电容阻抗:铝电解电容器阻抗频率分析及计算

1．阻抗频率特性分析

铝电解电容器相当于RLC串联电路，由此可以得到铝电解电容器的阻抗频率特性。

在低于谐振频率时阻抗以电容器的容抗为主，频率特性差的铝电解电容器或大电容量的铝电解电容器在这个频段仅能维持到20kHz甚至更低，性能好的铝电解电容器或低电容量的铝电解电容器则可以达到或高于lookHz甚至更高。在这个频段，随着频率的升高，容抗下降、感抗上升，由于容抗占主要成分，因此，在这个频段铝电解电容器的阻抗随频率下降。

随着频率的升高，容抗降低、感抗升高，当容抗等于感抗并相互抵消时的频率为铝电解电容器的谐振频率，这时的阻抗最低，仅剩下等效串联电阻(ESR)。如果ESR为零，则这时的阻抗也为零。由于铝电解电容器的ESR比较高，容抗与感抗之和在比较宽的频段上低于ESR，使铝电解电容器的阻抗频率特性在比较宽的频段上相对比较平坦。这时，对于交流而言铝电解电容器仅相当于“电阻”。

频率继续上升，感抗开始大于容抗，当感抗接近于ESR时，阻抗频率特性开始上升，呈感性，从这个频率开始的电容器实际是一个电感。由于制造工艺的原因，电容量越大，寄生电感也越大，谐振频率也越低（实际上电容量增加的本身就导致谐振频率的降低），电容器呈感性的频率也越低。这就是在滤波方面有些文献和一些人们经常会有“大电容滤低频，小电容滤高频”的说法的原因。

2．阻抗(Z)

铝电解电容器的阻抗实际是图5. 15等效电路中的容抗、ESR、感抗之和。阻抗Z与容抗、ESR、和感抗的关系。

3.Z的测量 

铝电解电容器，Z是等效串联电路在25℃，从lOHz～lOOkHz之间可调谐的有效值1V的交流信号电压的变频电源供电的测量桥下测试的。阻抗测量主要是典型的特性曲线和低温限测量。

对低温阻抗测量，把电容器放在温控箱内，设定低温限±2′C。在120±5Hz应用任何可提供土2.5%精确度的合适方法测量阻抗。温度稳定后，应尽快地用尽可能低的AC测量电压，以使它不会引起电容器发热。通过显示在15min间隔内两个连续测量没有变化，就假定电容器达到热稳定。

4．Z的温度特性

铝电解电容器的容性阻抗的温度特性和由于寄生电感而产生的感抗的温度特性基本上不随温度变化，阻抗温度特性只是在ESR起主要作用时随温度变化大，这是由电解液的电阻率的温度特性决定的。

5．等效串联电感

电感是等效串联电感，相对独立于频率和温度。典型值范围有表面贴装(SMT)的2～8nH、径向引线的10～30nH和轴向引线的20nH。这些电感值随引出电极位置数量和引出方式变化。

6．谐振频率

谐振频率是容抗1／(2πƒC)与感抗1/（2πƒ L）相等时的频率。这是因为容抗与感抗相位差180。，两个电抗相抵消，剩下的阻抗是纯电阻，与这个频率的ESR相等。高于谐振频率以后的阻抗呈感性。对铝电解电容器，谐振频率典型值应远远高于120Hz电容器的整流滤波频率，现在的铝电解电容器的谐振频率一般在20kHz以上，仅仅就工频整流滤波而言，已经是足够用的，而用于高频滤波的则可以达到lookHz以上的谐振频率。