題:
可以用兩個普通的電解電容器製成一個非極性電解電容器嗎?
endolith
2011-11-07 21:01:49 UTC
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對此問題進行了討論

我認為並不能最終解決該問題:

  • ”證明可能會出現什麼情況就像兩個普通的電解槽一樣,實際上不是兩個普通的電解槽。“
  • ”不,請不要這樣做。它也可以用作電容器,但是一旦經過幾伏,它就會燒毀
  • “有點像“您不能用兩個二極管製成BJT””
  • ”這是修補匠無法做到的過程”
p那麼,非極性(NP)電解蓋在電氣上是否與兩個反向串聯的電解蓋相同?它不能承受相同的電壓嗎?當組合兩端施加大電壓時,反向偏置電容會發生什麼情況?除了實際尺寸,還有其他實際限制嗎?

我看不出兩者之間有什麼區別,但是很多人似乎都認為有極性。

總結:

如評論中所述,有一種電化學二極管正在進行:

該膜可透過自由電子,但基本上不可透過離子,前提是電池溫度不高。當薄膜下面的金屬處於負電位時,自由電子在該電極中可用,電流流過電池的薄膜。在極性反轉的情況下,電解質處於負電位,但是由於電解質中只有離子而沒有自由電子,因此電流被阻斷。 — 亞歷山大·格奧爾基耶夫(Alexander M. Georgiev)的電解電容器

通常,電容器不能長時間反向偏置,否則會流過大電流並“破壞電容器的中心層”。介電材料通過電化學還原”:

電解可以在短時間內承受反向偏壓,但會傳導大量電流,並且不能充當非常好的電容器。 — 維基百科:電解電容器

但是,當您有兩個背靠背時,正向偏置電容器會阻止長時間的直流電流流動。

p>

也適用於鉭

對於不可避免發生反向電壓偏移的電路位置,兩個類似的電容器“背對背”串聯連接。 ..將創建無極性電容器功能...之所以起作用,是因為幾乎所有電路電壓都在正向偏置電容器兩端下降,因此反向偏置器件只能看到微不足道的電壓。

固態鉭電容器常見問題(FAQ)

鉭電容器中使用的氧化物電介質結構具有基本的整流特性,可將電流阻隔在一個方向,同時在相反方向上提供了一條低電阻路徑。

請參閱答案末尾的“機制”。
十一 答案:
Russell McMahon
2011-11-07 21:47:35 UTC
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摘要:

  • 是的,可以將“極化”鋁“濕電解”電容器合法地“背對背”連接(即與相反極性串聯)以形成一個非極性電容器。

  • C1 + C2的電容和額定電壓始終相等
    Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

  • 有效= C1 & C2的價格。

  • 最後(請參見“機制” )。


普遍認為這樣做後兩個電容器具有相同的電容。
得到的電容器的容量是每個電容器的一半。
例如,如果兩個x 10 uF電容器串聯放置,則結果電容將為5 uF。

我得出的結論是,所得電容器將具有與各個電容器相同的額定電壓。 (我可能是錯的)。

我已經看到這種方法使用了很多年,更重要的是,看到了許多電容器製造商的應用筆記中描述的方法。有關此類參考,請參見末尾。

要理解各個電容器如何正確充電,需要相信電容器製造商的聲明(“好像它們已被二極管繞過了一樣”),或者增加了複雜性,但更容易理解一旦啟動該裝置的工作方式。 br>想像兩個背對背的電容,其中Cl充滿電,Cr完全放電。
如果現在有電流流過串聯電路,使得Cl放電至零電荷,則Cr的極性反轉將導致嘗試施加額外的電流並進一步對Cl放電,以便假定極性不正確會導致Cr充電超過其額定電壓,即嘗試將其置於兩種器件的規格之外。

鑑於上述情況,可以回答具體問題:

串聯電容器的原因有哪些?

可以用2個極性電容創建一個雙極性電容。
或者只要注意以下幾點,就可以使額定電壓加倍平衡電壓分佈。並聯電阻有時用於幫助達到平衡。

“事實證明,看起來像兩個普通電解槽的東西實際上不是兩個普通電解槽。”

這可以通過普通電解槽完成。

“不,不要這樣做。它也可以用作電容器,但是一旦您通過幾伏特,它就會燒毀絕緣子。”

如果未超過額定值,則行得通。

'有點像“您不能用兩個二極管製作BJT”'

原因注意比較,但不是有效的比較。每個半電容器仍然要與單獨使用時遵循相同的規則和要求。

“這是修補匠無法完成的過程”

修補匠可以-完全合法。

一個非極性(NP)電解蓋,在電氣上是否與兩個反向串聯的電解蓋相同?

