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音响电源平滑滤波用铝质电解电容选型问答(推荐)

08-17 11:50:59 | http://www.5idzw.com | 音响功放 | 人气:947
标签:汽车音响功放,音响功放电路,http://www.5idzw.com 音响电源平滑滤波用铝质电解电容选型问答(推荐),http://www.5idzw.com

音响电源平滑滤波用铝质电解电容选型问答
电容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用,滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可
见。但若依功能及制造材料、制造方法细分,那可不是一朝一夕能说得明白。所以缩小范围,
本文只谈电解电容,而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。
每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级,既然需要供电,那就少不了「滤波」这个动作。
不要和我争,采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。但电池充电电路也有整流及滤波,故
滤波电容器还是会存在。
我们现在习用的滤波电容,正式的名称应是:铝箔乾式电解电容器。就我的观察,除加拿大
SonicFrontiers 真空管前级,曾在高压稳压线路中选用PP 塑料电容做滤波外,其它机种一概
都是采用铝箔乾式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。
面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器,你首先想到的会是什麽?─容量?耐压?
电容器的封装外皮上一定有容量标示,那是指静电容量;也一定有耐压标示,那是指工作电
压或额定电压。
工作电压(workingvoltage)简称WV,为绝对安全值;若是surgevoltage(简称SV 或Vs),就是
涌浪电压或崩溃电压;,超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆!根据国
际IEC384-4 规定,低於315V 时,Vs=1.15×Vr,高於315V 时,Vs=1.1×Vr。Vs 是涌浪电
压,Vr 是额定电压(ratedvoltage)。
电容器的电荷能量是以Q=CV 来表示,Q 是库伦,C 是静电容量,V 是电压;故当电压值
不变时,加大静电容量就能增高电荷能量。请注意,电容器的容量单位应是F(farad),可是
因计量太高造成数值偏低,故多改用μF,1F=一百万μF。国外也有用mF 表示μF,其实
mF 不十分贴切,但机械式打字机上没有μ键,故用m 代表micro。
有了静电容量及工作耐压两个参数,若你正在选购电容,接下来你会考虑什麽?直觉上是价
钱。嗯,这个参数很重要,而且数值愈低愈佳。也有人先想到品牌,并坚持日本货打死不用
─还存著八年抗战情结?美国货也仅能排第二,瑞典或德国制造的才能排第一。嗯,这个参
数也很重要。但既然谈到品牌,那就不能忽略系列型号;因为一个制造厂会生产许多不同系
列的产品,系列不同,品质及价格就会不同。OK,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电
容器的参数已知有:静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。
不应该只有小猫两三只,外型尺寸也应该很重要,因为与它相关的有重量及接脚型态,snap-in
是插焊PC 板式,screw 是锁螺丝式。至於重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做
比较,重量一定不同;而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型,有点像是多角
型,Philips、BHC 都有这种看起来似乎很高级的系列。现在我们再整理一下,加上重量、
外型尺寸、接脚型态─已有九个参数。
外皮颜色?这是谁提出来的?很妙。因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用,它有时也具有某些意义,例如日规黑底金字常代表高级foraudio 音响级电容。仅凭外观还能想到哪
些?制造日期,9627 就是1996 年第27 周出厂;近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日
期的标示。
但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关,故仅加上制造日期参数。还有,别忘了适用工作
温度,因为105 度C 比85 度C 更适用於真空管机。若机器要摆在南极,最好选耐负55 度
C 的品种。
容量误差也别遗漏,当采多颗并联,为求得单只特性均匀,误差当然是愈低愈佳。现在再加
上工作温度及容量误差,咱们手上已有12 个参数,对电容器应有三成以上了解。
请别会错意,电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度,封装塑胶外皮都是一样,
它是指铝箔工作温度,所以装管机选用85 度C 品种也绝对OK,只要将电容器远离管仔就
一定安全。
可是真正有关电容器品质的几个重要参数,却都只存在原厂规格书中,完全不会显露在成品
