CCM Buck变换器输出电容ESR和C的监测研究(5)
等效串联电阻和电容量通常是电解电容器的寿命状况判定依据，随着电容器老化，电容量会不断减少，而ESR值则不断增大。早期阶段铝电解电容电解液充足，容值和ESR与标准参数一致，电容器投入使用之后，电解液因挥发或漏液而损失一部分，此外阳极箔氧化膜损伤的修复也会消耗一部分电解液，到后期，电解液明显减少后，会使电容极板有效面积减少（主要是阴极有效面积的减少）电容量因此也将变小，此时，电容ESR也会明显增大。电容量下降或者ESR增大到一定程度时，电容器达到寿命的末尾，彻底失效。电解液挥发是电解液减少的主要原因之一，而高温工作环境或电容内部的发热是导致电解液挥发的主要原因[10-12]。高温环境下将使电容器难以散热，内部温度会变得更高，电解液因此加速挥发。
使铝电解电容内部发热的根本原因就是电容ESR上的损耗。铝电解电容常用作滤波电容，在电流脉动较大的整流滤波时，尤其是高频整流滤波时（开关电源输出滤波）纹波电流流经电容器，在ESR上产生的损耗并表现为发热，这是铝电解电容的一个缺陷。
此外，当电容器工作环境温度较低时，电解液还有可能会因为太低的温度而太粘稠，也会使ESR增大，而增大损耗，电容量也会下降。以硼酸-乙二醇系为电解液的电容器为例，其低温性能较差，低温环境下回导致电解液粘稠度太大，造成ESR变大而电容量下降的问题，导致电容器在低温环境下失效。
2.3 电解电容等效模型分析
电解电容的最大优点就是容量大，性价比高，但是缺点也很明显，漏电流大，等效串联电阻和等效串联电感较大，且有明显的极性，适用场合通常为中低频电源滤波电路中。如直流变换器中，铝电解电容可作为输出滤波电容，吸收纹波电压以及高次谐波分量，输出平稳的直流电压。电解电容的主要参数有电容量、等效串联电阻、漏电流、等效串联电感、耐压、损耗角、温升等。通常情况下主要考虑的是电容量和等效串联电阻这两个参数。
1)电容量(Capacitance, C)
电容量是指在给定电压时电容器的电荷存储量，即一定的电压下，电容器电荷量与电压的比。经过长时间的使用，电解电容的电解液因为各方面原因不断减少，而使电容量下降，电容量下降到额定值的60%时，这是电容的性能已经很差，可以视为寿命终止。
2)等效串联电阻(Equivalent Series Resistance, ESR)
等效串联电阻是由于制作材料以及电容结构不可能达到理性，所产生的阻抗，电阻表现为串联，因此称为等效串联电阻。铝电解电容器的等效串联电阻主要有电极电阻，引出端子的电阻，电解液的电阻，阳极箔氧化膜介质的电阻构成，电解液的电阻占据了电容器ESR的首要部分。ESR的存在是电容器特性偏离，以及单参数退化的主要因素，ESR随着电容器老化而增大，达到出厂值的两倍到四倍时，电容器一般可以视为寿命终止。
作为储能元件，电容器本身是没有电能损耗的，事实上电容器是达不到理想的，阳极箔氧化膜由于杂质的存在，使电解电容存在漏电流，而电解液电阻以及引线端子电阻等的存在，这些都是电容的损耗源。因此电容的实际特性与理想特性存在一定的偏差。电解电容有多种等效电路