【经验】电解电容使用寿命预估计算方法

2019-09-07 世强
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在电子产品中,影响电解电容寿命的因素有环境温度T 和纹波电流Irms。电容承担的负载功率与纹波电流成正比,负载越大,纹波电流越大(电解充放电越深),内部氧化膜分解时发热越厉害,修补时电解液消耗越多。见图1。

 

图1 电解电容整流后电压电流波形


纹波电流越大引起的发热越大,所以纹波电流引起的发热在电解电容寿命计算中要考虑。


电解电容寿命计算

考虑纹波电流后的电解电容的寿命计算公式为:

ü  T0 为额定温度(比如105℃)

ü  Δt 为额定温度时最大允许温升5℃

ü  T 为环境工作温度(比如55℃)

ü  ΔT 为T 温度时纹波电流产生的发热值(比如20℃)


举例

以冠坤铝电解电容HZ450M681P450B12YL0A为例,该产品基本参数为680uF/450V,最高工作温度105℃,额定寿命L0=3000小时,允许纹波电流I=880mA/50Hz,假设在环境为55℃的400V/50Hz电路中应用。


寿命计算如下:

1)不考虑纹波电流的使用寿命

L=3000*2(105-55)/10=96000h=10.96年


2)考虑纹波电流的实际使用寿命

L=3000*2(105+5)-(55+20)/10=33941h=3.87年。


由上面例子计算可知,纹波电流对电解电容寿命的影响是非常大的,硬件电路工程师在设计使用电解电容时,不但要考虑电容工作的环境温度,还要考虑电路纹波电流对电解电容寿命带来的影响,尽可能的延长电解电容的使用寿命。


电路呈容性或强感性会影响到功率管等安全切换,使开关管损耗加重,发热增大,并在电解电容上叠加有很高的单尖锋纹波电流,充放电纹波电流变窄变高,最后使电解电容严重发热直至损坏,表现为冒顶﹑冒汽﹑漏液或爆炸。


尽量选择质量好的电解电容,密封性能好的电容,切不可使用寿命减半的拆件电解电容。给电解电容一个安全的工作环境,合理的设计,才是解决电解电容冒顶﹑冒汽﹑漏液以延长寿命的解决之道。


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产品型号
品类
系列(Series)
引脚类型
电压(V)
电容(uF)
D*L(mm)
工作温度(℃)
寿命(Hours)
AK400M220I16PKKKS00R
铝电解电容
AK Series
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400V
22uF
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