鋁電解電容壽命計算及相關因素的詳細分析
1、概要
鋁電解電容的壽命受使用條件的影響是非常大的，如使用溫度、濕度、振動、所加電壓、紋波等。
鋁電解電容器的故障率（λ）如下圖，制品使用后不久的時間內(nèi)因使用環(huán)境或制品問題發(fā)生的初期故障器件，還有制品處于穩(wěn)定器，不輕易發(fā)生故障的偶發(fā)故障期間和制品使用到其壽命后故障增加的磨耗故障時間。
2、使用溫度和壽命
鋁電解電容器壽命隨使用溫度的變化而變化，壽命一般在最高保證溫度之下（40℃以上），每下降10℃，其壽命增加2倍。這是因電解液隨溫度變化，通過密封材料向外揮發(fā)的速度之差所決定的，其公式如下：
3、加反壓
在給鋁電解電容器的負極施加反壓時，電容器的負極會化成皮膜。此現(xiàn)象與被加過電壓是同樣的現(xiàn)象，制品發(fā)熱及產(chǎn)生氣體，導致放爆邊破裂。當被加的反壓超出10V以上時，會在短時間內(nèi)放爆邊破裂，發(fā)生故障。但所加的反壓小的時候放爆邊不破裂，造成制品容量減少，損失上升，導致電容器壽命縮短。
4、紋波電流（RIPPLE）與壽命
1）紋波電流與發(fā)熱
鋁電解電容器與其他電容比較，其損失偏大。因此加紋波時內(nèi)部發(fā)熱，溫度上升，大大影響制品的壽命，其加紋波的發(fā)熱公式如下：
W=Ir2R + VI
W：內(nèi)部消耗功率
Ir：RIPPLE電流
V：所加電壓
I：漏失電流
漏失電流的影響比RIPPLE要小的多（Ir2>>VI）,如忽略漏失電流的影響，公式如下：
W=Ir2R
如果內(nèi)部發(fā)熱與散熱達到平衡時，則如下：
內(nèi)部發(fā)熱溫度△T是電容的中心發(fā)熱溫度，實際測定困難，因此以制品溫度來判斷。如下是表面溫度和制品內(nèi)部溫度系數(shù)：
2）頻率保證系數(shù)
鋁電解電容隨頻率等價阻抗（ESR）值變化，因此也根據(jù)頻率紋波的允許值變化。鋁電解電容一般在120Hz標明紋波允許值，且頻率上升紋波值也變大，頻率下降，紋波值也變小。以下是68~680μF RD系列頻率和保證系數(shù)的關系：
3）溫度別制品中心溫度的限度值
隨加紋波，素子中心發(fā)熱，溫度上升時注意點是鋁電解電容器根據(jù)周圍溫度別有最大的允許值。下圖表中以105℃保證品為例，40℃以下壽命2倍規(guī)律不適用，因此壽命的推算只能在40℃以上適用。
周圍溫度和紋波發(fā)熱溫度曲線圖，如下：
4）紋波（RIPPLE）壽命
考慮因紋波電流造成的內(nèi)部發(fā)熱和周圍溫度影響的電解電容器壽命計算公式如下：
L1：最高使用溫度保證壽命（Hours）
L2：實際使用壽命（Hours）
T1：最高保證溫度（℃）
T2：周圍溫度（℃）（周圍溫度40℃以上）
△T1：加允許波紋電流時的素子中心發(fā)熱溫度（℃）
△T2：加實際使用紋波電流時的素子中心發(fā)熱溫度（℃）
K：常數(shù)（5~10）
編輯：admin 最后修改時間：2023-06-15
