①传统电容器市场已经较为成熟,中低端市场由于进入壁垒不高,竞争较为激烈,利润空间有限。②铝电解电容器产业正在进行结构调整,下游新兴需求推动产业升级。新能源、电动汽车、智能电网、高铁等新兴产业,对高电压、大容量工业类铝电解电容器产生了巨大的需求。同时消费类电子产品的升级换代,消费类铝电解电容器市场也快速增长。目前市场进入壁垒高,竞争较为缓和,利润较高。③日系企业主导市场,中国企业正加速追赶。铝电解电容器产业是高耗能产业,我国在电力、劳动力、资源等方面的成本优势,为铝电解电容器产业向我国转移奠定了良好的基础。与此同时,国内企业已逐步在高纯铝、电极箔(腐蚀箔和化成箔)、电解纸及电容器化学品等原材料上取得技术突破。受益于国内电容器市场需求的扩张、上游原材料技术的突破,国内生产企业逐步加大技术研发和对技术的消化吸收,当前国内生产企业技术水平已大大提高,部分领域已达国际水平。3、行业利润变动趋势电极箔是铝电解电容器的关键原材料,因此,生产企业的一个重要发展方向即向上游整合,实施纵向一体化战略,降低自身成本,提高综合竞争实力。另一方面,国内高压、高比容电极箔的生产技术水平还不高,仍大量从日本进口,而且价格较高,严重影响了铝电解电容器行业的利润水平。
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在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路,则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷:(1)高频脉冲电流主要是20kHz~100kHz的脉动电流,而且大幅度增加;(2)变换器的主开关管发热,导致铝电解电容器的周围温度升高;(3)变换器多采用升压电路,因此要求耐高压的铝电解电容器。这样一来,利用以往技术制造的铝电解电容器,由于要吸收比以往更大的脉动电流,不得不选择大尺寸的电容器。结果,使电源的体积庞大,难以用于小型化的电子设备。为了解决这些难题,必须研究与开发一种新型的电解电容器,体积小、耐高压,并且允许流过大量高频脉冲电流。另外,这种电解电容器,在高温环境下工作,工作寿命还须比较长。高温、长寿命化在开关电源设计过程中,不可避免地要挑选适用的电容。就100μF以上的中、大容量产品来说,因为铝电解电容的价格便宜,所以,迄今使用的为广泛。电解电容器的寿命与电容器长期工作的环境温度有直接关系,温度越高,电容器的寿命越短。普通的电解电容器在环境温度为90℃时已经损坏,如:EPCOSB41303,B43303等型号的电解电容器。但是现在有很多种类的电解电容器的工作环境温度已经很高。
这种寿命温度依赖度实际影响了您降低电容器额定电压的方法。您首先想到的可能是增加电容器额定电压来化电介质失效的机率。但是,这样做会使电容器的等效串联电阻 (ESR) 更高。由于电容器一般会具有高纹波电流应力,因此这种高电阻会带来额外的内部功耗,并且增加电容器温度。故障率随温度升高而增加。实际上,铝电解电容器通常只使用其额定电压的 80% 左右。
电容器温度较低时,ESR 急剧增加,如图 2 所示。在这种情况下,-40oC 下,电阻呈数量级增加。这在许多方面都会影响到电源性能。如果电容器用于开关式电源的输出端,则输出纹波电压呈数量级增加。另外,在 ESR 和输出电容形成的零以上频率,它让环路增益增加一个数量级,从而影响控制环路。这会产生一个有振荡的不稳定电源。为了适应这种强震动,控制环路通常会在空间方面做出巨大妥协,并在更高温度下工作。