封装外皮上,而这些重要参数才是本文谈论的重点。
散逸因数─损失角
散逸因数dissipationfactor(DF)存在於所有电容器中,有时DF 值会以损失角tanδ表示。想
想,损失角,既有损失,当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低,但铝电解电容就相当高。
DF 值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率……
都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF 值就愈低。举实例做说明,同厂牌同系列的10000
μF 电容,耐压80V 的DF 值一定比耐压63V 的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者,
不是没有道理。此外温度愈高DF 值愈高,频率愈高DF 值也会愈高。
但许多电容器制造厂,在规格书上常不注明散逸因数DF 值,因为数值甚高很难看。以瑞典
RIFA为例,其蓝色PHE-420 系列是MKP塑料电容,它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。
但白色顶级PEH169 系列铝质电解电容,就未标示损失角规格。若真注明DF 值,可能会是
1.0000,小数点是在1 的後面。
漏…漏电流
哇!漏电!最好没有。可是没办法,铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。
漏电流(leakagecurrent)当然要低,它的计算公式大致是:I=K×CV。漏电流I 的单位是μA,
K 是常数,例如是0.01 或0.03,每家制造厂会选择不同的常数。但不论如何,电容器容量
愈高,漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,这个「漏电流」也请考虑在
内。从计算式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工作电压亦可降低漏电流。
但降低电容器的漏电流并不容易,低漏电流lowleakagecurrent-LL 系列价格高昂,我曾向国
内厂商订制一批低漏电流LL 系列电容,价格比许多进口电容还贵。漏电流规格,铝电解电容就比钽电解电容差许多,钽质电容也有乾式及湿式两种,不过它的容量及耐压都较低。
除特别定制外,面对一般品,想要降低它的漏电流可设法提高Vs 对Vr 的比值。Vs 是涌浪
电压,其值当然比Vr 额定电压高,但施加电压(真正的工作电压)还应该比Vr 低,例如取
Vr 的90%;找高耐压品种可说是完全正确。
等效串联电阻ESR
一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR 等效串联电阻及ESL
等效串联电感─这就是容抗的基础。
电容器提供电容量,要电阻干嘛?故ESR 及ESL 也要求低…低;但lowESR/lowESL 通常都
是高级系列。
ESR 的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,当额定电压固定时,容量愈
大ESR 愈低。有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻
值降低。但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。
反过来说,当容量固定时,选用高WV 额定电压的品种也能降低ESR;故耐压高确实好处
多多。频率的影响:低频时ESR 高,高频时ESR 低;当然,高温也会造成ESR 的提升。
串联等效电阻ESR 的单位是mΩ,高级系列电容常是lowESR 及lowESL。若比较低内阻及
低漏电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示lowESR 的电容倒很常见。ESR 与损失角有
关联,ESR=tanδ/(ω×Cs),Cs 是电容量。
有时电容器规格上会有Z,它与ESR 的意义不同,但Z 的计算示与ESR 有关,同时也考虑
到容抗及感抗,是真正的内阻。刚才提到电容的ESR 单位是mΩ,那是指大电容,若是220
μF 小容量电容,其ESR 单位就不是mΩ而是Ω。何种电容器的ESR 最低?答案只有一个:
Sanyo 的OS 有机半导体电容!
涟波电流Irac
前面谈到的散逸因数DF-损失角tanδ、漏电流、ESR-串联等效电阻…等,其值都是愈低愈
好,但现在要提的涟波电流ripplecurrent 却是愈高愈好。特别是现在都特别讲究後级扩大机
要有大电流输出,电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac(或Iac)就显得格外突出。
涟波电流Irac 的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字,低频大约是以120Hz 做标
准,高频大概是以10KHz 做标准,但不同制造厂商可能会有略微的差别。
涟波电流与频率刚好成正比,因此低频时涟波电流也比较低。可是对我们音响迷来说,低频
段的Irac 值才是重要。所以在采购电容器时,涟波电流数字高低是极为重要的依据。在一
般状况下,同品牌时,锁螺丝式电容的涟波电流通常比snap-in 插PC 板式来得高。曾经有一种说法:RIFA 的10000μF 相当於其它厂牌15000μF,因为大部份日制电容的涟

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