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鋁電解電容壽命計(jì)算及相關(guān)因素的詳細(xì)分析

關(guān)鍵字:電解電容 鋁電容 作者:admin 來(lái)源:不詳 發(fā)布時(shí)間:2018-01-05  瀏覽:87

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(dòng)、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(shí)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(shí)間。

鋁電解電容故障率圖

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:

鋁電解電容壽命計(jì)算公式

  3、加反壓

  在給鋁電解電容器的負(fù)極施加反壓時(shí),電容器的負(fù)極會(huì)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(dǎo)致放爆邊破裂。當(dāng)被加的反壓超出10V以上時(shí),會(huì)在短時(shí)間內(nèi)放爆邊破裂,發(fā)生故障。但所加的反壓小的時(shí)候放爆邊不破裂,造成制品容量減少,損失上升,導(dǎo)致電容器壽命縮短。

反壓與電容壽命的關(guān)系

  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(shí)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(dá)到平衡時(shí),則如下:

內(nèi)部發(fā)熱與散熱平衡時(shí)的計(jì)算公式

  內(nèi)部發(fā)熱溫度△T是電容的中心發(fā)熱溫度,實(shí)際測(cè)定困難,因此以制品溫度來(lái)判斷。如下是表面溫度和制品內(nèi)部溫度系數(shù):

表面溫度與制品內(nèi)部溫度系數(shù)表

  2)頻率保證系數(shù)

  鋁電解電容隨頻率等價(jià)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(biāo)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(guān)系:

68~680μF RD系列頻率和保證系數(shù)的關(guān)系

允許紋波與等價(jià)值列阻抗的關(guān)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(shí)注意點(diǎn)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。

40度以上鋁電解電容壽命推算公式

  周圍溫度和紋波發(fā)熱溫度曲線圖,如下:

周圍溫度和紋波發(fā)熱溫度曲線圖

  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(jì)算公式如下:

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(jì)算公式

  L1:最高使用溫度保證壽命(Hours)

  L2:實(shí)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(shí)的素子中心發(fā)熱溫度(℃)

  △T2:加實(shí)際使用紋波電流時(shí)的素子中心發(fā)熱溫度(℃)

  K:常數(shù)(5~10)

編輯:admin  最后修改時(shí)間:2023-06-15

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