關於電容選用、替用的一些想法與依據

MultiTang

最近再次查找電容的相關資料，好像有點可應證前人提到的相關訊息：
同一廠牌相同工作電壓與電容量的電解電容，不同系列間的最大漣波電流差距竟有約三倍餘多。
不同廠牌相同工作電壓與電容量的電解電容，不同系列間的最大漣波電流差距竟有約九倍之多。
相同工作電壓與電容量的電解電容與固態電容，最大漣波電流差距有約九倍之多。
新系列較之停產系列大多有較低的電阻、漏電流與較大的最大漣波電流(性能較高，但不知道能否完全替用已停產的產品)，
有部分資料( HFG_2_FC.pdf (150.12 KB, 下載次數: 105)

2010-3-15 06:01 PM 上傳

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)提及哪些舊系列可用哪些新系列替用，新舊系列的內電阻、漏電流與最大漣波電流值差異大都不是太大。但在不同系列或廠牌間當其內電阻、漏電流與較大漣波電流值差異更大時，有哪些依據可做為選用替用時的參考？

有些電容規格書，可能因停產無法找到，官網、datasheet網站及搜尋引擎都找不到，拍賣網站上雖有部分數值，但不完全，也可能有誤。

NCC SXE系列的規格書有另外標示一個Volt Surge，這跟其他系列大都沒特別標示有點不同！
不知道其他系列的Volt Surge各是多少？會不會是較新產品的規格書都省略防湧浪電流這一數值？
好像是 1.15 x 額定電壓 = Surge Volts

Panasonic HA ABA0000CE31_TS-HA.pdf (96.96 KB, 下載次數: 69)

2010-3-15 06:11 PM 上傳

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、HFG ABA0000CE62_HFG.pdf (173.57 KB, 下載次數: 61)

2010-3-15 06:11 PM 上傳

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系列的規格書都已找到，可是HA系列沒有400V 220uF 25x45~mm，HB系列才有接下去的400V 220uF！
想知道HA 400V 220uF的最大漣波電流是多少！(猜測應是接近1.0A)
可參考HB系列 TS-HA_HB_datasheet.pdf (202.12 KB, 下載次數: 64)

2010-3-15 06:11 PM 上傳

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400V 220uF的漣波電流是1.1A。
或參考：HA可用HC系列替代( ABA0000PE246_Discontinued.pdf (96.31 KB, 下載次數: 64)

2010-3-15 06:11 PM 上傳

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TS-HC_datasheet.pdf (550.26 KB, 下載次數: 61)

2010-3-15 06:11 PM 上傳

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)，HC的400V 220uF的漣波電流是1.0A。

NCC KZE 也有相似的現象，規格書上沒有6.3v 1000uF，可是MSI K7T Turbo上用了約10顆。
同規格KZG規格書上的Size大小與找到的成品大小不同。
讓人分不清到底是定製品？還是儰製品？還是只是停產了？

Hitachi HV2系列400V 47uF 22x20mm的最大漣波電流是0.32A=320mA？( 可否以此 HV2_Series_Snap_Mount_Aluminum_Capacitors.pdf (60.94 KB, 下載次數: 77)

2010-2-12 06:05 AM 上傳

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Hitachi HV2 Datasheet

為例，講述最大漣波電流要怎麼求？要如何選用？可選多大？)

個人覺得不錯的討論串：如何知道電源輸入及輸出端需用多大電容呢？如果有這類實例舉證計算的相關文章，也請各位多多介紹。

Hitachi HV2規格書最後一頁的這個圖

算是有點看懂這類圖的意思。
之前看這類圖覺得有點莫名而未細看，可能是因為有些廠商沒提供其他相關的Technote。
沒細看過這類Technote，又沒相關背景知識就不易看懂這類圖。

以下為個人的推測，有誤請不吝指正。
以Ta=105度C這條曲線來看，
當工作電流等於0時，(電壓應該也是0)，(電容可能已焊或未焊上電路)
工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=0，可表示電容未通電，在105度C的外在溫度下，其壽命約有6875hr。
當工作漣波電流在額定最大連波電流一半的狀況下運作，工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=0.5時，
此時電容會因工作電流產生溫升，使其壽命縮減而少於6875hr，約有6567hr。
當工作漣波電流與額定最大連波電流相同的狀況下運作，工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=1時，
此時電容會因工作電流更大而產生更高的溫升，使其壽命更加縮減而少於6567hr，約有6250hr。

