谈谈四端头铝电解电容器

大家对图1所示的电解电容器是比较熟悉的，它是由阳极铝箔、介质氧化膜（AI\(_{2}\)O3）、工作电解液、衬垫纸、引出箔片和两个端头或引线等部分组成。而这些部分本身就存在电阻，再加上互相连接造成的接触电阻串联在一起加大了电阻值。电解电容器的这些组成部分本身又存在电感，尤其铝电解电容器是采用卷绕方法制成心包的，所以在高频时电感的影响就显著起来。对电解电容器内存在的这些电阻部分和电感部分用等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）来表示。这样一般的铝电解电容器可用图2的等效电路来表示。一个由电容、电阻和电感组成的串联电路必然有一个谐振频率，当工作频率低于谐振频率时，可以不考虑ESR和ESL的影响；当工作频率接近或大于谐振频率，尤其是超过10KHz时，就必须考虑ESR和ESL的影响，也就是说由于存在较大的ESR和ESL，在高频时，电解电容器的损耗值随工作频率增加而急剧上升，而电容量随工作频率升高而急剧下降，电容性的元件变成了电感性的元件。因此普通的铝电解电容器在高频电路中使用时，滤波效果很差。

针对一般电解电容器高频特性差的缺点，有关工厂正在研制高频电解电容器，而CD28型四端头铝电解电容器就是其中之一。它的外形及电路中的符号见图3a、b所示。此种电容器在外壳两端各有一个盖板，每个盖板上引出一个正极和一个负极，合计有四个端头。这种电容的特点是ESR和ESL都很小，尤其是ESI小，因此高频特性好。在同一个技术标准条件下，它能工作的频带范围宽，适用于高频滤波、去耦等电路。

CD28型四端头电解电容器的心包也是将铝箔和饱吸工作电解质的衬垫纸相叠卷绕而成，但由于工艺上采取了下列一些措施，使它的ESR和ESL值大大降低：①采用多箔片并联连接，如4所示。在制造时，卷绕好第一个极板箔片接着卷第二个、第三个极板箔片。这样就相当于把一个大电容由多个小电容并联组成。②采用能耐高温而电阻率较低的工作电解质。③引出片在极板（铝箔）的中间位置（见图5所示），并且正、负极引出片相对应构成穿心式的心子（见图6所示）。这样使四端电容上流入和流出的电流方向正好相反，大大抵消了电流所产生的影响。

CD28型四端电容具有良好的阻抗频率特性，它在1千赫～30千赫的频率范围内，其等效阻抗小于5兆欧，如以10兆欧阻抗作为使用的标准，则CD28型四端电容最高工作频率能达到1兆赫。

CD28型四端电容器的主要用途是作为开关调整型直流稳压电源的滤波器的主要元件，如图7所示，其中开关电源的频率为20千赫，C\(_{1}\)的作用是阻止高频噪声反馈到电源线上。C2的作用为20千赫的滤波电容。一般开关型稳压电源为了消除声频干扰，采用20千赫的开关频率，它正好在CD28型四端电容的最佳使用特性频率范围之内。上述的四端电容工作频带较宽，对开关电源所产生的尖峰噪音有良好的抑制作用。

CD28型四端电容接入电路后，它的每一个引出头与箔片的引线电感L\(_{1}\)和引线电阻R1组成一个高频滤波电路（如图8a所示），它的衰减值将随着频率提高而增大。因此电源端的干扰不能直接耦合到负载端，这样经过滤波后的交流分量ΔI\(_{L}\)必然很小。由于直流电流IDC流经电容器内部箔片，造成电容器损耗增加，这是四端电容的缺点之一。

普通的电解电容器接入电路的情况见图8b，由于ESL和ESR是电源端和负载端的公共部分，在高频时ESL和ESR值较大，电源输出的交流分量I\(_{AC}\)以及高频干扰将直接耦合到负载，这样负载端的交流分量ΔIL是相当大的。这种普通电解电容器不能抑制开关型电源的尖峰噪音。