其總和應(yīng)與時間域中信號的RMS 值接近。如果并非如此，所有元件均可乘以時間域中的值與頻率域中的值之間的比值?？墒褂眠@些糾正的RMS 值來確定IA/IR 的值。

　　記住如何在元件規(guī)格上下文中認(rèn)識所定義的溫度及散熱，這一點也很重要。鋁電容器的額定溫度為在額定紋波電流及額定電壓下獲得規(guī)定使用壽命時的最大環(huán)境溫度。關(guān)鍵字為“環(huán)境”：實際上，由于紋波電流產(chǎn)生熱量的影響，在電容器上測量的溫度可能比環(huán)境溫度高10℃。

　　根據(jù)IEC 60068 第4.6.2 節(jié)，如在Vishay 列線圖中所使用的環(huán)境溫度被定義為處于靜態(tài)空氣環(huán)境中相隔一定距離而可忽略散熱影響時的溫度。測量電源中的環(huán)境溫度非常困難，因此，利用上述條件，大多數(shù)設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)電容器外殼的溫度提供了非常接近的第一個近似值。

　　但如果等效應(yīng)用紋波電流IA 大于電容器的額定紋波電流(IR)，則該應(yīng)用可能會使器件產(chǎn)生很大熱量，從而導(dǎo)致外殼溫度與環(huán)境溫度值出現(xiàn)偏差。如果的確如此，若要確保所計算的使用壽命可正確反映這些應(yīng)用情況，則必須使用另一個測量點來估算周圍空氣溫度。

　　如果紋波電流導(dǎo)致的鋁電容器產(chǎn)生的熱量致使器件不能達(dá)到規(guī)定的使用壽命，則可能需要在設(shè)計中提高冷卻效果。在制定這種冷卻策略時要注意的第一點是鋁電容器會通過輻射散掉很大熱量：通過輻射同樣可輕松加熱本來利用輻射來冷卻的表面。為避免過熱，設(shè)計人員因而應(yīng)避免將鋁電容器放置在接近熱元件的位置，例如散熱片或變壓器。

　　如果使用對流冷卻(請參見圖6)，在對板面進(jìn)行物理布局時必須謹(jǐn)慎。當(dāng)空氣在熱元件的上方流動時會快速升溫，如果通過風(fēng)扇冷卻多個等同加載的鋁電容器(例如輸出電源上的并行鋁電容器)，最好將它們放置在與氣流垂直的一條線上，并且使它們之間保持足夠的間距(一般這一距離應(yīng)不少于元件直徑的一半)。

　　通過傳導(dǎo)冷卻一般比使用輻射或?qū)α鞲佑行?。安裝具有極大自加熱性的鋁電容器時，使其底座與(冷卻)散熱片接觸將會大幅降低溫度。注意，更高的冷卻會使應(yīng)用條件與用于確定額定紋波電流的參考條件不同。這再次需要添加校正因數(shù)。通常，確定相應(yīng)的Rth 及ESR 值并使用它們來計算鋁電容器的預(yù)計工作溫度更加簡單。在IA/IR = 0 時將此溫度作為該列線圖中的Tamb 可確定相應(yīng)的使用壽命乘數(shù)。

　　我們已注意到，在高頻及低溫時，在計算電路工作特性的過程中可忽略ESR 值。到目前為止，我們使ESR 僅與電阻損耗及因紋波電流產(chǎn)生的熱相關(guān)。但鋁電容器的ESR 可產(chǎn)生其它影響，尤其是對于頻率大于10kHz的情況，在這種情況下，ESR 是影響鋁電容器阻抗的主要因素。
再次考慮鋁電容器的等效電路可關(guān)注這一影響(請參見圖3)。

