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浅谈电源滤波用电解电容
2003年9月21日  作者：  『华程电子』   
  
电容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用，滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可见。但若依功能及制造材料、制造方法细分，那可不是一朝一夕能说得明白。所以缩小范围，本文只谈电解电容，而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。

　　每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级，既然需要供电，那就少不了「滤波」这个动作。不要和我争，采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。但电池充电电路也有整流及滤波，故滤波电容器还是会存在。

　　我们现在习用的滤波电容，正式的名称应是：铝箔乾式电解电容器。就我的观察，除加拿大Sonic Frontiers真空管前级，曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外，其它机种一概都是采用铝箔乾式电解电容；因此网友有必要对它多做了解。

　　面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器，你首先想到的会是什麽？─容量？耐压？电容器的封装外皮上一定有容量标示，那是指静电容量；也一定有耐压标示，那是指工作电压或额定电压。

　　工作电压(working voltage)简称WV，为绝对安全值；若是surge voltage(简称SV或Vs)，就是涌浪电压或崩溃电压;，超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆！根据国际IEC 384-4规定，低於315V时，Vs=1.15×Vr，高於315V时，Vs=1.1×Vr。Vs是涌浪电压，Vr是额定电压(rated voltage)。

　　电容器的电荷能量是以Q＝CV来表示，Q是库伦，C是静电容量，V是电压；故当电压值不变时，加大静电容量就能增高电荷能量。请注意，电容器的容量单位应是F(farad)，可是因计量太高造成数值偏低，故多改用μF，1F=一百万μF。国外也有用mF表示μF，其实mF不十分贴切，但机械式打字机上没有μ键，故用m代表micro。

　　有了静电容量及工作耐压两个参数，若你正在选购电容，接下来你会考虑什麽？直觉上是价钱。嗯，这个参数很重要，而且数值愈低愈佳。也有人先想到品牌，并坚持日本货打死不用─还存著八年抗战情结？美国货也仅能排第二，瑞典或德国制造的才能排第一。嗯，这个参数也很重要。但既然谈到品牌，那就不能忽略系列型号；因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品，系列不同，品质及价格就会不同。OK，我们先整理一下，有关电源平滑滤波电容器的参数已知有：静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。

　　不应该只有小猫两三只，外型尺寸也应该很重要，因为与它相关的有重量及接脚型态，snap-in是插焊PC板式，screw是锁螺丝式。至於重量，同容量同耐压，但品牌不同的两个电容做比较，重量一定不同；而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型，有点像是多角型，Philips、BHC都有这种看起来似乎很高级的系列。现在我们再整理一下，加上重量、外型尺寸、接脚型态─已有九个参数。

　　外皮颜色？这是谁提出来的？很妙。因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用，它有时也具有某些意义，例如日规黑底金字常代表高级for audio音响级电容。仅凭外观还能想到哪些？制造日期，9627就是1996年第27周出厂；近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日期的标示。但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关，故仅加上制造日期参数。还有，别忘了适用工作温度，因为 105度C比85度C更适用於真空管机。若机器要摆在南极，最好选耐负55度C的品种。

　　容量误差也别遗漏，当采多颗并联，为求得单只特性均匀，误差当然是愈低愈佳。现在再加上工作温度及容量误差，咱们手上已有12个参数，对电容器应有三成以上了解。

　　请别会错意，电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度，封装塑胶外皮都是一样，它是指铝箔工作温度，所以装管机选用85度C品种也绝对OK，只要将电容器远离管仔就一定安全。

　　可是真正有关电容器品质的几个重要参数，却都只存在原厂规格书中，完全不会显露在成品封装外皮上，而这些重要参数才是本文谈论的重点。

　　散逸因数─损失角

　　散逸因数dissipation factor(DF)存在於所有电容器中，有时DF值会以损失角tanδ表示。想想，损失角，既有损失，当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低，但铝电解电容就相当高。DF值是高还是低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率……都有关系；当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。举实例做说明，同厂牌同系列的10000μF电容，耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者，不是没有道理。此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高　　。

但许多电容器制造厂，在规格书上常不注明散逸因数DF值，因为数值甚高很难看。以瑞典RIFA为例，其蓝色PHE-420系列是MKP塑料电容，它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色顶级PEH169系列铝质电解电容，就未标示损失角规格。若真注明DF值，可能会是1.0000，小数点是在1的後面。

　　漏…漏电流

　　哇！漏电！最好没有。可是没办法，铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。

　　漏电流(leakage current)当然要低，它的计算

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原著: Nelson Pass     翻譯: 張小官
前言 : 電與水
大部份的人對電子電路系統的認識並不多，但對於日常生活中每天都接觸到的水就覺得親切多了；在這裡將藉由水的循環、流動來比擬令人卻步的電流現象。我們將導線比擬為水管、水壓好比是電壓、水流是電流、湖泊、水塘這些儲水的地方當是電容器、二極體是單向閥門、真空管及電晶體則為水龍頭開關。

