前言

电容器是电子电路不可或缺的元件，在很多电气设备中也能看到电容器的存在。我们的日常生活离不开电子电路，当然也离不开电容器。

电子技术的发展催促着电容器的发展。交流输电方式成为电网唯一的供电方式，而电子电路需要直流电，因此需要将交流电网的供电转换为直流电。交流电的能量函数是时变的，直流电的能量函数是恒定的，在一个交流电周期，交流电的能量与直流电的能量可以相等，如1000W交流电和直流电功率在一个工频电源周期的能量为20 J。但是，交流电转换成直流电过程中的瞬时能量是不相等的，破坏了能量守恒定律。如果完成交流电向直流电的转换，需要有一个能量缓冲装置或元件。最简单的能量缓冲装置或元件就是电容器。

由于交流市电仅为50Hz或60Hz，交流电转换为直流电的过程需要很大的电容量来满足缓冲能量的需求，与此同时还要具有经济、体积小的特点，电解电容器应运而生。

时至今日，电子技术无处不在，如各类家电、手机、计算机，甚至照明也进入了电子化。电解电容器也随之进入人们生活的每一个角落，电解电容器的应用场景也越来越多。

对电解电容器性能的要求不再仅仅是早期的电容量、额定电压、漏电流、损耗因数4项指标，根据不同的应用场景提出了等效串联电阻（ESR）、纹波电流、工作温度范围、寿命、耐久性等性能需求。进一步的要求有：电解电容器的等效串联电感（ESL）、频率特性曲线、阻抗-频率特性曲线、寿命与温度以及纹波电流的特性曲线、纹波电流的频率折算系数和温度折算系数。因此，电解电容器需要根据不用的应用场景给出合适的性能与价格的最佳折中。

根据应用场景的不同，对电解电容器性能需求也不同。一般用途型电解电容器通常为85℃/2000h或105℃/2000h，如CD110系列产品、CD29系列产品、CD135系列产品。这个水平的电解电容器对100kHz性能没有特殊要求，即便如此，也可以满足大多数对价格敏感的电子电路的要求。对于现在国内电解电容器制造水平，85℃/2000h产品是电解电容器制造入门级产品，低于这个水平的产品无法进入国内电解电容器应用市场。

开关电源的密闭外壳要求电解电容器具有105℃/2000h以上的寿命，如105℃/6000～10000h。

光伏逆变应用的电解电容器则希望有45℃/20年的寿命。

LED的工作条件恶劣，需要体积小且125℃以上的工作温度和至少3000h寿命的电解电容器。

智能手机充电器要求充电电流至少2A，液态电解电容器无法满足此要求，需要可以承受高纹波电流的固态铝电解电容器，这也是近十年来固态铝电解电容器发展的动力。

实际应用对电解电容器提出如此多的性能要求，需要电解电容器制造工程师清楚实际应用对电解电容器的性能要求。应用工程师需要了解电解电容器的特性，才能造好电解电容器、用好电解电容器。经常会出现因制造不当、应用不当或理解不当出现制造与应用的矛盾。

编写本书就是为了解决这个矛盾，让电解电容器制造商和应用工程师清楚什么样的应用场景对电解电容器有什么样的性能要求，电解电容器需要提供哪些技术数据才够用。

本书在第1～3章介绍了电解电容器的发展历程、基本结构与制造过程，电容器的基础知识和电解电容器需求的原因。

第4～8章详细解析了电解电容器的一般性能和特殊性能。

第9～14章详细讲解了电解电容器在反激式开关电源、各种桥式开关电源、LLC谐振式开关电源、功率因数校正电路、变频器、各类逆变弧焊电源等电力电子电路中的电流及电流的频率成分，电路对电容量的需求等。

为了方便读者对电解电容器性能的理解，第15～19章列出了典型的一般用途型电解电容器，高纹波电流、低ESR、长寿命液态电解电容器，固态铝电解电容器和车规级电解电容器的详细数据。

本书未涉及的内容如单相功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）与各种电拓扑变换组合后直流母线（DC-Link）工作状态分析、光伏逆变中电容器的工作状态分析、“柔直”电容器工作状态分析、高压变频器功率单元中的直流母线电容器工作状态分析等电解电容器应用领域的内容在《薄膜电容器原理与应用》一书中进行详细讲解。

电容器除了电解电容器外，还有薄膜电容器、陶瓷电容器，与薄膜电容器、陶瓷电容器相关的内容，见后续出版的《薄膜电容器原理与应用》《陶瓷电容器原理与应用》。

电容器失效是电容器应用中不可避免的问题，在实际应用中需要弄清楚电容器失效的原因及解决方法，相关内容可以见后续出版的《电容器失效分析及型式试验》。

本书第1～3、15～19章由陈永真编写，第4～14章由陈之勃编写。全书由陈永真统稿。

本书经历了近十年的准备与撰写，通过与电解电容器制造工程师和应用工程师的技术交流，使编者对电解电容器的认识不断提高，相对于十年前对电解电容器的理解和分析问题的能力得到质的飞跃。在本书写作的近十年历程中，看到了我国电解电容器在数量和质量上的发展与进步。在我国电解电容器专家的不断努力下，开发出性能更优异的电解电容器品种、性能更优异的电解电容器基础材料；在我国电解电容器制造工程师的努力下，制造出更新、性能更优异或更廉价的电解电容器，为客户提供更优质的技术支持和服务；在我国电解电容器设备制造商的努力下，制造出更加节能、品质更好的电解电容器制作设备，为电解电容器制造商提供更优异的服务；我国电解电容器应用（电力电子）工程师对电解电容器的理解不断地加深，更加合理地应用电解电容器、拓展电解电容器的新应用领域。我国电解电容器会有更美好的未来！谨此，对电解电容器研发、制造、应用领域的专家、制造商、工程师表达最崇高的敬意！

编者

于辽宁工业大学