Ta=60度C這條曲線來看，(電容壽命按理論公式推算至少會有6875x2x2x2x2=110000hr)
當工作電流等於0時，(電壓應該也是0)，(電容可能已焊或未焊上電路)
工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=0，可表示電容未通電，在60度C的外在溫度下，其壽命約有92000hr。
當工作漣波電流與額定最大連波電流相同的狀況下運作，工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=1時，
此時電容會因工作電流而產生溫升，使其壽命縮減而少於92000hr，約有86000hr。
當工作漣波電流大於額定最大連波電流1.5倍的狀況下運作，工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=1.5時，
此時電容會因工作電流更大而產生更高的溫升，使其壽命縮減而少於86000hr，約有82000hr。
當工作漣波電流大於額定最大連波電流2倍的狀況下運作，工作漣波電流/額定最大連波電流=I/IR=2時，
此時電容會因工作電流更大而產生更高的溫升，使其壽命縮減而少於82000hr，約有69000hr。(hr均為按圖略估)

結論：
工作漣波電流越大，電容壽命越短。
額定最大連波電流越大，電容受工作漣波電流的影響越小，越不易升溫，壽命越可能延長。
額定最大連波電流可以大到什麼程度，我就沒找到可依據的資料。
在一相同的電路設計下，相同電壓與電容量的電容其額定最大連波電流越大，有沒有可能電容的充放電時間越快？
或者說相同電壓與電容量的電容，其額定最大連波電流越大者，可以有較快或較短的充放電時間，或說在相同的固定時間內可以流通過較大的電流(電量)？(假設工作電流都可以等於每種電容的最大漣波電流)

工作溫度越低，電容壽命越長。(2或10的指數增長)

額定工作電壓/工作電壓 = WV/V 對電容壽命有一定的影響，最高為10/6 = 1.667 (當V/WV小於等於0.6時，V/WV=0.6)
所以電容的額定工作電壓也不是越高就越好，過高除了浪費錢之外，可能還有其他我未學習到的缺點。
一般的電路設計都會以工作電壓/額定工作電壓=80%為依據。
這一段的兩句橘色字似乎可當作選用或替換電解電容時，選擇電容額定電壓的參考依據。
電容量的選擇，似乎可用其誤差值+-20%來當參考依據！
最大漣波電流的選擇有無任何參考依據呢？ )

由公式來看，似乎影響電容壽命因素的強弱：環境溫度>工作電壓>工作電流。

電容的最大漣波電流對電容壽命的影響和額定電壓對電容壽命的影響是否有相似的含意：
超過電容最大漣波電流的工作電流會降低電容壽命並進而損壞電容。如此則，
電容最大漣波電流較大或過大者，並不(是)會造成其他直接相連電子元件燒毀的直接原因。
電容最大漣波電流過大者，如差距達九倍之多，會有何影響呢？

cf. 電容是被動元件，會消耗能源，不會產生能源，不會控制電子流及電子訊號(電壓、電流、電阻)，所以電容的最大漣波電流、額定工作電壓等等只是電容本身的特性，與其他(直接)相連電子元件是否會損毀並非直接關係，尤其是在電容本身正常、未退化或損壞時。流進或流出電容的電壓、電流大小是由其他主動元件或主動電路來控制或說提供。這句話還是怪怪的對不對？有哪些地方需要修正？或說我要再學習並考慮補充哪些因素、內容？

因為之前一直未想到這樣的解釋方法，雖知道"採用過大額定工作電壓或過大最大漣波電流的電容，是不是會因電容提供過大的電壓或電流而燒毀其他元件"的想法不太對勁。問人也沒得到甚麼較佳、較適當的解釋！只好自己掰，再請各位懂得較透徹的高手來指點修正。
(採用過大額定工作電壓或過大最大漣波電流的(好的)電容，會因選錯控制的主動元件或主動元件已老化或損毀，造成進出電容的電壓或電流過大或過小或時間無法配對，而燒毀其他元件，或因而不能正常運作。)

cnpan

電路充放電速度是RC時間,在相同電路中的相同容量電解電容,是相同的充放電時間吧!
只是在不同的電容電解質配方,電容充放電率及RIPPLE電流是可能對電容壽命會有不同的影響
(廠商應有內部用的報告,是重要的品質研發 Know how),廠商對外只會公開適用的電容規格,一般使用者是不會取得如此深入的資料.
如果大量生產產品有高品質的要求時,可以向特定的廠商洽詢,

