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影响电解电容寿命的身分(一)

2020-10-30

电解电容普遍利用在电力电子的差别范畴,首要是用于光滑、贮存能量或交换电压整流后的滤波,别的还用于非紧密的时序延时等。在开关电源的MTBF估计时,模子阐发成果标明电解电容是影响开关电源寿命的首要身分,是以领会、影响电容寿命的身分很是首要。

1.电解电容的寿命取决于其外部温度。

是以,电解电容的设想和利用前提城市影响到电解电容的寿命。从设想角度,电解电容的设想体例、资料、加工工艺决议了电容的寿命和不变性。而对利用者来说,利用电压、纹波电流、开关频次、装置情势、散热体例等都影响电解电容的寿命。

2.电解电容的非通俗生效

一些身分会引发电解电容生效,如极低的温度,电容温升(焊接温度,情况温度,交换纹波),太高的电压,刹时电压,甚高频或反偏压;此中温升是对电解电容任务寿命(Lop)影响最大的身分。

电容的导电才能由电解液的电离才能和粘度决议。当温度下降时,电解液粘度增添,是以离子挪动性和导电才能下降。当电解液冷冻时,离子挪动才能很是低乃至很是高的电阻。相反,太高的热量将加快电解液蒸发,当电解液的量削减到必然极限时,电容寿命也就停止了。在高寒地域(通俗-25℃以下)任务时,就须要停止加热,保障电解电容的通俗任务温度。如室外型UPS,在我国西南地域都配有加热板。

电容器在过压状况下轻易被击穿,而现实利用中的浪涌电压和刹时高电压是常常呈现的。特别我国版图广宽,各地电网庞杂,是以,交换电网很庞杂,常常会呈现超越通俗电压的30%,特别是单相输入,相偏会减轻交换输入的通俗规模。经测试标明,经常利用的450V/470uF105℃的入口通俗2000小时电解电容,在额外电压的1.34倍电压下,2小时后电容会呈现漏液冒气,顶部冲开。按照统计和阐发,与电网靠近的通讯开关电源PFC输入电解电容的生效,首要是因为电网浪涌和高压破坏。铝电解电容的电压挑选通俗停止二级降额,降到额外值的80%利用较为公道。

3寿命影响身分阐发

除非通俗的生效,电解电容的寿命与温度有指数级的干系。因利用非固态电解液,电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速率,由此致使的电气机能下降。这些参数包含电容的容值,泄电流和等效串连电阻(ESR)。

参考RIFA公司估计寿命的公式:

PLOSS=(IRMS)²xESR(1)

Th=Ta+PLOSSxRth(2)

Lop=Ax2Hours(3)

B=参考温度值(典范值为85℃)

A=参考温度下的电容寿命(按照电容器直径的差别而变更)

C=致使电容寿命削减一半所需的温升度数

从下面的公式中,咱们能够较着的看到,影响电解电容寿命的几个间接身分:纹波电流(IRMS)和等效串连电阻值(ESR)、情况温度(Ta)、从热门通报到四周情况的总的热阻(Rth)。电容外部温度最高的点,叫热门温度(Th)。热门温度值是影响电容任务寿命的首要身分。而以下身分又决议了热门温度值现实利用中的外界温度(情况温度Ta),从热门通报到四周情况的总的热阻(Rth)和由交换电流引发的能量消耗(PLOSS)。电容的外部温升与能量消耗成线形干系。

电容充放电时,电流在流过电阻时会引发能量消耗,电压的变更在经由过程电介质时也会引发能量消耗,再加上泄电流形成的能量消耗,一切的这些消耗致使的成果是电容外部温度降低。

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