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铝电解电容器的寿命

2013-04-27 09:09:19      点击:

1.忽略纹波电流时的寿命推算
一般而言,铝电解电容器的寿命与周围的环境温度有很大的关系,其寿命可以由以下公式计算。

其中,L:温度T时的寿命
     L0
:温度T0时的寿命
与温度比较,降压使用对电容器的寿命影响很小,可忽略不计。

2.考虑纹波电流时寿命的推算
叠加纹波电流,由于内部等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响电容器的使用寿命,产生的热量可由下式计算
                           P=I2R………………..(2)
I
:纹波电流(Arms
R
:等效串联电阻(Ω
由于发热引起的温升
其中,T: 电容器中心的温升(
         I:
纹波电流 (Arms)
        R: ESR (Ω)
        A:
电容器的表面积(cm2)
        H:
散热系数( 1.5~2.0x10-3W/cm2x)
上面公式(3)显示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,且影响其使用寿命,电容器的类型以及使用条件影响着T值的大小,般情况下,T<5。下图表示纹波电流引起的温升的测量处
                              


测试结果:
1.考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式
           
其中, Ld:直流工作电压下的使用寿命
         
K=2,纹波电流允许的范围内)
         
K=4,超过纹波电流范围时)
       T0
:最高使用温度
       T
:工作温度
     
T:中心温升
2)电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时,电容器的寿命可通过转化(4)式得到,如下:
      

其中, Lr:工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命(h
    
T0:最高工作温度下的电容器中心容许温升。
3)考虑纹波电流,环境温度时可由(5)式得到下式:
       

其中,I0:最高工作温度下的额定纹波电流(Arms
       I
:叠加的纹波电流(Arms
由于直接测量电容器的内部温升存在着困难,下表列出了表面温度和内部核心温度的换算关系。

图表2-1

直径

~10

12.5~16

18

22

25

30

35

中心/表面

1.1

1.2

1.25

1.3

1.4

1.6

1.65

寿命的推算公式,原则上适用于周围环境温度为+40到最高工作温度范围内,但由于封口材料的老化等因素,实际的推算寿命时间一般最大为15年。

(表2-1 寿命推算曲线)