它是盤繞的,但製造商通常會進行製造更改,以便有兩個陽極箔,但結果是相同的。

它不能在相同電壓下倖存嗎?

電壓額定值是單個電容的額定值。

當組合上施加大電壓時,反向偏置電容會發生什麼?

在正常操作下,沒有反向偏置的上限。每個蓋帽處理整個AC週期的整個週期,有效地看到半個週期。請參閱上面的說明。

除了物理尺寸之外,還有其他實際限制嗎?

我想不出明顯的局限性。

外部的極性是否重要?

不。畫一張每個蓋帽孤立地看到的圖片,不參考“外面”的內容。現在更改其在電路中的順序。他們看到的是相同的。

我看不出有什麼區別,但是很多人似乎都認為有一個。

您是正確的。從“黑匣子”的角度來看,它們是


製造商的示例:

在本文檔中,應用指南,鋁電解電容器,由Cornell Dubilier公司提供,合格且受人尊敬的電容器製造商說(年齡2.183 & 2.184)

  • 如果兩個串聯的相同值的鋁電解電容器背對背串聯,正極或負極

    這兩個電容器對所施加的電壓進行整流,就像它們被二極管旁路一樣。施加ge後,極性正確的電容器將獲得滿電壓。

    在非極性鋁電解電容器和電動機啟動的鋁電解電容器中,第二個陽極箔代替了陰極箔,從而在單個情況下實現了非極性電容器。

與了解整體操作有關的是第2.183頁的註釋。

  • 雖然看起來電容在兩個箔片之間,但實際上電容是在陽極箔和電解質之間。

    正極是陽極箔。

    電介質是陽極箔上的絕緣氧化鋁;

    真正的負極板是導電的液態電解質,而陰極僅與電解質相連。

    此結構可提供巨大的電容,因為蝕刻箔可以增加表面積超過100倍,並且氧化鋁電介質的厚度小於一微米。因此,結果 電容器的極板面積非常大,極板彼此緊密地疊在一起。


添加:

我憑直覺感到像奧林那樣提供維持正確極性的方法所必需。在實踐中,電容器似乎很好地適應了啟動的“邊界條件”。康奈爾·杜比耶爾(Cornell Dubiliers)的行為“像二極管一樣”需要更好地理解。


機制:

我認為以下內容描述了系統的工作方式。

如上所述,我曾經提到過電容器在AC波形的一個極值處充滿電,而另一極完全放電,則係統將正常運行,電荷被傳遞到一個蓋的外部“板”中,從該蓋的內部板傳遞到另一個蓋,然後“伸出另一端”。即,一個電荷體在兩個電容器之間來回傳遞,並允許淨電荷流入和流出雙電容器。到目前為止沒有問題。

正確偏置的電容器的漏電流非常低。
反向偏置的電容器的漏電流更高,甚至可能更高。
在啟動時,每個半週期都會有一個電容反向偏置
電荷流將驅動電容器達到適當的平衡狀態。
這是所謂的“二極管作用”,不是正式的整流,而是在不正確的工作偏壓下發生的洩漏。多個循環後,將達到平衡。蓋的“漏油”方向相反,將實現更快的平衡。
這種自動調節機制將彌補任何缺陷或不平等。非常整潔。

“在正常操作下,沒有反向偏置電容”它仍然被一個二極管壓降反向偏置,不是嗎?
@endolith-否-但思考沒有問題,因此我懷疑我們當中是否有人100%確信實際發生的事情。他們所說的“像二極管一樣”比起良好的比較更像是揮手。我懷疑這是指反向偏置的電解電容確實會嚴重“漏電”,並將電流傳遞到另一個正確偏置的電容,從而“將系統泵送”直到達到正確的平衡工作點。一旦達到一個平衡點(如我在我的回答中所述),如果電容值相同,則係統將明智地偏置每個電容器。
@RussellMcMahon:的基本要點是,反向偏置的二極管易於洩漏,其洩漏量與電壓非線性相關,並且是反向電流而不是引起損壞的反向電壓。在沒有前向洩漏的情況下,將流經任一蓋的電子的“壽命”最大數量將受限於為另一個蓋充電所需的電子數量。如果一旦反向電壓低於250mV,某個特定的電容碰巧幾乎沒有洩漏,那麼該電容可能會帶有250mV的反向偏置,但是...
... *沒什麼關係*。保持電壓的唯一方法是沒有電流流過,如果沒有電流流過就沒有問題。直到基本上所有的反向洩漏電荷都流了,洩漏才會影響瓶蓋的性能特性,但是在大多數情況下,洩漏將要洩漏的總電荷的99%不會花很長時間。
Oli Glaser
2011-11-08 02:03:44 UTC
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我知道這已經成功完成了很多年了,但是值得一試的原因。

