电解电容寿命计算公式-说明(1)

铝电解电容器的使用寿命计算公式1、周围温度与寿命温度对寿命的影响有静电容量的减少，损失角正接的增大，导致电解液通过封口部扩散到外部，电气特性随时间的变化值与周围温度间成立试验公式，其关系式类似于温度增加，化学反应速度成指数倍增加之化学反应规律式，称之为温度与铝电解电容寿命10℃法则。代号代号表示内容说明L0最高温度条件下，印加定格电压或重迭额定纹波电流时的保证寿命(hrs)LX实际使用中的寿命(hrs)T0制品的最高使用温度(℃)Tx实际使用时的周围温度(℃)B：温度加速系数温度加速系数B，如果是最高使用温度以下时，可以用B≈2来计算，升温10℃，约2倍的加速率；设定较低的使用时的周围温度TX，能保证长期的寿命。2、印加电压与寿命使用在线路板上的RADIAL型、SNAP-IN型铝电解电容，若在最高使用温度及额定工作电压以下的情况使用时，印加电压的影响比周围温度及直流电流的影响小，对于铝电解电容来说，实际计算可以不考虑降压使用对寿命计算之影响。3、纹波电流重迭时的寿命铝电解电容比其他类的电容损失角大，会因纹波电流而内部发出热量。由于施加的纹波电压发出的热量会导致温度上升，对寿命有很大影响，印加电流电压时的发热情况如下公式来计算：W=IR2×R+VIL代号代号表示内容说明W内部的消费电力IR直流电流R内部阻抗等效串联电阻ESRV印加电压IL漏电流漏电流LC最高使用温度增加到20℃的5-10倍程度，由于IR远大于IL，可成立如下公式：W=IR2×RLX=L0×B10T0-TX◆内部发热与放热达到平衡温度的条件公式如下：IR2×R=βA△T代号代号表示内容说明β散热系数A铝壳表面积(cm2)A÷4×D×(D4L)D铝壳的直径(cm)L铝壳的长度(cm)△T内部发热的上升温度(℃)从公式中看，由于纹波电流的发热如下公式来表现：代号代号表示内容说明β值(W/℃·cm2)参考表tanδ相当于120Hz的损失Ф(mm)Ф1313≤Ф≤18Ф≥22ω2πf(f:120Hz)β1.5×10-31.6×10-31.7×10-3C相当于120Hz的静电容量（F）◆ESR受电容温度β值影响，当基板安装状态不一时，其值也有变化，因此△T是依热电材的测试值会更接近于寿命推定值。◆因纹波电流而产生的内部热量与周围温度对寿命的影响也不同，其影响度的寿命推定式如下列公式表现：（1）保证寿命由额定工作电压印加来决定的情况（2）保证寿命由纹波电流的重迭印加来决定的情况代号代号表示内容说明L0印加的符合最高使用温度的定格电压时的保证寿命(hrs)Lr重迭时符合最高使用温度的额定纹波电流时的保证寿命(hrs)T0制品的最高使用温度(℃)TX实际使用时的周围温度(℃)△T由于印加纹波电流而引起的素子中心的发热温度(℃)△T0印加额定纹波电流时素子中心的发热温度(℃)(最高使用温度为105℃的△T0＝5℃)△T=βAIR2×RβAωCIR2×tanδ=ωCtanδ其中R=LX=L0×210T0-TX×25-△TLX=Lr×210T0-TX×25△T0-△T1关于TX（实际使用时的周围温度）的注意事项温度加速试验中确认为10℃的2倍，以40℃-最高使用温度为范围。从市扬的反退品的测定结果来看，20℃-25℃可看成是10℃的2倍，但由于环境条件不明确的原因，40℃以下看作40℃来推定寿命。2有关△T（印加纹波电流引起素子中心发热）的注意事项周围温度+纹波电流引起自身发热的限界值是指：①最高使用温度为105℃的HT系列：110℃②85℃一般标准规格：95℃③其他系列：最高使用温度+5℃举例：不同环境温度条件下有不同上限值●环境温度与自身发热限界值环境温度（℃）40556585105△T0303025155●最高使用温度为105℃系列的，符合最高使用温度的纹波电流所引起的发热是5℃为限界值(共110℃)，周围温度为65℃的纹波电流所引起的发热的限界是25℃(共90℃)，因此两者寿命也是相同的。●纹波电流引起的自身发热是测定电容素子中心的温度与电容近旁的温度，其差为自身发热值是最正确的，但要测定实际机器上的电容内部温度是很困难的，因此测定铝壳表面的温度后，使用以下系数来推定素子中心部的温度，必要时最确切的寿命推定要使用测定值。◆铝电解电容器外径与温度差系数电容器外径ФD(mm)5Ф6.3Ф8Ф10Ф13Ф16Ф温度差系数1.11.11.11.151.21.25电容器外径ФD(mm)18Ф22Ф25Ф30Ф35Ф40Ф温度差系数1.31.351.41.51.651.75◆纹波电流引起的发热△T是按下列公式来计算，最高使用温度为105℃系列，△T0=5℃△T=(IX÷I0)2×△T0代号代号表示内容说明I0最高使用温度下正常周波数的额定纹波电流(Arms)IX实际使用中的纹波电流(Arms)4、关于其他的寿命原因：铝电解电容由于电解液通过封口部扩散到外部而导致磨耗故障，加速其现象的要因除上述周围温度与纹波电流外有以下要因：●过电压的情况连续印加定格电压的过电压时，急速增大制品的漏电流量，这种漏电流引起发热产生气体，并导致内压上升。其反应由于印加电压供给电源的电流容量、环境温度而加速，会导致压力弁作动或破坏，印加电压是定格电压的1.4~1.5倍时，产生上述异常反应外，还可能导致内部短路，即使外观上没有异常现象，也会影响电容的寿命。电容使用在直列电路时，由于漏电流各种印加电压成为不平衡状态会产生过电压，这时要采取选择相应的定格电压或接续分压阻抗等的措施。