電解電容壽命設(shè)計(jì)

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1、一、電解電容壽命設(shè)計(jì)???本文主要是通過(guò)紋波電流的計(jì)算，然后通過(guò)電容的熱等效模型來(lái)計(jì)算電容中心點(diǎn)的溫度，在得到中心點(diǎn)溫度后，也就是得到電容的工作點(diǎn)最高的問題后，通過(guò)電容的壽命估算公式來(lái)估算電容的設(shè)計(jì)壽命。???首先，電容等效成電容、電阻（ESR）和電感（ESL）的串聯(lián)。關(guān)于此請(qǐng)參考其他資料，接下來(lái)演示電容壽命計(jì)算步驟：?1、紋波電流計(jì)算紋波電流計(jì)算是得到電容功率損耗的一個(gè)重要參數(shù)，在設(shè)計(jì)電容時(shí)候，我們必須首先確定下來(lái)電流的紋波大小，這和設(shè)計(jì)規(guī)格和具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)。鋁電解電容常被用在整流模塊后以平穩(wěn)電壓，我們?cè)谶x擇好具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，根據(jù)規(guī)格要求得到最小的電容值：控制某一紋波電壓所需

2、的電容容值為：P:負(fù)載功率（單位W）???注意：這是應(yīng)用所需要的最小電容容值。此外，電容容值有誤差，在工作壽命期內(nèi)，容值會(huì)逐步降低，隨著溫度降低，容值也會(huì)降低。必須知道主線及負(fù)載側(cè)的紋波電流數(shù)據(jù)?？梢允紫扔?jì)算出電容的充電時(shí)間。fmain是電網(wǎng)電流的頻率。電容的放電時(shí)間則為：20充電電流的峰值為dU是紋波電壓（Umax–Umin）則充電電流有效值：接下來(lái)計(jì)算放電電流峰值和有效值。最后計(jì)算得出：整流模塊后紋波電流：???這個(gè)有效值只是紋波電流的計(jì)算式，在復(fù)雜的市電輸入的情況下，我們必須考慮各階諧波的紋波有效值，也就是說(shuō)要通過(guò)各階諧波的有效值疊加，才是最后得到的電容紋波壽命計(jì)算的紋波，

3、也就是需要將電流傅立葉分解。2、計(jì)算功率損耗???在得到紋波電流后，我們可以計(jì)算各階電流的紋波損耗，然后將各階紋波求和：3、計(jì)算電容中心點(diǎn)溫度???得到功率損耗后，我們由電容的熱等效模型（參考其他資料）計(jì)算中心點(diǎn)溫度：20其中：Th電容為電容中心點(diǎn)溫度,為電容最高溫度，其值直接影響到電容壽命，是電容壽命計(jì)算公式中的重要參數(shù)。Rth為電容的熱阻，其值和風(fēng)速等有關(guān),Ta表示電容表面溫度。PLoss為紋波電流的中損耗。4、計(jì)算電容壽命???得到電解電容中心點(diǎn)最高溫度后，我們可以計(jì)算電容的壽命，各個(gè)電容生產(chǎn)廠商會(huì)有不同的電容壽命的計(jì)算參數(shù)，也有不同的電容壽命修正值，現(xiàn)我們介紹阿列紐斯理論

4、來(lái)計(jì)算電容壽命，其公式是說(shuō)，電容工作沒下降10度，其壽命增加一倍，反過(guò)來(lái)也就是電容溫度升高10度，電容壽命減小一倍：Lop為電容工作壽命，即設(shè)計(jì)壽命Lo為電容在最大溫度時(shí)的壽命Tmax為電容的最大工作溫度，在電容的說(shuō)明書上會(huì)有電容的最大溫度值Th為電容的實(shí)際工作時(shí)候的溫度，也即以上計(jì)算出來(lái)的電容中心點(diǎn)溫度。???以上Lo和Tmax都是電容產(chǎn)品規(guī)格書上的數(shù)據(jù)，Th我們已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，故可以得到電容的設(shè)計(jì)壽命。其中阿列紐斯理論是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的理論，各個(gè)廠商可能有自己的壽命計(jì)算公式，可以向各個(gè)廠商咨詢，在本欄目的電容設(shè)計(jì)中也有介紹各個(gè)知名廠商的電容壽命計(jì)算公式，各位可以參考。???以上是

5、電容壽命估算的一般步驟，當(dāng)然，如果已經(jīng)設(shè)計(jì)好了產(chǎn)品，我們還有一種方法來(lái)估計(jì)電容壽命，即已經(jīng)有產(chǎn)品，我們來(lái)檢驗(yàn)電容壽命設(shè)計(jì)是否合理，我們可以通過(guò)測(cè)試電容中心點(diǎn)溫度的方法，然后通過(guò)電容的壽命計(jì)算公式來(lái)檢驗(yàn)。20二、影響電解電容壽命的因素電解電容是電力電子設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵性的元件。???在電力電子中不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄娊怆娙莸囊笠膊煌?。但大多?shù)應(yīng)用中，大都要求電容具有高紋波電流值，同時(shí)要求電容適應(yīng)較高的環(huán)境溫度。電解電容在應(yīng)用于平滑、儲(chǔ)存能量或者交流電壓的濾波時(shí)，會(huì)載有交流紋波電流，此紋波電流將導(dǎo)致能量損耗并使電容變熱。由于電解電容的壽命取決于其內(nèi)部溫度，我們應(yīng)該特別注意這些因素。??

6、?電解電容是電力電子電路中最貴的元器件之一，鑒于這個(gè)原因，元器件的壽命應(yīng)受到特別的關(guān)注。尤其是在由一系列電容組成的電容組的應(yīng)用中。大多數(shù)情況下，電解電容是有壽命的器件，因此了解、影響電容壽命的因素非常重要，以便使電容的預(yù)期壽命能滿足整個(gè)電路性能可靠性的要求。???一些因素會(huì)引起電解電容失效，如極低的溫度，電容溫升（焊接溫度，環(huán)境溫度，交流紋波），過(guò)高的電壓，瞬時(shí)電壓，甚高頻或反偏壓；其中溫升是對(duì)電解電容工作壽命(Lop)影響最大的因素。除了非正常的失效，電解電容的壽命與溫度有指數(shù)級(jí)的關(guān)系。因使用非固態(tài)電解液，電解電容的壽命還取決于電解液的蒸發(fā)速度，由此導(dǎo)致的電氣性能降低。這些參數(shù)

7、包括電容的容值，漏電流和等效串聯(lián)電阻（ESR）。???電容內(nèi)部的溫升，取決于等效串聯(lián)電阻（ESR），流過(guò)的紋波電流均方根值（RMS），以及熱特性。電容內(nèi)部溫度最高的點(diǎn)，叫熱點(diǎn)溫度（Th）。熱點(diǎn)溫度值是影響電容工作壽命的主要因素。而下列因素又決定了熱點(diǎn)溫度值實(shí)際應(yīng)用中的外界溫度（環(huán)境溫度Ta）,從熱點(diǎn)傳遞到周圍環(huán)境的總的熱阻（Rth）和由交流電流引起的能量損耗（PLOSS）。電容的內(nèi)部溫升與能量損耗成線形關(guān)系。???電容充放電時(shí)，電流在流過(guò)電阻時(shí)會(huì)引起能量損耗，電壓的變化在通過(guò)電介