我以為我會根據Russell在他的回答中提供的信息進行快速仿真。要點是“彷彿它們被二極管繞過了一樣”。這是一個非常近似的近似值,但是它給出了可能發生的情況的圖片。

Bipolar Schematic

Bipolar Simulation

I [D1]和I [D2]表示通過電容的反向電流。最初,其中一個電容會產生短暫的反向電流浪湧,然後對於兩個電容來說都變得很小。 I [C1]和I [C2]表示通過電容的電流。這符合100Hz時0.5uF上限的要求。電容電抗

$$ \ dfrac {1} {2 \ pi \ cdot 100 \ cdot 500e ^ {-9}} = 3183 $$

因此峰值電流將

$$ \ frac {10} {3183} = 3.14mA $$

第三張圖中的淺藍色波是電源電壓。第三張圖中的深藍色和綠色波浪代表每個電容器上看到的電壓(相對於每個電容器的-端子為+端子)

可以看出,兩者均已正確極化。

我現在使用的是該電路,但是電容器會發熱,為什麼?我用的是1N5804而不是1N4148
@M.A.K除非我沒有記錯,否則該電路將產生等效於SMPS輸出的紋波電流。如果您使用的電容具有較高的ESR,它們會像電阻器一樣降低電壓,從而降低熱量。
Olin Lathrop
2011-11-07 21:42:22 UTC
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是的,可以將兩個極化帽合併為有效的單個非極化帽,但有一些限制。每個單獨的電容仍然只需要查看其規格範圍內的電壓。最簡單的方法是確保電源電壓始終高於或低於施加到非極化電容任一側的任何電壓。然後將兩個極化電容背對背連接,並將一個高阻值電阻連接至電源:

請注意,總電容是兩個獨立電容的串聯組合電容器,如果相等則為一半。在上面的示例中,總有效電容為235 uF。

還必須仔細考慮每個電容的電壓範圍。最壞的情況取決於外部電路的功能。例如,假設兩端都保持在10V,然後左端突然下降到0V。該步驟完成後,中心將以-5V的電壓通過右端的15V電壓穿過。還必須考慮到電源信號的1MΩ阻抗。 R1必須足夠低,以使通過電容的洩漏不會增加太多電壓,否則應盡可能高,以免加載信號。

通常,這種技巧應被認為是最後一個技巧。採取。由於信號通常需要雙極性電容器,因此通常可以將其佈置為需要較低的雙極性電容。在過去的十年中,多層陶瓷蓋已取得了顯著進步。如果可以用10 uF代替100 uF,陶瓷就可以完成這項工作。

我會使用二極管(以防止每個電容器產生反向偏置)而不是使用洩放電阻器,但是是的,您已經很好地覆蓋了它。
...但是您並沒有遇到最壞的情況:假設兩端都為0V,而一端突然增加到10V。直到R1能夠均衡,這會將中間節點置於5V,並對其中一個電容器進行反向偏置。這就是為什麼我建議使用二極管的原因。它還將有效電容保持在470uF。
@Jason:您對反向偏置是正確的。我猜想外部電壓必須是超出範圍終點的1/2範圍,或者在示例中為-5V而不是0。
@Jason:二極管之所以不好,是因為它們會使系統成為非線性,並且不允許電容輕鬆放電。
@JasonS:您的意思是在每個電容上並聯一個二極管,對嗎?沒有接地二極管。據推測,NP中的電容器已經像二極管一樣起作用。為什麼是這樣?
@OlinLathrop:為什麼要卸掉瓶蓋?
@endolith:充滿電的瓶蓋沒有空間在該DC電平上放置交流信號。
@OlinLathrop:如果電容器用於耦合交流信號,為什麼會“完全充電”?
@endolith:二極管使它最終以一種方式充電。
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“只要電池的溫度不高,薄膜就可以透過自由電子,但是基本上不能透過離子。當薄膜下面的金屬處於負電位時,該電極中會有自由電子,電流流過電池薄膜。在極性相反的情況下,電解質處於負電位,但是由於電解質中只有離子而沒有自由電子,因此電流被阻斷了。” http://ebooksgo.org/engineering-technology/ElectrolyticCapacitors.pdf
-1
shimofuri
2011-11-08 03:55:56 UTC
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請注意,成對的串聯電容器的等效串聯電阻(ESR)增加了一倍。當組件偏離理想模型時(接近理想/現實世界的電容器應該具有微不足道的電阻和阻抗),可能會產生不良影響(即釋放煙霧)。例如,由於高ESR濾波電容器引起的振鈴,諸如LM78xx & LM317之類的IC調節性很差。