以小量維修而言,要取得這些特殊規格的元件也有困難度,因此不會考慮這些差異.
例如HV2 的LIFE 圖中提到溫度及電流比,但是溫度對壽命的影響幾乎是電流比的5倍以上,
因此電流比的重要性在工程上是可以參考,但在維修時,不用太在意.(當然在高頻的儀表電路要求有穩定值時要另當別論)

電容器的耐電壓值是與電容的設計有關,因為不能利用大表面積的鋁箔,相同電容量耐電壓值高的体積較大,
選用的耐壓值太高時,電容器的電容壽命也會下降(與電解質配方也有關).

MultiTang

電路充放電速度是RC時間,在相同電路中的相同容量電解電容,是相同的充放電時間吧!

RC是指工作漣波電流嗎？
甚麼是RC時間？中文和英文全稱是甚麼？
是指工作漣波電流的頻率、振幅跟周期嗎？是指工作漣波電流的電壓變化與時間關係嗎？
如果是的話，工作漣波電流的頻率跟振幅會不會是只是影響充放電速度的其中一個因素而已？

這段話有些問題，條件沒限制好，結果也沒配對好，純粹只是假設與推測。
工作(漣波)電流小，頻率也小(振幅也大)嗎？電流小，同一電容是不是也較慢充飽電？
工作(漣波)電流大，頻率也大(振幅也小)嗎？電流大，同一電容是不是也較快充飽電？
工作(漣波)電壓小，頻率也小(振幅也大)嗎？電壓小，同一電容是不是也較慢充飽電？或不易充飽電？
工作(漣波)電壓大，頻率也大(振幅也小)嗎？電壓大，同一電容是不是也較快充飽電？或太易充飽電？
工作(漣波)電流電壓小，是不是需要較多週期來充電，充電時間就較慢？
工作(漣波)電流電壓大，是不是需要較少週期來充電，充電時間就較快？

同一電容在與電容額定工作電壓相同的工作電壓下(振幅都相同)
1. 頻率低，工作電流的變化就慢，工作漣波電流就小，充放電時間較長？
2. 頻率高，工作電流的變化就快，工作漣波電流就大，充放電時間較快？

同一電容在與電容額定工作電壓較低的工作電壓下(振幅都相同、電壓大小相同)，比如說20%、40%、60%及80%的電容額定工作電壓，各會有甚麼結果？

同一電容在與電容額定工作電壓較高的工作電壓下(振幅都相同、電壓大小相同)，會有甚麼結果？電容會怎樣損壞？損壞程度如何？損壞速度如何？電容老化或損壞後，會先影響或損及哪些電子元件？

cnpan

電解電容是複合的元件,不同的電解液,鋁箔及組裝會有不同的結果.(不同的耐壓,電容值,壽命組合)
如果能輕易的了解其中的機制,那還會發生主機板大量暴電容的問題嗎?又經過了十幾年,大部分廠商電容技術有進步,
但日本電容廠現在到處設廠,技術為何還能掌握,競争力不會下降? 大家可以深思!

電容承受的電流變化,需要在電路設計計算,我也是不會算.基本上不同的電流波型會有不同的平均電流量,
設計電源供應的人應能計算這些電路中電流的變化.
其中的相關性,例如主機板上的電容要用低ESR就是與電流變化量大有關,不使用低ESR電容就容易發熱出問題.
大型的高放電的電容還要外加冷卻,就好像重機車與輕機車都是同樣的人在騎乘,要有相同的速度表現,機車壽命與安全性大不相同.

電容的耐壓值廠商都有建議值,不是單純的提高等級就可以提高電路的可靠度,
在不同電壓下電解質如何保持電容值,是廠商的重要知識,如果要知道這些變化,可能要用心在論文中去找了!

如果不能自行掌握電路的特性,所選用的元件在組合為產品後,在經濟及品質上是不會有好的平衡表現.

