EPCOS的電解電容加固技術(shù)-堅(jiān)固耐用

在汽車應(yīng)用中，沖擊和振動(dòng)常會(huì)造成鋁電解電容的過早失效。EPCOS已著力解決這一問題，目前的設(shè)計(jì)機(jī)械穩(wěn)定性已大大提高。

2～3g的沖擊與振動(dòng)耐受力對(duì)于大多數(shù)汽車電子應(yīng)用來說已經(jīng)夠用。許多鋁電解電容的制造商在其數(shù)據(jù)表中引用了一個(gè)10g的抗振強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。乍一看，這一指標(biāo)似乎完全夠用，而且留有充足的余量。但是，獲取這一看起來有著相當(dāng)余量的數(shù)字所采用的測(cè)試條件，卻與真實(shí)的工作條件大相徑庭：測(cè)試的持續(xù)時(shí)間不超過6個(gè)小時(shí)，而且是在室溫下進(jìn)行的，待測(cè)器件也是新出產(chǎn)的。

對(duì)于殼體直徑在10mm以上的、體積較大的鋁電解電容而言，焊接到電路板上的引出端的連線盡管得到了加強(qiáng),仍屢次被證明是最脆弱的環(huán)節(jié)。出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，最大的問題出在引線的截面上。正因?yàn)槿绱?，EPCOS為所有針對(duì)汽車應(yīng)用的軸向引線電容提供了獨(dú)一無二的大線徑（1mm）引線。但這不是唯一一項(xiàng)可增強(qiáng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性的措施。如果鋁電解電容要在高溫下工作更長(zhǎng)的時(shí)間，出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，殼體中繞組的固定方式也是薄弱環(huán)節(jié)。

繞組的固定點(diǎn)在連續(xù)工作條件下會(huì)變得薄弱，其原因有二。首先，安裝系統(tǒng)，即鋁罐連同蓋板，在高溫及固持力的聯(lián)合作用下會(huì)發(fā)生翹曲，以至于繞組不能再穩(wěn)定地保持在原來的位置上。其次，在長(zhǎng)期工作中，電解質(zhì)會(huì)從被安裝固定的繞組中擴(kuò)散出來，繞組將變軟，于是，固定系統(tǒng)中的夾持結(jié)構(gòu)也會(huì)相應(yīng)受到影響。傳統(tǒng)的軸向固定機(jī)構(gòu)的拉伸力或者固定力來自于繞組末端高度彈性的區(qū)域（參見圖1），往往可保證器件承受10g的過載。如果這一區(qū)域的電解質(zhì)含量減少，則夾持固定力會(huì)相應(yīng)減小。在極端情況下，軸向的夾持結(jié)構(gòu)會(huì)失去其作用。繞組和引線引出孔間的焊接點(diǎn)對(duì)于器件的工作來說非常關(guān)鍵，應(yīng)該受到固定機(jī)構(gòu)的保護(hù)，因此，必須確保該焊接點(diǎn)具有足夠的剩余抗振強(qiáng)度。

圖1 電解電容的基本結(jié)構(gòu)

一般說來，繞組的本體對(duì)電解質(zhì)的損失的敏感度較低，因?yàn)樗讳X條夾持在預(yù)定位置上。它的直徑同樣如此。EPCOS于是在所有采用軸向引線的汽車用系列的器件圓柱殼體中段添加一段褶皺狀區(qū)域，以便讓繞組具有徑向穩(wěn)定性。從對(duì)這些軸向引線的器件系列的測(cè)試可以看出，器件能確保20g的額定抗振能力，該指標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)版本的兩倍。同樣的，從長(zhǎng)期來看，即在它們的服務(wù)壽命的終結(jié)時(shí)，這些具有20g的額定抗振動(dòng)能力的鋁電解電容仍然具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出標(biāo)準(zhǔn)版本的抗振動(dòng)強(qiáng)度。

對(duì)高徑向力的承受能力

通常的徑向固定結(jié)構(gòu)對(duì)于軸向電解電容來說已經(jīng)夠用，但對(duì)于那些尺寸較大、直徑為22～35mm且?guī)в兄乩@組的電容（例如那些安裝在汽車引擎上的電容）來說，這些固定結(jié)構(gòu)不足以承受這些電容所承受的力。需要采用專門的、經(jīng)過加強(qiáng)的褶皺結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)即使在高溫下承受很高的徑向力也不會(huì)翹曲。圖2所示的褶皺區(qū)已經(jīng)證明在這些情況下是有效的。由于具有斷崖狀的外邊沿，在材料厚度相同的情況下，它可以保護(hù)繞組在不發(fā)生翹曲的情況下不至于受到更強(qiáng)的徑向反作用力。

圖2 新褶曲結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)
 
在力的平行四邊形關(guān)系中，固持力直接傳遞給幾乎垂直的褶狀壁上，而不至于增加傳統(tǒng)的扁平褶紋所固有的較大的軸向力。這也可以讓EPCOS大尺寸的B41605和B41607系列所使用的新的褶狀結(jié)構(gòu)能承受更大的徑向夾持力。這種設(shè)計(jì)已經(jīng)通過了高達(dá)40g和2kHz的全部振動(dòng)測(cè)試。這些鋁電解電容在承受2000小時(shí)、125