　　當(dāng)電流對鋁電容器進(jìn)行充電/放電時，它會改變該電容器中的電壓(因為I = C .dv/dt)，并會在ESR 中產(chǎn)生壓降(因為V = I·R)。如果電容器通過高頻、高電流脈沖充電(例如，對于回掃電源的輸出電容器來說這是一種典型情況)，則ESR 中的壓降導(dǎo)致的紋波會高于電容充電/放電導(dǎo)致的紋波。這樣，輸出電壓上允許的最大紋波便會確定該電容器的規(guī)定最大ESR。應(yīng)再次強(qiáng)調(diào)，高頻ESR 隨溫度而變化，當(dāng)鋁電容器的溫度升高時，其ESR 值會降低。因此，當(dāng)電源溫度升高時，紋波電壓將下降。

　　通過選擇具有低ESR(最佳材料)、薄而長的封裝(低箔阻)及大尺寸(接觸紙/電解質(zhì)的箔更多)的元件系列可獲得最低的高頻ESR 值。由于鋁電容器一般與箔只有兩個連接，因此并聯(lián)使用多個更小的元件一般會提供比單個大器件更低的高頻ESR。

　　在其它多種情況下，使用鋁電容器需要特別小心。尤其是，在使用前經(jīng)過了長期存放以及與其它器件(相同或不同)并聯(lián)或串聯(lián)時需要仔細(xì)考慮漏電流。在其它情況下，鋁電容器的機(jī)械設(shè)計可能會對電源的設(shè)計產(chǎn)生較大影響。

　　長期存放主要影響元件的直流漏電流。漏電流是由于鋁電容器的電解質(zhì)與氧化鋁層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并慢慢分解氧化鋁的過程中出現(xiàn)的特性。施加電壓會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而重新構(gòu)建該層。當(dāng)該氧化層的薄弱點被重新構(gòu)建時，電流會下降到平衡分解氧化鋁的化學(xué)反應(yīng)所需的水平。為此電化學(xué)反應(yīng)供電的電流稱為漏電流。

　　如果鋁電容器在一段時間內(nèi)尚未使用，則在第一次通電時氧化層厚度的降低會使傳輸?shù)穆╇娏髟黾?。該電流產(chǎn)生的熱量會進(jìn)一步損壞器件本身。保質(zhì)期指示了在不會極大增加漏電流的情況下可存放鋁電容器的時間。對于85℃、105℃及125℃ 的部件，Vishay 鋁電容器的保質(zhì)期在20℃時分別為3 年、4 年及10 年。

　　如果在存放后發(fā)現(xiàn)漏電流太高，則在將該鋁電容器內(nèi)置到電源中之前對其施加電壓將會恢復(fù)氧化層。為防止在此過程中過熱，必須限制漏電流。該電流限制可通過公式Imax = Asurf/Ur 加以計算，其中Imax 為最大電流，單位為mA，Asurf 為鋁電容器的表面積，單位可為mm2，Ur 為該電容器的額定電壓。鋁電容器中的電壓應(yīng)永遠(yuǎn)不超過Ur。

　　我們已經(jīng)認(rèn)識到，在電源電路中以并聯(lián)方式連接鋁電容有若干優(yōu)勢：主要是紋波電流可于器件之間共享。例如，兩個相同的并聯(lián)鋁電容可各使用一半紋波電流值，因此將IA/IR值實現(xiàn)平分。因溫升與IA/IR二次冪互成比例，增量將僅為使用單一鋁電容時所產(chǎn)生的四分之一。若IA/IR大于一，元件壽命則可大大延長。

　　將此類器件以并聯(lián)方式連接以共享紋波電流時，需考慮到鋁電容在溫度、頻率及時間方面的依賴性。因各鋁電容端子之間的電壓Uf相同，通過各器件的紋波電流If取決于其阻抗Zf(f為紋波電流的頻率)。利用等效電路模型(見圖3)運(yùn)算出下列結(jié)果：

　　其中

　　處于多數(shù)電源中使用的較高頻率時，ESRf將是該有效阻抗中的主導(dǎo)條件，即：ESRf為最低值的鋁電容將處理最高紋波電流，并因此以最高溫度運(yùn)行。此類高溫將導(dǎo)致老化過程加速，隨時間推移而促使歐姆損耗(ESRf)加快。這將導(dǎo)致其總紋波電流的共享值降低，溫度也會降低。其它鋁電容的總紋波電流共享值則會增加，正如其溫度及老化率也將增高一樣。該紋波電流的“平衡效果”最終確保并聯(lián)電容的壽命接近估算值。