MultiTang

今天又再看一次這個討論串http://www.pcdvd.com.tw/showthread.php?t=854307
發現有兩句話似乎有點路用：

固態電容的優勢是超高頻時的低阻抗，所以在超高頻的表現會有6倍的水準(隨便講講)。如果PSU輸出12V的頻率極高的話，用固態才會有優勢。

比較建議固態用在交換式同步降壓電路的輸出端，也就是主機板上cpu、記憶體、晶片組等VRM的輸出端，會有較好效果，輸入端更換為固態，實質效益不大(爽度比較大)

輸入端更換為固態，實質效益不大-->意旨輸入端的頻率通常不是很高？
固態電容的優勢是超高頻時的低阻抗-->為什麼需要超高頻的設計呢？是不是要在固定時間內需要較高的電流輸入與輸出呢？

以前好像看過這樣的說法：電解液電解電容在高頻時，其阻抗會很容易增加。
這句話似乎意味著在相同的時間內，電解液電解電容較固態電解電容無法提供相同的電流(電量)。

再加上，具相同額定電壓與相同電容量的固態電解電容，其最大漣波電流通常要比電解液電解電容要高上好幾倍，甚至是十數倍。

自行推測：
有較高最大漣波電流值的電容就好像同大小同容量的“水塘或蓄水池”(X-水庫-X)，其水管(X-閘門-X)比較大，出水量可以和最大漣波電流值較低電容的出水量一樣大，也可以開得比較大。

我原以為我這邊想搞懂的都是一些簡單的觀念吧？好像都是高中、國中等級的內容沒搞懂、沒正確連結而已！

cnpan

電解電容是組合的元件,在電路計算上不是單純的電容,也有電感,電阻,這些數值在高低溫及高低頻下都會改變,
所以同樣是電解電容卻有各式特性規格出現.

固態電容的基本特性是低ESR,電容內阻小,電流大也不會過熱,可以忍受大的電流,
而且是低電感值,用在高工作頻率的的開關電路輸出端上,有降低電容值仍可逹到相同穩壓的效果.
因此有液態電容更換為固態電容時可用低數級電容量的說法(只限在電源高頻輸出端)

注意:所有的說明都是基於電容與電路的基本特性.

自行推測：
有較高最大漣波電流值的電容就好像同大小同容量的水庫，其閘門比較大，出水量可以和最大漣波電流值較低的電容的出水量一樣大，
也可以開得比較大。

應是有較高額定最大漣波電流值的電容好像比較大的水管,可以接受更多的水量通過,
額定最大漣波電流值小的電容好像小的水管,相同的水量通過會爆管.
(管阻比對電阻,所以換電容時有人指定要日本廠牌的低ESR電容)

MultiTang

說得也是，電容是被動元件，本身不應有閘門這種主動控制的能力。閘門是主動元件的能力。

這個討論串的第十七樓也有一些電容選用的參考，不過如果有參考依據的來源，會讓人更容易了解。猜測可能要涉及一些較進階的電子方面知識如電路設計等等。

MultiTang

用固態電容替換電解電容，有人說要看最大漣波電流值，有人說要看固態電容與電解電容最大漣波電流值的比。
不過好像都有人替換後發生問題。
如果依上面幾樓的推論，額定電壓及電容量相同，但最大漣波電流值不同的電容，放在同一電路環境時到底會有何結果呢？
如果電容的最大漣波電流值與電容充放電時間無關，那會造成替換問題的最大原因，可能只剩下漏電流的因素。

固態電容與電解電容的漏電流差異達20倍之多，如：
NCC 6.3V 820uF KZH的漏電流為0.01CV=0.01*6.3*820=51.66 uA
NCC 6.3V 820uF PXA的漏電流為1033 uA
NCC 6.3V 820uF PS和PSC的漏電流為0.2CV=0.2*6.3*820=1033.2 uA
兩者的差距的大小只有981.54 uA(=1033.2-51.66)，
但在這類環境下，981.54或1033.2uA的電流，是不是會造成哪些可能的損壞？
還是因為漏電流太大造成不易充飽電或充電時間延長？以及放電時間更加縮短？

如果同樣都是相同額定電壓及電容量的電解電容呢？
尤其是在漏電流(以及其他特性)的差異通常沒那樣大的條件時，又如何？

casielid

先說聲謝謝,應該是不錯的好資料.