詳解鋁電解電容壽命的計算

關(guān)于合粵電子鋁電解電容的壽命有一些討論，但真正演示壽命計算過程的卻不多。本文詳解鋁電解電容壽命的計算，目標(biāo)是讓人學(xué)會計算鋁電解電容的壽命。

鋁電解電容壽命計算

合粵電子鋁電解電容壽命很大程度上取決于環(huán)境因子與電性因子。環(huán)境因子包括溫度，濕度，大氣壓力和振動。電性因子包括工作電壓，紋波電流和充放電系數(shù)。溫度因子(環(huán)境溫度與由于紋波電流導(dǎo)致的內(nèi)在加熱)最能判斷鋁電解電容壽命。

規(guī)格書里會給出額定壽命，那么額定壽命是在什么條件下測出來的呢？一般額定壽命是在加 額定電壓 、 額定溫度 、 額定紋波電流 的情況下測出的。從以上可以看出，影響使用壽命的3大因素，計算依據(jù)也是基于此。電解的實(shí)際使用壽命的計算，可用下面的公式表示： Lx=Lo·Kt·Ki·Kv其中 Lx：電容計算出的使用壽命 L0：電容在額定條件下的壽命 Kt：電容溫度系數(shù) Ki：電容紋波電流系數(shù) Kv：電容電壓系數(shù) 粗看一下公式，是不是很簡單？ 以上公式基本適用于所有廠商的電解電容壽命計算，差異就在不同家、不同系列的那3個系數(shù)不一樣。下面看一下合粵電子鋁電解電容廠商給出的，針對某些系列的計算公式：

這里要說明下：關(guān)于 Kv 這個參數(shù)都在其計算公式中有體現(xiàn)。電壓對壽命的影響，相對于 Kt 和 Ki 的影響較小，一般可以忽略，尤其是低電壓的情況下，可以認(rèn)為 Kv=1；但對于尺寸較大的高壓產(chǎn)品（>350V），其內(nèi)部電解液較多，除了溫度會使電解液揮發(fā)，所加電壓也會使內(nèi)部氧化膜劣化而影響壽命。對于電解的壽命，大家都知道一個原則：溫度下降10°C，壽命翻倍。這個可以通過上面的公式推導(dǎo)，假設(shè)在額定電壓、額定紋波電流下，溫度低于額定溫度10°，可得 Ki=1 Kv=1 Kt=210/10=2，從而得出壽命翻倍：Lx=2Lo。溫度對壽命的影響非常大，額定 2000h~5000h 的電解，實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到幾萬個小時是很輕松的。下面就以Heyue VB系列的公式為例，來說明公式中每個參數(shù)的意義和如何取得參數(shù)。從資料里可看到：

看公式，Tmax 已知，一般有85°C、105°C、125°C之分；C 是常數(shù)，可以通過查表得到。Ta 和 ΔTj 這兩個參數(shù)未知，下面重點(diǎn)討論這兩個參數(shù)。Ta 和 ΔTj 兩個參數(shù)，列一個二元一次方程組就可以解出來了。第一個等式

第二個等式

α 查表得出，ΔTj0 從規(guī)格書可得出，Tc 為實(shí)測表面溫度，I 為實(shí)測的 ripple 電流（高頻需要折算到低頻120Hz）。實(shí)際中要注意以下幾點(diǎn)：1. 工作溫度不能超 Tmax、ripple 電流不能超最大可接受 ripple 電流、電壓不能超 Vmax，只要有一項(xiàng)超了，就不適合用公式計算壽命，即使算過了也沒有意義。2. 最大可接受ripple 電流=額定 ripple 電流 * 溫度系數(shù)3. 測試 ripple 電流的時候，引線長度盡量短，減少寄生電感對 ripple 的阻礙作用，使測量盡量準(zhǔn)確。關(guān)于第三點(diǎn)，ripple 電流的測試，會存在以下兩個問題：1. 由于需要用電流探棒測試電流，引線不可能很短，始終會把電流阻擋掉一部分，實(shí)測值小于真實(shí)值。2. 對于測試輸出端電容的 ripple 電流，割線串入引線會導(dǎo)致環(huán)路不穩(wěn)，嚴(yán)重的輸出不正常，此時帶載測試 ripple 也存在準(zhǔn)確性問題。所以，要測到 ripple 電流的真實(shí)值，推薦如下圖的方法：測 ripple I1 和 I3，通過計算得出 I2，這樣的測試目前是最準(zhǔn)確的。

不管是哪一家的電容，計算公式都是差不多的，差異就是系數(shù)的選定。在計算的時候需要與供應(yīng)商確認(rèn)具體的公式，不要以為同一家的所有 source 可以套用一個公式和系數(shù)，這樣估算出來的誤差會較大。再提一下：1. 電容的 Tc 值，有些位置溫度很低，比如為 30°C 左右，不要以此數(shù)據(jù)帶入計算。對于低溫的情況下，公式也是不合適的，最低溫度需要從40℃ 或者45℃ 開始。2. 實(shí)際壽命算出20年了怎么辦？廠商規(guī)格一般會寫最高以15年為限，這與電容的本身壽命有關(guān)，如電解液揮發(fā)等。至此，關(guān)于電解電容壽命的計算已說明完畢。特別是其中測試的注意事項(xiàng)，如果操作不規(guī)范，測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，那么計算偏差就更大了。
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