基于agilent43951a阻抗分析仪的

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于Agilent4395AImpedanceAnalyzer的铝电解电容器阻抗-频率特性测试与研究陈亚爱张卫平（北方工业大学机电工程学院，北京石景山100041）摘要：研究了铝电解电容器的等效模型，讨论了铝电解电容器在不同频率下，其等效串联电容、介质损耗因子、阻抗随频率变化特性，采用Agilent4395A阻抗分析仪测量了铝电解电容器参数、阻抗-频率特性等。实测证明，实际的铝电解电容器的阻抗-频率特性

2、与理想铝电解电容器的阻抗-频率特性有明显的差异，Le-Re-C串联等效模型最能代表铝电解电容器的实际模型。Abstract:anequivalentmodelofAlelectrolyticcapacitorhasbeenstudiedinthispaper.Thechangelawoftheequivalentserialcapacitance,dissipationfactorandimpedanceofAlelectrolyticcapacitorhasbeendiscussedatdifferentfreq

3、uencieswithAgilent4395AImpedanceAnalyzer.IthasbeenprovedthattherewasasignificantdifferenceintheImpedance-frequencyCharacteristicbetweenthepracticalAlelectrolyticcapacitorandtheidealone.ThisLe-Re-CserialequivalentmodelcouldbethepracticalmodelofAlelectrolyticcap

4、acitor.关键词：铝电解电容器；模型；阻抗-频率特性；测试图1Buck变换器电源是所有电气设备的心脏。开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点，在我国通信、信息、家电和国防等领域得到广泛应用。无论哪种DC-DC变换器，主电路使用的元件都是电子开关、电感和电容，如图1所示为Buck变换器电路，其中铝电解电容器特性对主电路的传递函数有着直接的影响。阻抗-频率特性是铝电解电容器重要的电气参数之一，研究它并建立铝电解电容器等效模型有实际意义。清楚了解影响阻抗-频率特性各因素，既是合理设计电路的基础

5、，也是分析电路失效性的依据。在实际运行的铝电解电容器两端加交流电压时，并不是只存在电容量，还存在串联等效电阻和串联等效电感等，且电容量、串联等效电阻、阻抗、介质损耗因子tgδ等均随工作频率的不同而变化。本文将就铝电解电容器的等效模型、阻抗-频率特性以及电容参数的测试进行讨论。1．铝电解电容器的等效模型图2铝电解电容器的等效电路铝电解电容器由电解质(液体或固体)、阳极铝电极、阴极铝电极、衬垫纸、引线等组成。如果设RP为介质层等效并联电阻，Re为等效串联电阻、Le为等效串联电感，C为电容量，则可用图2所示的等效电路来描

6、述铝电解电容器。图3忽略RP时的等效电路图中Re的大小与电解液的电导率、衬垫纸的绝缘效能、介质层的介电损耗因子、电极与导针的接触电阻等因数相关，因此Re随工作条件和环境而变化；等效电感Le是由电极和导针引起的，它在低频时受工作条件的影响较小；对于介质层等效并联电阻RP，一般存在RP>>XC，因此可忽略。忽略RP时，图2的等效电路可简化成图3的等效电路。由图3可得电容器的阻抗模型为图4电容器的等效电路（1）由于低频时等效电感Le受工作条件的影响较小，如果再忽略等效电感Le则可得到由理想电容C和电阻Re串联的简化等效电

7、路如图4所示。在图4所示等效电路中，假设电容量C和电阻http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛Re的大小是不随频率而变化的，可得电容器的阻抗模型为（2）图5理想电容器的阻抗-频率特性2．铝电解电容器的阻抗-频率特性根据式（2）可得电容器的阻抗绝对值为（3）由上式可得到电容器阻抗-频率特性曲线如图5所示。从图中可见，特性在低频段是一条随频率增大而以45℃斜率下降的直线，电容随频率的增大而减小，当频率大于转折频率f0之后，阻抗逐渐趋于串联电阻，转

8、折频率为（4）即当f＜f0时，因，则有；而当f≥f0时，因，则有。图6理想电容器介质损耗因子-频率特性介质损耗因子tgδ为（5）式（5）中，电容量C和电阻Re是常数，tgδ与频率成正比，如图6所示。图7铝电解质电容器阻抗-频率特性当外加电压频率较高，且电容器的电极卷绕箔较长时，等效电感Le的影响就不能忽略，这时等效电路如图2所示，并假设C、Le和Re各值的大