整個擴大機的電力系統可以看成是水流。水藉著太陽的能量來完成循環，地面上的水經過太陽照射後蒸發成為天上的雲，雲又凝聚成水滴降落回到大地，經由河川、渠道匯集在湖泊或是人造的水庫，再經管路取水使用。當雨水下得多時，匯流到水庫的水使得水位升高，水壓也隨著升高，到了夏天用水量大，從水庫中取用的水比補充注入的水還要多，水位就漸漸的降低，水壓也下降，一直要到雨季來，進水量加大，水位才會再上升，這樣的情形就一年一年不停的重複、循環。對於擴大機來說，家中的插座、擴大機的電源線及變壓器就好像是水庫上游的河川源源不絕的提供水一樣，不斷的提供電的來源，電容就像水庫，電壓也不斷因為電流的輸入、輸出而變動。以每1/120秒的週期充電(譯者注:家中從電力公司送來的60 Hz交流電，經過全波整流後成為120 Hz的直流電)。

同水庫的水壓下降一樣，下游對電容器也不斷的取電，使電容器的電壓下降，得要等到1/120秒之後另一波”洪電”(大水稱洪水，一大堆電來我們就姑且稱為洪電吧!)來時電壓才又提升上來。然而我們要的是電源供應器能夠供給擴大機平穩的電壓，顯然前頭所述變動的電壓並不是我們所樂見的。面對這問題通常是使用大型的電容器以儲存更多的電荷，才能滿足所需，同時也要用更大的變壓器，來供應更大得電流給電容器。

既然我們在這裡並不是要設計擴大機，而是要討論電源供應器，我們就對一般我們所見到的電源做法來探究，討論一些音響廠常見的設計方法。無論如何，我們的目的就是要造就一部電壓穩定、沒有雜訊的電源供應器，而不論得花費多少資源在這上面。

又大又重的擴大機是好的，怎麼說呢？大的變壓器和粗的導線可以減少負荷，大得電容器可以增加儲存電荷的能力，但無止盡的大會不會帶來反面的效果？過猶不及呢？當然啦！如果是功率1W的前級，你給它2000W的電源和給它1000W的電源事實上是沒有多大的差別，不過這個說法卻沒能阻擋發燒友追求更大、更重電源供應器的腳步，大水牛跟大水塘依舊處處可見。

變壓器
在各式各樣的變壓器中，環型變壓器應該可以說是其中的上品，從功率跟大小、重量上來看，環型變壓器是最有效率的，相同功率的變壓器，環型的體積最小，也最輕，再者低雜訊、無漏磁也是它的優點。

就典型AB類來說，一部每聲道連續輸出200W的擴大機，需要有700W的電源供應器(變壓器的功率一般標示為VA，為輸出電壓、電流乘積)，再往上由看，變壓器的要求將近是2000W，要是不到2000W的變壓器，可能就沒辦法做到200W的連續輸出功率，但有些AB類擴大機並不是設計工作是連續輸出，那就另當別論了。

如果是純A類的話，額定每聲道200W的擴大機無論何時都得要有1000W的電源供應，變壓器就要有3000W才夠，少了就不行。照現在所見的環型變壓器每一磅大概可以功應30W的功率，所以一個足夠供應3000W功率的變壓器大概是100磅重，甚至更多。我們從這兒就可以以重量和功率的比例看擴大機，假使一部每聲道200W的純A類立體擴大機，你就可以試試重量至少要有100磅。綜合來說重量跟功率的比值大約是1:2每一磅相當是有兩瓦的功率，藉著這個比例來測測擴大機，如果重量少了，可能他只是近乎純A類而已。

低雜訊同樣也是變壓器所追求的重點之一，有時變壓器會用鐵質金屬盒裝起來，用以減少漏磁，這樣的做法經常可見，但也不一定每一部都得如此。這主意是不錯，也有一定的效果，不過卻得提防一點，過去曾有人，至少有過一家公司將小小一顆的變壓器裝在大大的鐵盒中，魚目混珠，矇蔽消費者。

  電容
由於大電容量的需求，電源供應器中的濾波電容清一色的都使用電解電容，在擴大機中所見的電容經常可見標示的規格有 μF(micro Faraday)、電壓、電流，一般在電源供應器所見得大電容(俗稱大水塘)大概是25000μF，或是標記為0.025 F，Faraday是一個相當大的電容單位，有多大呢? 依照定義呢，一安培電流由電容器流出一秒鐘後，電容器中的電壓才下降一伏特這樣的電容器叫一法拉(Faraday)。以200W，A類的擴大機來說，8安培電流連續輸出的話，則電容器上的漣波(ripple)大約為0.06伏特。

就一般擴大機的總電容量可以到100,000 μF的話，以剛剛的例子，這時的漣波為0.6伏特，這樣算相當不錯了，大約是所供應電壓的1 %。 要是耗電較小的擴大機當然對電容器的要求就沒那麼大，相反的要是耗電量更大，則電容器也要相對的大一點。

然而，電容器就無限制的越大越好嗎? 當然錢是個考慮的因素，另一方面，越大的電容也面臨另一個問題；幾乎電容量大的電解電容都會伴隨有些微的電感量，這是因為電解電容本身是捲成螺旋狀包裝在筒中所造成，為解決這些伴隨的電感效應，使用具有低電感特性的薄膜電容並聯在電解電容上是個好方

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digi01

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wzy728

左边的3个为UCC(美国化工),右边的一个为NCC(日本化工).
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小鬼头

好象叫梁中锷。

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学习了一下

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四眼仔

很好的资料，学习学习