【導(dǎo)讀】在博文 基于光耦的LED振蕩電路[1] 介紹了一款基于光耦的多諧振蕩電路，對(duì)于光耦前向耦合電流增益的特性進(jìn)行了討論。博文分別被公眾號(hào) TSINGHUAZHUOQING[2] 與 電子工程專輯[3] 轉(zhuǎn)載。
01 電路中錯(cuò)誤
在博文 基于光耦的LED振蕩電路[1] 介紹了一款基于光耦的多諧振蕩電路，對(duì)于光耦前向耦合電流增益的特性進(jìn)行了討論。博文分別被公眾號(hào) TSINGHUAZHUOQING[2] 與 電子工程專輯[3] 轉(zhuǎn)載。
▲ 圖1.1 光耦振蕩器及其電路
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在 電子工程專輯[2]的留言中，有讀者對(duì)于電路圖中電解電容C1的極性提出了疑問(wèn)。圖中，C1的正極連接在光耦的PIn1，負(fù)極連接在光耦Pin3。X
● Coffee:
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電路原理圖錯(cuò)誤，C1電解電容接反了，正確應(yīng)該是正極接反饋光耦第3腳，負(fù)極接第2腳，接反了的話電容會(huì)一直反偏近似短路二極管常亮，光耦發(fā)熱會(huì)很嚴(yán)重。看實(shí)物動(dòng)圖，一般光耦原點(diǎn)位是第一腳，電容接法也是反的，不知道為什么能閃。電路剛實(shí)搭了一個(gè)測(cè)試過(guò)。
● 北緯30度:
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電解電容上電壓怎么是負(fù)的，電解電容不是不能為負(fù)嗎？
● 北緯30度:
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是啊，我也覺(jué)得電解電容如果這樣接電壓為負(fù)，不符合電解電容用法。
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按照基于光耦的LED振蕩電路[1]顯示電路中各點(diǎn)的電壓波形來(lái)看，的確電容C1的極性呈現(xiàn)反向，也就是它的負(fù)極性的電壓始終比起正極要高。
▲ 圖1.2 示波器顯示電路中各部分的電壓波形
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那么問(wèn)題來(lái)了：對(duì)于電解電容在應(yīng)用過(guò)程中需要避免施加的電壓極性出錯(cuò)，但為什么在實(shí)驗(yàn)中，電容的極性反了，但電路工作確很正常呢？而且電容似乎也沒(méi)有什么損壞的樣子？
02 反極性電壓
2.1 電解電容結(jié)構(gòu)
之所以不能將電解電容上施加的電壓極性調(diào)換，是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)使然。在普通的鋁電解電容中，有一層專門處理過(guò)的鋁膜作為陽(yáng)極，通過(guò)腐蝕使得陽(yáng)極鋁箔表面表的粗糙，并且覆蓋了一層氧化膜。粗糙的表面增加了電容極板的面積，薄薄的氧化膜充當(dāng)電容極板之間的絕緣介電材料。
▲ 圖1.3 電解電容內(nèi)部的結(jié)構(gòu)
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除此之外外還有另外一層它連同電解液充當(dāng)電容的陰極。浸滿電解液的絕緣紙可以有效防止陰極和陽(yáng)極短路，并飽含電解液。
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在施加正確極性的電壓時(shí)，作為絕緣層的氧化膜很穩(wěn)定，而且還具有自愈功能，破損的氧化膜會(huì)自動(dòng)形成修復(fù)。
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在施加反向極性電壓后，氧化膜會(huì)在電化學(xué)作用下被溶解，最先破損的部分就會(huì)導(dǎo)致短路并使得電解氣化，溫度上升，最終導(dǎo)致電容損壞。
▲ 圖2.1.2 電解電容內(nèi)部的兩個(gè)電極
2.2 為什么電容不立即損壞？
那么前面電路中的電解電容，命名在施加了反向電壓之后，為什么電路還能夠繼續(xù)使用，并且電容似乎也沒(méi)有任何損壞的現(xiàn)象呢？
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根據(jù)網(wǎng)頁(yè) Does an electrolytic capacitor degrade each time it receives reverse voltage?[4] 中的討論，可以看到電解電容之所以沒(méi)有立即損壞，原因有：
● 反向極性破壞電容氧化膜的過(guò)程相對(duì)比較緩慢，所以短時(shí)間極性相反電壓電容還是能夠正常工作；
● 鋁電解電容的氧化膜能夠抵抗 1 ~ 1.5V的反向電壓；在溫度高的時(shí)候，容忍反向電壓降低；
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因此，一個(gè)電解電容施加反向極性電壓，如果還沒(méi)有損毀，要么別著急，是因?yàn)闀r(shí)間還沒(méi)到；要么就是施加的反向電壓太小。
03 開(kāi)膛破腹
如果手邊恰好有一個(gè)無(wú)辜的電解電容，一把鋒利的斜口鉗也在旁邊冷笑。但凡能動(dòng)手絕不瞎嗶嗶的你就會(huì)將電容開(kāi)膛破腹，一探究竟。
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打開(kāi)電容，解開(kāi)捆卷在一起的鋁膜和過(guò)濾紙。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看與所了解到的鋁電解電容是一致的。但還是有少許的不同：
● 從外觀上來(lái)看，正負(fù)兩極的鋁板大體相似，看不出太大的差別；
● 正極的鋁箔顯得較厚，負(fù)極的鋁膜薄，偏軟。
▲ 圖3.1 開(kāi)膛破腹的電解電容
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如果使用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)蓚€(gè)鋁箔的表面，所得到的阻值都是0。說(shuō)好的絕緣氧化層呢？原來(lái)在這種低壓電解電容里，絕緣氧化層非常薄，它們很容易就被破壞掉。
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如果將電解電容施加長(zhǎng)久的反向電壓，等它徹底損壞爆破之后，再觀察兩個(gè)鋁箔外觀會(huì)有什么變化嗎？
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這的確是一個(gè)好的主意，不過(guò)手邊的電容恰好沒(méi)有了。等找到好的電容再測(cè)試一下吧。
參考資料
[1] 基于光耦的LED振蕩電路: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/122304815
[2] TSINGHUAZHUOQING: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjQyNjc2NQ==&mid=2452246549&idx=1&sn=f26c3c574d57c8154d71deeac6afe497&chksm=876ebe77b0193761e7f0728f5cf4c54e9b1f420526df16feca5d90241e4489bde2c7645e06dc&token=730357272&lang=zh_CN#rd
[3] 電子工程專輯: https://mp.weixin.qq.com/s/i97TieHuaCCMlMWmhaIx0A
[4] Does an electrolytic capacitor degrade each time it receives reverse voltage?: https://electronics.stackexchange.com/questions/161548/does-an-electrolytic-capacitor-degrade-each-time-it-receives-reverse-voltage
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