真正。嘗試使用兩個串聯的1uF電容在ADS7863 ADC上為Vref建立旁路電容,您會驚訝地發現自己構建了一個漂亮的振盪器...(參見圖11和12之間的470nF電容)本數據表的第41頁:http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads7863.pdf)不是您要為生產設計執行此操作,但是我的實驗室技術人員在進行測試時就做到了設置,而對板進行故障排除時我們非常驚訝。
我以艱辛的方式了解了這一事實(啊,好日子)。電解電容器至少在3方面臭名昭著:它們具有較高的ESR,通常是第一個失效的組件(熱/熱循環,尖峰),對實驗者不寬容(又是哪種方法是負面的?),以及...令人討厭當他們失敗時。但是,嘿,不時看到白色的焰火很有趣(提示:電容越大,爆炸越多)。 :-)
我最喜歡的是當我取回舊的(我正在談論30多年)高壓電源後,將替換後的過濾器帽帶到外面,並用雙反向電壓擊中它們。現在,請注意,這些東西非常龐大,所以...這有兩個目的,首先,它產生了一個不錯的爆炸聲(例如,在這裡握住我的啤酒類型),並確保某人(過去是我的兒子)不會被抓住然後開始玩(我發現他在做同樣的事情(偶然而又不安全)。
有人可以簡要解釋一下高esr濾波電容器中的“振鈴”嗎?實際上高esr的值會影響濾波電容器電路。
AlanC
2015-12-09 07:53:20 UTC
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我建立了一個TTL振盪器進行檢查。討論在一定程度上是正確的。

如果占空比接近50%,則電容器的作用就像內置二極管一樣,並限制了負(錯誤方向)電壓偏移。不是50%(在我的情況下約為30%),那麼一個電容器的負電壓偏移約為0 V,而另一個電容器的負電壓偏移約為1.1V。 。對於電源應用,肖特基二極管可能是值得的投資。

在高電平和低電平期間,琴弦兩端和中間的電壓是多少?
最後是基於第一手測量的答案。比添加二極管的SPICE更令人信服。
您能否附上一張保護二極管的使用圖?
user58805
2015-02-18 20:36:54 UTC
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多年來,我為之工作的公司製造了數千台使用背靠背電解的儀器。從來沒有問題。

我現在使用背對背電解,但是電容器會發熱,為什麼?我用每個電容器的反向二極管
george storm
2016-05-03 02:39:05 UTC
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是的,它可以安全地完成,但是如果您僅遵循某些答案中的建議,恐怕會出現各種問題。

例如,如果您將中點電阻性地偏置到電源電勢,則即使電容器匹配,電容器也可能暴露於電源電勢的1.5倍。任何不匹配都會增加可能的最大值,並且根據規格,不匹配可能會很嚴重:即使+/- 20%也代表1.5:1的最壞情況比率。

依靠離子二極管的背對背連接避免了上述問題,但引入了另一個問題-至少在理論上如此。電容器可能具有與預期操作不直接相關的低電平洩漏;如果一個電容器洩漏而另一個沒有洩漏,則隨著時間的流逝可能會引起問題。我對這種情況一無所知,但並聯使用廉價的小信號二極管應足以抑制這種影響,因為鋁電解電容的導通電流不會明顯低於1.5伏(儘管我個人比較喜歡保持長期最多1伏)。 (作為一個旁注:除了笨拙的連接器之外,我所見到的設備故障的最常見原因是由於電解漏電使電路偏離了預期的偏置條件-因此,無論是否背對背,都不要在最大洩漏會破壞電路偏置的地方使用電解。)

關於安全性的最後一點:使用背對背偏置的要求表明該對中存在很大的交流信號。這意味著紋波電流。確保不超過紋波電流額定值,並且要注意(取決於類型和設計)電解電容器的紋波電流額定值與頻率有關

guestimate
2013-12-24 10:21:49 UTC
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這似乎是極其基本的觀察分析,但是當正弦波越過零時,我們有兩半,例如110V交流電從(+)到(-)峰值為220V。這意味著C1 & C2交替地正向和反向偏置到其電解質。正向偏置電容C1兩端的正向偏置電壓分別為110V,然後在每個正半週期內的C2兩端均帶正向偏置電壓。從四分之一周期來看,上限在其各自的正第一個四分之一周期內為正,在第二個四分之一周期內為放電。 110V對一個電容器進行充電和放電,然後對另一個電容器進行交替放電。

