電解コンデンサの選び方を知っていますか？

電解コンデンサは、スイッチング電源のプライマリおよびセカンダリループフィルター回路で最も重要なデバイスの1つです。 一般に、電解コンデンサの等価回路は、図2に示すように、寄生インダクタンスと等価直列抵抗を持つ理想的なコンデンサの直列接続と考えることができます。

図1電解コンデンサの等価回路

知られているように、スイッチング電源は今日の情報機器の主要な電源であり、電子機器の小型化と軽量化に大きく貢献しています。スイッチング電源は引き続き小型、軽量、高効率であり、電子機器での使用が増加しており、普及率は増加しています。

容量と容積

電解コンデンサは大部分が巻かれた構造であるため、体積の拡大が容易であるため、単位体積あたりの静電容量は非常に大きく、他のコンデンサよりも数倍から数十倍大きくなります。ただし、大きな静電容量を取得すると、体積が増加します。最新のスイッチング電源には、ますます効率的で小型のボリュームが必要です。したがって、大きな容量と小さなサイズのコンデンサを得るには、新しいソリューションを見つける必要があります。

スイッチング電源の1次側でアクティブフィルター回路が使用されると、アルミニウム電解コンデンサが使用される環境は以前よりも厳しくなります。

（1）インバータのメインスイッチが発熱し、アルミニウム電解コンデンサの周囲温度が上昇します。

（2）高周波パルス電流は、主に20 kHz〜100 kHzの脈動電流であり、大幅に増加します。

（3）コンバータは昇圧回路を使用しているため、高電圧のアルミ電解コンデンサに耐えることが必要です。結果として、従来技術により製造されたアルミニウム電解コンデンサは、これまでよりも大きな脈動電流を吸収するため、より大きなサイズのコンデンサを選択しなければならない。その結果、電源はかさばり、小型電子機器に使用するのは困難です。

これらの問題を解決するためには、小型で耐電圧性が高く、大量の高周波パルス電流を流すことができる新しいタイプの電解コンデンサを研究開発する必要があります。さらに、この電解コンデンサは高温環境で動作し、寿命が長くなります。

温度と寿命に耐える

スイッチング電源の設計プロセスでは、適切なコンデンサを選択することが避けられません。 100μF以上の中大容量製品の場合、アルミニウム電解コンデンサは安価であるため、最も広く使用されています。しかし、近年大きな変化が生じており、アルミ電解コンデンサの使用を避ける状況が増えています。

 この変更の理由の1つは、アルミニウム電解コンデンサの寿命がデバイス全体で弱いリンクになる傾向があることです。パワーモジュールメーカーのエンジニアは、「寿命の限られたコンポーネントであるアルミニウム電解コンデンサの場合、必要でない場合は使用しないでください」と述べました。アルミニウム電解コンデンサ内の電解質が蒸発するか、化学変化を引き起こすため、静電容量が減少するか、等価直列抵抗（ESR）が増加し、コンデンサの性能は時間とともに確実に低下します。

電解コンデンサの寿命は、コンデンサが長時間動作する周囲温度に直接関係します。温度が高いほど、コンデンサの寿命は短くなります。通常の電解コンデンサは、周囲温度90°Cで破損しています。ただし、動作温度が高い電解コンデンサには多くの種類があります。周囲温度が90°Cの場合、電解コンデンサを通る定格パルス電流に対する交流電流の比率は0.5であり、寿命は10000時間のままですが、温度が95°Cに上昇すると、電解コンデンサが損傷します。

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したがって、コンデンサを選択するときは、特定の周囲温度およびその他のパラメータインジケータに従って選択する必要があります。コンデンサの寿命に対する周囲温度の影響が無視されると、電源操作の信頼性と安定性が大幅に低下し、さらには機器も