音频分频用铝电解电容器

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在本刊上介绍过各种不同的分频电路。在这些电路中一般都用了电容器,图1所示为最简单的分频电路,其中的电容称为分频电容。

图1
图1 🔍原图 (356×201)

过去人们常常采用金属化纸介电容器做分频电容,因为它没有极性,电容量精度又高,等效串联电阻小。但是众所周知,这类电容器体积大、价格贵,而且电容量小,当需要大容量时,只能采用多个电容并联,于是带来体积大,价格贵等问题。也有人常常采用两个同种规格的普通电解电容器相串联,配成双极性电容器作为分频电容,如图2所示。但这种方法存在一些问题:第一,普通的铝电解电容器容量误差大,如CDll型铝电解电容器的误差为-20%~+50%;或者是-10%~+100%,因此图中C\(_{1}\)和C2电容虽然同种规格,标称容量相同,但实际容量相差很大,串联之后就可能造成交流电压分配不均,其中有一支可能被击穿。第二,通用的铝电解电容器;它的等效串联电阻大,即损耗角正切值大,它会导致电容器本身温升增高,在实际使用中,伴随元体的温升,杂音明显变大,电容器的性能变坏久而久之失效。

图2
图2 🔍原图 (434×210)

近二、三年来,专用于音频分频的铝电解电容器出现了,它的外形与普通的铝电解电容器相仿,但在性能上有很大差别。专用于音频分频用的电容器在外壳上打印BP字母,表示双极性铝电解电容器,图3所示是CD94、CD95两种专用铝电解电容器的外形,其中CD94型为同向引出式;CD95型为轴向引出式。下面介绍这种专用型铝电解电容器的特性、结构特点以及使用注意事项。

图3
图3 🔍原图 (684×424)

结构与特点

普通的铝电解电容器是有极性的,这是由它内部结构所决定的。图4所示为普通铝电解电容器结构示意图(为看得清楚便于理解,各层材料都画得很厚,实际是很薄的)。由于它的介质阳极氧化膜具有单向导电性,即正向隔直流,反向耐压能力极差,因此普通的铝电解电容器是有极性的。

图4
图4 🔍原图 (503×336)

图5所示为专用铝电解电容器构造示意图,它是由两个完全相同的阳极电极箔,中间为有电解质的衬垫纸所构成,它实质上也是两个电解电容器的串联,所以是双极性铝电解电容器(也可称无极性电容器)。很明显,双极性铝电解电容器可以避免电压分布不均的问题。而且由于频率——阻抗响应好,电容量较稳定,可以顺利地通过音频电流。这种电容器另一个特点是它的体积要比一般双极性铝电解电容器大些,这是为了提高使用寿命,减少温升的有力措施。但根据音频信号的特点,即峰值电流大,而有效值却很小,因此该电容器额定直流电压高,而允许通过的纹波电压不很大。所以在体积上,分频用铝电解电容器却比金属化纸介电容器小得多。

图5
图5 🔍原图 (500×320)

为了降低电容器的损耗,分频用双极性电解电容器采用电阻率低、粘度小、性能稳定的工作电解质。

CD94、CD95型铝电解电容器的额定直流工作电压范围一般为25伏~50伏。也有些是63伏的。此两种电容的容量范围1~10μF,容量误差为±20%。此种电容的损耗(tgδ)≤0.06;温度特性在-40~+85℃范围内ΔC/C≤±20%。综上所述CD94、CD95型双极性铝电解电容器性能较优良,如损耗(tgδ)是CDll型普通铝电解电容器的25%,这样电容在使用时可降低温升,又能减少热杂音。另外CD94、CD95型电容即使在较高音频频率下使用,它的阻抗以容抗为主,感抗几乎为零。这一特性为保证音响设备的保真度提供了良好的条件。

使用注意事项

CD94、CD95型铝电解电容器专用于分频电路,但也适用于直流和脉动电流的电路中,但直流和脉动电压的峰值之和不得大于额定直流电压。

有人认为,这是双极性电容器(也称无极性电容器),于是放在纯交流电路里做分压用,这是不允许的。因为纯交流电路中的电流的有效值大,通过电容器时,电容会急剧发热,以致爆炸。如果降压使用,情况会好些。

双极性电容器存放时间较长,阳极氧化膜长期在工作电解质里浸泡,性能多少要受影响,因此需要将产品通过额定直流工作电压,使其阳极氧化膜得以恢复。因为是双极性电容器,这一老化过程先加正向电压进行之后,再加反向电压进行,但应注意换向时必须先放电,一般作法是用导线把两引线短接一下。老化时间一般为30~60分钟。(王月清)