铝电解电容（Aluminum Electrolytic Capacitor）是开关电源中最关键、使用最广泛的储能与滤波器件之一，广泛应用于 AC-DC、DC-DC、电源适配器、工业电源、服务器电源与电动汽车电源系统等。

在开关电源中，铝电解电容不仅影响输出纹波、稳定性与瞬态响应，还往往是系统寿命的决定性元件。大量电源故障案例表明，开关电源失效中约 30%～60% 与电解电容老化或损坏有关，因此正确理解其作用与失效机制具有重要工程意义。

二、铝电解电容在开关电源中的核心作用

1. 输入端（一次侧）作用

主要用于：

• EMI 滤波与储能缓冲

• 平滑整流后高纹波的脉动直流

• 提供短时能量支撑（如浪涌、瞬态负载）

关键指标：

• 耐压值 ≥ 整流后直流电压（常见 400V/450V）

• 需具备大纹波电流能力

• 高温寿命指标通常为 105℃ / 2000～5000h

2. 输出端（二次侧）作用

主要用于：

• 输出滤波与纹波抑制

• 降低输出噪声与纹波电压

• 提升瞬态响应能力

输出端多选 低 ESR、低阻抗电解电容，部分场景配合固态电容或 polymer 电容。

三、铝电解电容的关键电气参数

1. 容量（C）

决定储能能力与纹波吸收能力。

容量不足 → 输出纹波增大、负载响应变差

2. 等效串联电阻 ESR

ESR 直接决定：

• 电容发热

• 纹波电压大小

• 高频稳定性

ESR 越小越好，但过小可能引起振荡，需与控制环路匹配。

3. 纹波电流（Ripple Current）

电容内部损耗发热 ≈ I² × ESR
纹波电流过大 → 温升上升 → 电解液挥发 → 寿命快速缩短

4. 工作温度与寿命关系

典型规则：

每升高 10℃，电解电容寿命约下降一半（阿累尼乌斯寿命模型）

因此：

• 高温环境（电源靠近散热器）更易老化

• 影响系统 MTBF 的关键元件之一

四、铝电解电容在开关电源中的典型失效模式

1. 电解液挥发 / 干涸（最常见）

表象：

• 容量下降

• ESR 增大

• 纹波变大

• 输出不稳定或啸叫

结果：

• 先“性能退化”

• 后“电源故障或启动失败”

2. 内部发热导致鼓包、漏液

原因可能包括：

• 纹波电流选型不足

• 贴近散热管或功率 MOS 管

• PCB 散热设计差

鼓包属于失效前的典型预警

3. 耐压不足导致击穿

• 输入端 400V 电容选型不足

• 雷击浪涌 / 过压冲击

• 绝缘层击穿 → 短路烧毁

4. 电容 ESR 突增引发系统振荡

表现：

• 输出电压抖动

• 开关噪声变大

• 控制回路不稳定

常见于随意更换替代电容的维修场景。

五、导致失效的工程原因分析

（1）选型不合理

• 耐压裕量不足

• 纹波电流余量太小

• 在高频输出端使用普通电解电容