专利名称：无极性半导体电解电容器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子元器件，具体为一种无极性半导体电解电容器。适用于
交流电路工作，尤其适用于利用电容器进行电力系统的功率因数补偿和利用电容器进行降 压的的设备上。
背景技术：
用于交流电路的电力电容器都是采用双层铝箔中间加电介质构成，由于不可能将 电介质层作得很薄和极板面积制作得很大，导致电容器的电容值小、体积很大、消耗材料 多、成本高，对其应用造成一定限制，特别是给电力系统提高功率因数推广应用造成困难。 电解电容器用阀金属作为正极，用负极板和电解液作为负极。首先在负极板和正极板工作 面上进行正极腐蚀以增大极板表面积，再在正极表面用电化学方法生成氧化膜层作为电容 器的电介质。由于两极板间的距离短，且氧化膜介电常数高，因此电解电容器的电容值要比 同体积普通的电力电容器的电容值大很多，单位体积存储的电力的能量是普通电容器的几 百到几千倍，具有体积小、自愈性好、容量大、成本低等特点。但是电解电容器只适合在直流 电路中工作，即使可以将所谓的无极性电解电容器应用于交流电路中，由于电容器损耗大， 这种无极性电解电容器也只能短时间或间歇性工作。也有一种交流电解电容器可在交流电 上工作，该电解电容器采用共正极连接；由于制作时负极板和电解液是共同的负极，因此该 电解电容器不可能将两只电容器制作在一个单元内；再者该种电容器只考虑两只电解电容 器在相同容量条件下，没有考虑到使用电压这一重要参数，如耐压值不同的电解电容器组 成的交流电解电容器的耐压将只能按其中耐压值低的使用，从而造成浪费；此外，单独制作 发挥不了共负极的体积小和容量大的优点，尤其在几十千周较高频率工作时，不是共负极 使用将增大分布电感造成损耗。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种无极性半导体电解电容器，利用已有电 解电容器体积小、容量大、成本低及节约材料等优点和半导体二极管单向导电的特性进行 组合，两只电解电容器采用共负极连接，制成一种无极性半导体电解电容器。由于每个元件 是半周期工作，将提高该器件的使用寿命。这种无极性半导体电解电容器既可在交流电路 中工作，又可弥补现有的普通电力电容器单位体积容量小、成本高、浪费材料等不足。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种无极性半导体电解电容 器，是由两只相同参数的电解电容器和两只相同参数的半导体二极管组成。两只电解电容 器的正极分别与两只半导体二极管的负极连接后为无极性半导体电解电容器的两个电极 引线，两只电解电容器的负极和两只半导体二极管的正极相互连接在一起。两只电解电容 器采用共负极可集成制作或独立制作。所述的无极性半导体电解电容器，可以由分离的元 件用导线连接而成，也可以由两只电解电容器和两只半导体二极管封装组合在一起。所述 的无极性半导体电解电容器工作原理是以单项交流电工作为例，当交流电源E为正半周期工作时，电流经电解电容C1的正极至负极到半导体二极管D2的正极至负极回到电源E， 对电解电容器Cl构成回路，电源E对电解电容器Cl进行充电，此时半导体二极管Dl截止， 在电解电容器C2上只有半导体二极管D2的正向管压降0. 7到1. 2伏特。当电源E的电压 低于电容器Cl的两端电压时，电容器Cl对电源E进行释放电能和对电解电容器C2进行充 电，完成正半周期工作。当电源E负半周期工作时，电源E经电解电容器C2正极至负极到半 导体二极管Dl正极至负极和电源E构成回路，对电解电容器C2进行充电；当电源E的电压 低于电容器C2的两端电压时，电容器C2对电源E进行释放电能和对电解电容器Cl充电，完 成负半周期工作。半导体二极管一方面起到整流作用，另一方面起到将电解电容器反向工 作电压箝位在半导体二极管正向导通电压即管压降值范围内，起到保护电解电容器反向电 压击穿电极板的作用。上述半导体二极管和电解电容器进行周期式的工作，进而实现了无 极性半导体电解电容器的工作过程。在高电压、大电流情况下工作时，为避免烧毁无极性半 导体电解电容器，需要采用串联电感来限制电流随时间的变化率。