專利名稱：無極性半導(dǎo)體電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力電子元器件，具體為一種無極性半導(dǎo)體電解電容器。適用于
交流電路工作，尤其適用于利用電容器進(jìn)行電力系統(tǒng)的功率因數(shù)補償和利用電容器進(jìn)行降 壓的的設(shè)備上。
背景技術(shù)：
用于交流電路的電力電容器都是采用雙層鋁箔中間加電介質(zhì)構(gòu)成，由于不可能將 電介質(zhì)層作得很薄和極板面積制作得很大，導(dǎo)致電容器的電容值小、體積很大、消耗材料 多、成本高，對其應(yīng)用造成一定限制，特別是給電力系統(tǒng)提高功率因數(shù)推廣應(yīng)用造成困難。 電解電容器用閥金屬作為正極，用負(fù)極板和電解液作為負(fù)極。首先在負(fù)極板和正極板工作 面上進(jìn)行正極腐蝕以增大極板表面積，再在正極表面用電化學(xué)方法生成氧化膜層作為電容 器的電介質(zhì)。由于兩極板間的距離短，且氧化膜介電常數(shù)高，因此電解電容器的電容值要比 同體積普通的電力電容器的電容值大很多，單位體積存儲的電力的能量是普通電容器的幾 百到幾千倍，具有體積小、自愈性好、容量大、成本低等特點。但是電解電容器只適合在直流 電路中工作，即使可以將所謂的無極性電解電容器應(yīng)用于交流電路中，由于電容器損耗大， 這種無極性電解電容器也只能短時間或間歇性工作。也有一種交流電解電容器可在交流電 上工作，該電解電容器采用共正極連接；由于制作時負(fù)極板和電解液是共同的負(fù)極，因此該 電解電容器不可能將兩只電容器制作在一個單元內(nèi)；再者該種電容器只考慮兩只電解電容 器在相同容量條件下，沒有考慮到使用電壓這一重要參數(shù)，如耐壓值不同的電解電容器組 成的交流電解電容器的耐壓將只能按其中耐壓值低的使用，從而造成浪費；此外，單獨制作 發(fā)揮不了共負(fù)極的體積小和容量大的優(yōu)點，尤其在幾十千周較高頻率工作時，不是共負(fù)極 使用將增大分布電感造成損耗。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提供一種無極性半導(dǎo)體電解電容器，利用已有電 解電容器體積小、容量大、成本低及節(jié)約材料等優(yōu)點和半導(dǎo)體二極管單向?qū)щ姷奶匦赃M(jìn)行 組合，兩只電解電容器采用共負(fù)極連接，制成一種無極性半導(dǎo)體電解電容器。由于每個元件 是半周期工作，將提高該器件的使用壽命。這種無極性半導(dǎo)體電解電容器既可在交流電路 中工作，又可彌補現(xiàn)有的普通電力電容器單位體積容量小、成本高、浪費材料等不足。 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種無極性半導(dǎo)體電解電容 器，是由兩只相同參數(shù)的電解電容器和兩只相同參數(shù)的半導(dǎo)體二極管組成。兩只電解電容 器的正極分別與兩只半導(dǎo)體二極管的負(fù)極連接后為無極性半導(dǎo)體電解電容器的兩個電極 引線，兩只電解電容器的負(fù)極和兩只半導(dǎo)體二極管的正極相互連接在一起。兩只電解電容 器采用共負(fù)極可集成制作或獨立制作。所述的無極性半導(dǎo)體電解電容器，可以由分離的元 件用導(dǎo)線連接而成，也可以由兩只電解電容器和兩只半導(dǎo)體二極管封裝組合在一起。所述 的無極性半導(dǎo)體電解電容器工作原理是以單項交流電工作為例，當(dāng)交流電源E為正半周期工作時，電流經(jīng)電解電容C1的正極至負(fù)極到半導(dǎo)體二極管D2的正極至負(fù)極回到電源E， 對電解電容器Cl構(gòu)成回路，電源E對電解電容器Cl進(jìn)行充電，此時半導(dǎo)體二極管Dl截止， 在電解電容器C2上只有半導(dǎo)體二極管D2的正向管壓降0. 7到1. 2伏特。當(dāng)電源E的電壓 低于電容器Cl的兩端電壓時，電容器Cl對電源E進(jìn)行釋放電能和對電解電容器C2進(jìn)行充 電，完成正半周期工作。當(dāng)電源E負(fù)半周期工作時，電源E經(jīng)電解電容器C2正極至負(fù)極到半 導(dǎo)體二極管Dl正極至負(fù)極和電源E構(gòu)成回路，對電解電容器C2進(jìn)行充電；當(dāng)電源E的電壓 低于電容器C2的兩端電壓時，電容器C2對電源E進(jìn)行釋放電能和對電解電容器Cl充電，完 成負(fù)半周期工作。半導(dǎo)體二極管一方面起到整流作用，另一方面起到將電解電容器反向工 作電壓箝位在半導(dǎo)體二極管正向?qū)妷杭垂軌航抵捣秶鷥?nèi)，起到保護(hù)電解電容器反向電 壓擊穿電極板的作用。上述半導(dǎo)體二極管和電解電容器進(jìn)行周期式的工作，進(jìn)而實現(xiàn)了無 極性半導(dǎo)體電解電容器的工作過程。在高電壓、大電流情況下工作時，為避免燒毀無極性半 導(dǎo)體電解電容器，需要采用串聯(lián)電感來限制電流隨時間的變化率。當(dāng)工作周期為幾十千周 時，應(yīng)選用快速恢復(fù)型半導(dǎo)體二極管，以減少半導(dǎo)體二極管開關(guān)時的工作損耗，有利于保護(hù) 電解電容器。由于管壓降0. 7到1. 