鋁電解電容的失效分析.doc

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1、應(yīng)用鋁電解電容器必須考慮的問題鋁電解電容器的失效一、鋁電解電容器失效的最主要原因電解液干涸！電解液干涸的原因電解液自然揮發(fā)電解液的消耗電解液自然揮發(fā)電解液的揮發(fā)速度隨溫度的升高而變快；電解液的揮發(fā)速度與電容器的密封質(zhì)量有關(guān)，無論在高溫還是在低溫條件下都要有良好的密封性。電解液的消耗漏電流所引起的電化學(xué)效應(yīng)消耗電解液；鋁電解電容器的壽命隨漏電流增加而減少；漏電流隨溫度升高而增加：250C時漏電流僅僅是850C時漏電流的不到十分之一；漏電流隨施加電壓升高而增加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命影

2、響鋁電解電容器壽命的因素（溫度1）根據(jù)鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高工作溫度可分為：一般用途：850C；一般高溫用途：1050C：特殊高溫用途：1250C：汽車發(fā)動機(jī)艙：140∽1500C；影響鋁電解電容器壽命的因素（額定壽命小時數(shù)）按壽命小時數(shù)鋁電解電容器可以分為：一般用途（常溫，3年以內(nèi)）：1000小時；一般用途（常溫，希望比較長的時間）：2000小時以上；工業(yè)級：更長的壽命小時數(shù)。影響鋁電解電容器壽命的因素（溫度2）溫度每升高100C，壽命小時數(shù)減半；影響鋁電解電容器壽命的因素（電解液）電解液的多與寡決定鋁電解電容器的壽命；影響鋁電解電容器壽命的因素（應(yīng)用條件

3、）高溫縮短鋁電解電容器壽命；高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命；工作電壓過高縮短鋁電解電容器壽命；二、影響鋁電解電容器壽命的參數(shù)與應(yīng)用條件工作電壓與漏電流的關(guān)系工作電壓與漏電流的關(guān)系CDE生產(chǎn)的450V/4700Uf/850C鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的關(guān)系：溫度與漏電流的關(guān)系CDE生產(chǎn)的450V/4700Uf/850C鋁電解電容器的漏電流與環(huán)境溫度的關(guān)系：溫度、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響以EPCOS的B43697電子鎮(zhèn)流器用鋁電解電容器為例在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同。鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關(guān)系三、鋁電解電容器壽命推算方法：簡單壽命推算根據(jù)

4、ESR、熱阻、紋波電流推算壽命根據(jù)溫度、紋波電流與壽命的關(guān)系推算壽命簡單壽命推算方法1不含有紋波電流工作狀態(tài)的鋁電解電容器的推算：基本依據(jù)為“100C法則”，即環(huán)境溫度每上升100C壽命減半，反之亦然，這個“100C法則”是在零紋波電流條件下適用。在鋁電解電容器流過比較大的紋波電流時不一定適用。簡單壽命推算方法2國產(chǎn)某些品牌鋁電解電容器推薦的方法日本品牌鋁電解電容器推薦的方法基本思路在額定電壓下，鋁電解電容器的壽命可以由以下公式計(jì)算。其中，L和L0分別為：實(shí)際環(huán)境溫度T時的壽命和額定最高溫度T0時的壽命?？梢钥吹?，鋁電解電容器的使用壽命隨溫度下降沒100C，壽命增加一倍，即所謂10

5、0C法則。因此，無論是使用還是儲存，鋁電解電容器均應(yīng)在盡量低的環(huán)境溫度下為好。例如，850C/1000小時的鋁電解電容器在450C使用壽命為16000小時，折合為1年零10個月；290C時為48000小時，折合為5年零6個月；而1000小時折合為42天?？梢钥吹剑档蜏囟葘ρ娱L鋁電解電容器壽命的重要性。圖解計(jì)算存在的問題上述三種推算方法僅適用于存儲狀態(tài)和無紋波電流（很小紋波電流）的工作狀態(tài)（如隔直流電容、小信號電路的旁路電容）。對于明顯含有紋波電流的工作條件時，上述方法不一定適用，這時應(yīng)將紋波電流的效應(yīng)考慮在應(yīng)用條件中?？紤]紋波電流時的壽命推算方法鋁電解電容器的發(fā)熱由于內(nèi)部等效串連

6、電阻（ESR）引起，其產(chǎn)生的損耗為：5.16其中I和R（ESR）分別為：紋波電流（A）和等效串聯(lián)電阻（Ω）。由于發(fā)熱引起的溫升為：5.17其中ΔT、I、A、R（ESR）、H分別為：電容器中心的溫升（0C）、紋波電流（A）、電容器的表面積（cm2）、ESR（Ω）、散熱系數(shù)｛（1.5∽2.0）×10-3W/（cm2×0C）｝。公式（5.17）表示了電容器的溫度上升與紋波電流的平方以及等效串聯(lián)電阻ESR成正比，與電容器的表面積成反比，因此，紋波電流的大小決定著產(chǎn)生熱量的大小，且影響其使用壽命，電容器的類型以及使用條件影響著ΔT值的大小，一般情況下，ΔT<50C。鋁電解電容的溫度測試?yán)脺y

7、試結(jié)果，并考慮到環(huán)境溫度和紋波電流時的壽命公式：5.18其中，L、L0、K、T0、T、ΔT分別為：實(shí)際使用壽命、直流工作電壓下的使用壽命、紋波電流系數(shù)（實(shí)際紋波電流有效值與額定紋波電流有效值之比，K=2時，紋波電流在允許的范圍內(nèi)，K=4時為超過紋波電流范圍）、最高使用溫度、工作溫度、中心溫升。電容器工作在額定的紋波電流和上限溫度時，電容器可通過轉(zhuǎn)化（5.18）式得到，如下：5.19其中，L0、ΔT0分別為：工作在額定紋波電流和最高工作溫度下的壽命（小時）、最高工作溫度