铝电解电容可靠性--寿命估算

1、铝电解电容寿命的简单推算1）不含有纹波电流工作状态的铝电解电容器的推算。基本依据为“10c法则”，即环境温度每上升10c寿命减半，反之亦然。这个10c法则只在零纹波电流条件下适用，在铝点解电容流过比较大的纹波电流时不一定适用。2）公式推算。在额定电压下，铝电解电容器的寿命可以由下式计算：To-T2(“式中，L和Lo分别为实际环境温度T时的寿命和额定最高温度To时的寿命。上面的推算方法仅适用于存储状态和无纹波电流（很小纹波电流）的工作状态，对于明显含有纹波电流的场合上述方法不一定适用，这时候应该将纹波电流的效应考虑在应用条件中。铝电解电容寿命估算环境因子包括环境温度，应用电压，纹波电流Lx=Lr

2、KtempKvoltageLx估算的寿命Lr寿命基数Ktemp温度系数Kvoltage电压系数环境温度系数铝电解电容器是一种电化学元件，化学反应速度遵循Arrhenius方程Lr=LKtemp=L02（T）10K=2（工）10Ktemp2Lr估算寿命Lo寿命基数To最高额定温度Tr实际环境温度电压系数K.=1voltage1纹波电流的影响W=WACWDCACDC2W-ACReVDCIDCW内部功率损耗Wac电源纹波电流造成的功率损耗Wdc直流电源造成的功率损耗IAC纹波电流R纹波频率下的ESRVdcDC电压IDC漏电流如果DC电压在额定电压下，漏电流远远小于纹波电流，纹波功率损耗远大于直流功率

3、损耗。功率损耗计算公式：2W=Wa=|AcRe电容温度提到到一定程度，内部产生的热量与热辐射平衡。平衡的温度计算公式。lAcR=A订AC所以，t二选:AP=热辐射常数10-3mW/Ccm2A=表面面积（Cm2）、对中D父L电容A=（二/4）D（D4L）T由于纹波电流导致的核心温度上升使用条件与铝电解电容寿命的关系在很多应用中铝电解电容器中将流过纹波电流，甚至是非常高的纹波电流。有纹波电流工作状态的铝点解电容寿命的推算可以通过算式得到。1）纹波电流与发热由于铝电解电容器的ESR明显大于其它种类的电容器，因此铝电解电容器流过的纹波电流时将会在ESR产生明显的损耗而导致发热。过度地发热将明显缩铝电解

4、电容的寿命。2）考虑纹波电流时，铝点解电容器的发热是由于内部等效串联电阻（ESR）引起的，其产生的损耗为P=I2ResrESRI和RESR分别为纹波电流（A）和等效串联电阻（Q）由于发热引起的温升为_I2R其中一AHATIAResrH分别为电容器中心的温升（C）纹波电流（A）2电谷奋的表面积（cm）ESR（J）散热系数（1.52.0）m10，W/（cm2.C）电容器的温度上升与纹波电流的平方以及等效串联电阻ESR成正比，与电容器的表面积成反比，因此纹波电流的大小决定着产生热量的大小，并且影响使用寿命。电容器的类型以及使用条件影响AT的大小。纹波电流引起的温升测量是在铝点解电容的顶端。利用测试结

5、果，并考虑环境温度和纹波电流时候的寿命公式为：（：）（；nT）L=L0210K10其中，L、L。、K、T。、&T分别为实际使用寿命，直流工作电压下的使用寿命，纹波电流系数，最高使用温度，中心温升。电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时，电容器的寿命可以通过转化T0T一T_（-）L=L0父210父K10得到。T04,V0TT(0)(0)L=L0210K10其中L0AT0分别为工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命，最高工作温度下的电容器中心容许温升。由于直接测量电容器的内部温升存在困难，可以利用表面温度和芯包温度的换算关系。直径/mm1012.5-161822253035中心/表面1.11.2

6、1.251.31.41.61.65以上的寿命推算公式，原则上适用于周围环境温度为+40C到最高温度的范围内。估算最大电压在350V一下，或者尺寸在等效串联电阻等效串联电阻（ESR）是一个单一的电阻值，它代表了电容中所有的与电容相串联的欧姆损耗。ESR的温度特性ESR是随温度的增加而降低，从25c到最低温度限ESR大约降低35%50%.但是在最低温度限时ESR的增加超过10倍。对于额定温度为-20C或-40C的电容，在-40C时ESR的增加超过100倍。纹波电流纹波电流是流进电容的交流电流。纹波电流使电容发热，最大可允许的纹波电流决定于多大可被允许而且仍然能满足电容的负载寿命指标。太高的温升将使

7、电容超过它的最大可允许管芯的温度而很快损坏，管芯温度将大大缩短预期的寿命。对于铝电解电容工作于最大允许管芯温度其负载寿命指标典型值是6周到1.7年，对于大多数的应用这个时间都太短了。纹波电流是由在额定温度下期望的温升所决定的。通常额定温度为但是工作于接近最大允许1000到15000小时。即85c的电容允许的温升是10C,最大允许管芯温度是95c.通常额定温度为105c的电容允许的温升是5C,最大允许管芯温度是110c.实际的最大允许管芯温度随类型和制造商的不同而变化。纹波电流的温度特性对于工作温度低于额定温度时额定纹波电流会增加。在技术指标中显示增加量。一般增加量取决于最大管芯温度（Tc）额定环境温度（Tr）和环境温度（Ta）:纹波温度增加量=（T