2伏特只是電源電壓220伏特和380伏特的0. 2_0. 5% 左右，與提高功率因數(shù)20-30%之比較可以忽略不計，再者普通電容器也有介質(zhì)損耗。由于 每只電解電容器和每只半導(dǎo)體二極管都是半周期工作，將大大提高使用壽命。所述的無極 性半導(dǎo)體電解電容器，可在單相和雙相設(shè)備上工作，也可進(jìn)行三相交流電的三角形連接和 星形連接，還可以進(jìn)行六相、十二相等多相連接。 本實用新型的有益效果是由于兩只電解電容器采用共負(fù)極連接，便于集成為一 個電容器單元、可進(jìn)一步縮小體積、提高電容器值、減小分布電感，進(jìn)而可在中功率和大功 率的場合和在較高頻率下工作的設(shè)備上使用。兩只半導(dǎo)體二極管分別對正和負(fù)半周進(jìn)行 整流，對電解電容器充電，相反半周可通過電源或負(fù)載構(gòu)成回路進(jìn)行放電，實現(xiàn)了交流電充 放電過程和無極性半導(dǎo)體電解電容器工作過程。利用半導(dǎo)體二極管反向截止的特性，截斷 了加在電解電容器兩端的反向電壓，并且由另一只二極管導(dǎo)通時起到箝位作用，將電解電 容器兩端反向電壓箝位在二極管管壓降范圍內(nèi)，克服了電解電容器不能承受反向電壓的缺 點，實現(xiàn)了可直接利用無極性半導(dǎo)體電解電容器在交流電路中工作。與普通電容器比，單位 體積電容值是同相同參數(shù)普通電容器電容值的幾十倍，且成本低，只有同容量普通電容器 的幾十分之一。可為電力系統(tǒng)功率因數(shù)補償提供更為實用產(chǎn)品，由于電容器具有吸收浪涌 電流大的優(yōu)點，將會減少電網(wǎng)沖擊電壓對設(shè)備造成的損壞，可提高電網(wǎng)品質(zhì)。如將無極性半 導(dǎo)體電解電容器用在單相電容啟動式交流電動機中工作，完成電動機啟動后電容器可繼續(xù) 工作，將大大的提高電動機輸出功率和使用效率，并且具有降低成本、減少故障率和提高使 用壽命等優(yōu)點。可利用該無極性電解電容器替代變壓器和電阻式降壓，進(jìn)行電容器式降壓， 將具有縮小設(shè)備的體積、提高電網(wǎng)的功率因數(shù)和節(jié)約電能等優(yōu)點。該電容器還可應(yīng)用于利 用電容式進(jìn)行降壓的手提電腦、手機、電動器具的充電器以及電氣照明的調(diào)光器等設(shè)備中。

圖1是本實用新型無極性半導(dǎo)體電解電容器結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是圖1的單相電源連接示意圖 圖3是圖1的三相電源三角形連接示意圖[0010] 圖中標(biāo)號 1、電解電容器 2、半導(dǎo)體二極管 3、無極性半導(dǎo)體電解電容器 4、電極引線
具體實施方式實施例1 本實用新型的具體實施結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1、2、3和4所示一種無極性半導(dǎo)體電解電 容器，它是由兩只相同參數(shù)的電解電容器和兩只相同參數(shù)的半導(dǎo)體二極管組成。兩只電解 電容器(1)的正極分別與兩只半導(dǎo)體二極管(2)的負(fù)極連接后為無極性半導(dǎo)體電解電容器
(3) 的兩個電極引線(4)，兩只電解電容器(1)的共負(fù)極和兩只半導(dǎo)體二極管(2)的正極相 互連接在一起。 實施例2 同例l，將兩只相同參數(shù)的電解電容器(1)的共負(fù)極和兩只相同參數(shù)的共正極半 導(dǎo)體二極管(2)封裝制作在一起，只引出無極性半導(dǎo)體電解電容器(3)的兩個電極引線
(4) 。
權(quán)利要求一種無極性半導(dǎo)體電解電容器，它是由兩只相同參數(shù)的電解電容器和只兩相同參數(shù)的半導(dǎo)體二極管組成；其特征在于兩只電解電容器(1)的正極分別與兩只半導(dǎo)體二極管(2)的負(fù)極連接后為無極性半導(dǎo)體電解電容器(3)的兩個電極引線(4)，兩只電解電容器(1)的共負(fù)極和兩只半導(dǎo)體二極管(2)的正極相互連接在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種無極性半導(dǎo)體電解電容器，它是由兩只相同參數(shù)的電解電容器和兩只相同參數(shù)的半導(dǎo)體二極管組成；兩只電解電容器的正極分別與兩只半導(dǎo)體二極管的負(fù)極連接后為無極性半導(dǎo)體電解電容器的兩個電極引線，兩只電解電容器共負(fù)極與兩只半導(dǎo)體二極管的正極連接在一起；由于電解電容器采用共負(fù)極，可將兩只集成在一起縮小體積；單位體積電容值是同等容量普通電容器容量的幾十倍；該電容器可為電力功率因數(shù)補償提供實用的產(chǎn)品，在電容啟動式中功率電動機中用該電容器啟動電動機后，該電容器可繼續(xù)工作，提高了電動機的輸出功率，該電容器可廣泛應(yīng)用在中和大功率電容降壓設(shè)備中，具有體積小和節(jié)能等優(yōu)點。
文檔編號H01G9/28GK201465814SQ20092009610
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者張卓, 張煒, 李琦穎, 李香鳳, 李香龍 申請人:李香龍