL那怕为零也没啥用了。我用在1500W 72V转24V的LLC里的CBB谐振电容，花生米大的4颗并联，电流有效值25A，频率110K.

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板凳上的电磁模型，确定了卷绕电容的结构，对于高频交流分量来说是一个次级短路的变压器，ESL=漏感，小之又小。

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maychang 发表于 2020-10-19 08:59 上图复制自陈永真《电容器及其应用》23页。这段讲述了无感电容的制造工艺。而且强调了即使是无感电容也存在 ...

所以我才说，电容专家也不一定反对ESL的认知误区。

你所截图中间段的最后两行，证明作者错了！正确的说法是：要获得更小的寄生电感，应采用尺寸长，直径小的电容器。

maychang

PowerAnts 发表于 2020-10-19 09:15 板凳上的电磁模型，确定了卷绕电容的结构，对于高频交流分量来说是一个次级短路的变压器，ESL=漏感，小之又 ...

“对于高频交流分量来说是一个次级短路的变压器，ESL=漏感，小之又小。”

即使是双线并绕的变压器(这很符合卷绕电容)，也存在漏感。只不过很小就是了。

maychang

PowerAnts 发表于 2020-10-19 09:17 所以我才说，电容专家也不一定反对ESL的认知误区。 你所截图中间段的最后两行，证明作者错了！正确的 ...

那两句说的是无感电容。无感电容应该用长度尽量短的ESL才更小。

至于有感的卷绕电容，应该选高度较大直径尽量小的，ESL才更小。

PowerAnts

板凳上的0.084nH，计算过程：

L=4*pai*10^-7*0.2*0.00001*1^2/0.03=8.37*10^-11(H)

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maychang 发表于 2020-10-19 09:23 那两句说的是无感电容。无感电容应该用长度尽量短的ESL才更小。 至于有感的卷绕电容，应该选高度较大 ...

对于使用都来说，尺寸短是指电容的长度短？还是卷绕电容所用的板板短？

maychang

复制自陈永真《电容器及其应用》117页。

我没有测试过铝电解电容阻抗-频率关系，现在想测也测不成了：信号发生器、示波器等等都送人了。

不过，铝电解电容在20kHz～100kHz范围容抗和感抗即开始相等，陈老师这么说，必有所本，不是乱说的。

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电解电容的ESL要验证很简单，搭一个烤鼻子电路，用一个已知小电感对比一下就知道了。抽空焊一个

沙发上的数据，我测了5种不同容量和电压的电解。如果容量衰减真是ESL引起，计算下来的值不能变，实际上，数值上看，它 “反比” 于频率的平方

maychang

假定某铝电解电容容量220uF，40kHz时容抗与感抗相等。计算出ESL为0.072uH。

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maychang 发表于 2020-10-19 09:29 复制自陈永真《电容器及其应用》117页。 我没有测试过铝电解电容阻抗-频率关系，现在想测也测不成了：信 ...

大量工作于100K+的开关电源证明，那真是乱说的

maychang

高压铝电解电容，必定箔片面积较大(氧化膜厚)。但高压铝电解电容高度并不太高，而直径较大。可见其箔片较长，相应的ESL也必定较大。陈老师所说，是泛泛而言。猜测高压铝电解电容谐振频率可能更低。如果是20kHz，那么ESL就是0.15uH。

这个频率，显然需要实际测量才能够知道。测量也很简单：改变信号发生器频率，看阻抗最低点在什么频率上即可。

maychang

不过，0.15uH的ESL，确实产生不了多大电压。

假定0.1us内关断2A电流，电感为0.15uH，计算结果为3V。相对于二三百伏特，可以忽略。

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贴片液态铝电解的ESL也才几个nH, 那怕是这样，也基本属于封装电感，因为用导线弯一个尺寸相当的几mm高度小拱，也有这么大

cruelfox

我测过的若干品种直径10mm的电解电容的阻抗，容量从100Hz~10kHz这段斜线位置就可以推算出来了。

ESL可以从1MHz到10MHz这段的斜线(20dB/dec)推算（因为是串联关系，这个频率上ESL占主导），

这一堆电容的ESL差距不大，都是几个nH的水平。