当工作周期为几十千周 时，应选用快速恢复型半导体二极管，以减少半导体二极管开关时的工作损耗，有利于保护 电解电容器。由于管压降0. 7到1. 2伏特只是电源电压220伏特和380伏特的0. 2_0. 5% 左右，与提高功率因数20-30%之比较可以忽略不计，再者普通电容器也有介质损耗。由于 每只电解电容器和每只半导体二极管都是半周期工作，将大大提高使用寿命。所述的无极 性半导体电解电容器，可在单相和双相设备上工作，也可进行三相交流电的三角形连接和 星形连接，还可以进行六相、十二相等多相连接。 本实用新型的有益效果是由于两只电解电容器采用共负极连接，便于集成为一 个电容器单元、可进一步縮小体积、提高电容器值、减小分布电感，进而可在中功率和大功 率的场合和在较高频率下工作的设备上使用。两只半导体二极管分别对正和负半周进行 整流，对电解电容器充电，相反半周可通过电源或负载构成回路进行放电，实现了交流电充 放电过程和无极性半导体电解电容器工作过程。利用半导体二极管反向截止的特性，截断 了加在电解电容器两端的反向电压，并且由另一只二极管导通时起到箝位作用，将电解电 容器两端反向电压箝位在二极管管压降范围内，克服了电解电容器不能承受反向电压的缺 点，实现了可直接利用无极性半导体电解电容器在交流电路中工作。与普通电容器比，单位 体积电容值是同相同参数普通电容器电容值的几十倍，且成本低，只有同容量普通电容器 的几十分之一。可为电力系统功率因数补偿提供更为实用产品，由于电容器具有吸收浪涌 电流大的优点，将会减少电网冲击电压对设备造成的损坏，可提高电网品质。如将无极性半 导体电解电容器用在单相电容启动式交流电动机中工作，完成电动机启动后电容器可继续 工作，将大大的提高电动机输出功率和使用效率，并且具有降低成本、减少故障率和提高使 用寿命等优点。可利用该无极性电解电容器替代变压器和电阻式降压，进行电容器式降压， 将具有縮小设备的体积、提高电网的功率因数和节约电能等优点。该电容器还可应用于利 用电容式进行降压的手提电脑、手机、电动器具的充电器以及电气照明的调光器等设备中。
图1是本实用新型无极性半导体电解电容器结构示意图 图2是图1的单相电源连接示意图 图3是图1的三相电源三角形连接示意图[0010] 图中标号 1、电解电容器 2、半导体二极管 3、无极性半导体电解电容器 4、电极引线
具体实施方式实施例1 本实用新型的具体实施结构设计如图1、2、3和4所示一种无极性半导体电解电 容器，它是由两只相同参数的电解电容器和两只相同参数的半导体二极管组成。两只电解 电容器(1)的正极分别与两只半导体二极管(2)的负极连接后为无极性半导体电解电容器
(3) 的两个电极引线(4)，两只电解电容器(1)的共负极和两只半导体二极管(2)的正极相 互连接在一起。 实施例2 同例l，将两只相同参数的电解电容器(1)的共负极和两只相同参数的共正极半 导体二极管(2)封装制作在一起，只引出无极性半导体电解电容器(3)的两个电极引线
(4) 。
权利要求一种无极性半导体电解电容器，它是由两只相同参数的电解电容器和只两相同参数的半导体二极管组成；其特征在于两只电解电容器(1)的正极分别与两只半导体二极管(2)的负极连接后为无极性半导体电解电容器(3)的两个电极引线(4)，两只电解电容器(1)的共负极和两只半导体二极管(2)的正极相互连接在一起。
专利摘要本实用新型公开了一种无极性半导体电解电容器，它是由两只相同参数的电解电容器和两只相同参数的半导体二极管组成；两只电解电容器的正极分别与两只半导体二极管的负极连接后为无极性半导体电解电容器的两个电极引线，两只电解电容器共负极与两只半导体二极管的正极连接在一起；由于电解电容器采用共负极，可将两只集成在一起缩小体积；单位体积电容值是同等容量普通电容器容量的几十倍；该电容器可为电力功率因数补偿提供实用的产品，在电容启动式中功率电动机中用该电容器启动电动机后，该电容器可继续工作，提高了电动机的输出功率，该电容器可广泛应用在中和大功率电容降压设备中，具有体积小和节能等优点。
文档编号H01G9/28GK201465814SQ20092009610
公开日2010年5月12日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者张卓, 张炜, 李琦颖, 李香凤, 李香龙 申请人:李香龙