　　對于通常為電源頻率兩倍的低頻率而言，包含Cf在內(nèi)的條件是阻抗中的主導(dǎo)條件。因此，Cf值為最高的鋁電容將會處理最高紋波電流，并以最高溫度運(yùn)行，引起老化過程加速。同樣，這即是說：其歐姆損耗(ESRf)隨時間推移而加快。然而，若配予Cf的值變化不大，該器件將繼續(xù)處理最高紋波電流。在此情況下，并聯(lián)電容的壽命則會短于估算值。

　　在多數(shù)電源中，電源緩沖電容器內(nèi)的IA/IR比率小于一，因此，歐姆損耗所引起的自動加熱對其壽命不造成大的影響。因此，由上述紋波電流共享而造成的壽命縮短將不會很嚴(yán)重。

　　有時，配套鋁電容的額定電壓低于其應(yīng)用所要求的值。在此情況下，兩個或以上元件必須以串聯(lián)方式連接，以確保單個鋁電容的額定電壓未超值。

　　以串聯(lián)方式連接需使用平衡電阻抵消漏電流在其他相同器件之間(在所加電壓相同情況下)變化幅度較大的情況。因此，通過各電容強(qiáng)制形成相同電流將導(dǎo)致電壓的平均分配，并使其中一個器件受到了超出其最大額定值的電壓。為避免此情況，設(shè)計人員必須合并平衡電阻，其中一個電阻與各電容并聯(lián)。該方法限制了各個電容在直流情況下的電壓差異。

　　要求的電阻值可通過對下列條件的掌握情況進(jìn)行計算：任一電容所需最大電壓(Um通常與額定電壓相同)；整個網(wǎng)絡(luò)(Utotal)的總電壓；以及五分鐘后所指定的安培漏電流IL5(接近兩個電容之間的漏電流差異)。然后，最大電阻值可以下列公式算出：

　　對于選擇電容的最后一條要求是，電容必須適配目標(biāo)電源的實際尺寸。明智的做法是在設(shè)計時確認(rèn)實際最大尺寸，而不是依賴于數(shù)據(jù)手冊中列出的標(biāo)稱尺寸。通常，電壓及最高溫度額定值越低，器件的體積則越小。然而，需牢記的是，小型鋁電容的壽命有時短于大電容的壽命。對于在高度方面有特殊限制的應(yīng)用設(shè)備，軸式鋁電容可能更為合適。

　　許多鋁電容系列還提供各類腳接與引導(dǎo)配置。例如，已開發(fā)的三腳SI配置用于防止反向安裝，而同時保持與標(biāo)準(zhǔn)兩腳SI配置的兼容性。此點非常重要，因為反向安裝除目測檢查外無其他方式可以檢測到。

　　此外，也可采用對標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊更改，使鋁電容能夠處理高于標(biāo)準(zhǔn)額定值的振動水平。

　　諸如Vishay之類的公司提供各類鋁電容(部分系列請見表2)。在300W額定功率及125℃的最高溫度下，設(shè)計人員可將ESR的壽命、尺寸及形狀系數(shù)最優(yōu)化。

　　此類各系列器件反映了無源元件在電路性能中的重要作用。生產(chǎn)商之所以制造諸多不同器件，是因為設(shè)計人員的需要。該事實不僅體現(xiàn)了要求的多樣性，也體現(xiàn)了滿足此類要求時選擇元器件的重要性。

　　通過指定正確的元件，工程師可省去“圍繞”問題區(qū)域被動進(jìn)行設(shè)計的麻煩。對元件(如鋁電容)工作模式及其特性描述方式已有詳細(xì)了解，因此，電源設(shè)計人員可快速鎖定解決方案，并設(shè)計出壽命更長、性能更佳且效率更高的設(shè)備。這樣，此類“商品”便可在當(dāng)今市場幾乎各種電子產(chǎn)品的設(shè)計中大有所為?！?/p>