但是,假設兩個電容器的兩端都下降了110V,一個正向而另一個反向偏置,那麼任何一個電容上的下降實際上只會是55V。也許這不明智,或建議對電解電容反向偏置,但在上述情況下,反向偏置的量僅為實際施加(220)電壓的一半或四分之一。按照最佳做法,使用額定電壓至少為外加電壓兩倍且永不超過額定電壓一半的電容(每個電容上的1/4跌落)顯然無法達到破壞的目的。

當串聯蓋組合兩端的電壓為零伏時,兩個蓋上將具有相等的電壓,這大約是組件遇到的最大電壓的一半。將電壓提高到該最大值將導致其中一個電容的電壓降至零,而另一個電壓升高至該最大電壓。如果電壓升高到先前的最大值以上,則其中一個電容將變為負壓,但由此產生的任何洩漏將“永久”增加另一個電容的電壓。
超級貓:我認為應該由實際測量來確定。如果在任何一個C上施加V,並且在任何半個週期內在C上施加反向偏置V,那麼我們就不用擔心。
Tom
2016-10-13 06:56:24 UTC
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我用四個30uf的蓋子做到了,所有的小結點都相連。一側取兩個pos,另一側取兩個。所有四個電容在150V時均為30uf。隨心所欲進行數學運算,但是揚聲器工作了33年,直到我不得不更換組件為止,原因僅僅是因為是時候重新分配分頻器並為低音揚聲器重新起泡了。

William
2014-08-21 10:21:50 UTC
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請記住,Q = CV。如果您有兩個串聯的電容器,並且對流過電容器的電流進行積分,則Q值將從一個電容器交替切換到另一個電容器。但是,兩個電容器的串聯組合可能有零伏,但仍然有一個每個電容器上的電壓非常重要,但電壓相等。例如+ 10v + -10v = 0v。

但是,等等,還有另一個考慮。還記得您在第一門電子課程中學到的Q = CV嗎?好吧,由於電解電容的容差很容易達到20%,因此電容器上相同的Q會以20%的C變化,或者如果容差在相反的方向上更大,則可能導致電壓峰值的巨大差異,每個電容器都會看到。

在每個電容器上放置一個二極管以消除可能產生的反向電流的想法是一個很好的解決方案。在交流電條件下,電容器上的電壓大部分將很快達到均衡。通過這樣做,並確保在選擇電容器的最大電壓時保持保守,您將找到可行的解決方案。

您將遇到的唯一另一個問題是,電解槽不希望被完全充放電。控制紋波比通過交流電要好得多-電容器製造商在其應用筆記中對此做了說明。

通過交流不會使電容器反复充電和放電。
怎麼可能沒有呢。電壓從正,零,到負等變化,並且由於V = Q / C,Q必須在數量和極性上發生變化,從而反复充電和放電。
是的,*在蓋帽的兩側*,電壓從正變為負。電容器可以抵抗端子兩端的電壓變化;頻率越高,它們表現得越像短路。在交流耦合應用中,電容兩端的電壓是恆定的(直流偏置或0 V)。雙方隨信號一起上下移動。
Autistic
2015-09-19 12:52:38 UTC
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我看到了自己的雙極電容,它是由兩個具有相同值的背對背電子組成,兩端帶有反向二極管。那是在1988年,當時我剛從Uni出來。我不喜歡它們。時間並發誓不要在任何新產品上進行此操作。使用它們的廣播音頻產品已批量生產,並且沒有失敗,所以我的老闆沒有讓我重新設計它。因此,在這種低紋波電流應用中,可靠性很好。技術人員和我所做的是在蜜蜂膝關節當時的AUDIO PRECISION測試儀上測試上述瓶蓋,我們沒人能發現瓶蓋有任何變形,這不是我所期望的或觀看測試的其他人另一方面,揚聲器分頻器網絡通常使用已知會失效並取出高音揚聲器的雙極eltec帽。在極少數情況下,我更換某人的高音揚聲器時,會丟棄雙極電子揚聲器並換成金屬膜。

在通帶中使用時,電容兩端的電壓最小,因此失真最小。雙方一起上下。如果將足夠低的頻率通過它,則會看到失真。
我們之所以使用電子元件作為耦合帽是因為我們希望測試能夠代表正在製造的廣播線路放大器。我曾經也不會在音頻濾波器中使用電子元件。我看到有人曾經在電話混合器中使用過一個。不好的15微法拉,邊界回波損耗。如果有人使用電子進行亞音速截止,他們會期望截止頻率附近出現失真。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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