铝电解电容器寿命的计算方法.docx
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铝电解电容器寿命的计算方法
铝电解电容器寿命的计算方法
作者:
iC921 栏目:
模拟技术
铝电解电容器寿命的计算方法
铝电解电容器寿命的计算方法
偶然碰到这篇小文章,考虑到最近不时有人提问有关此类问题,也觉得有一定的意义,故而整理一下,帖出来供大家参考。
只是个别地方译不出来,有点遗憾。
这次赶巧了,今天还知道有位小老乡赶上今天生日,说好了算作今天偶给她的小礼物,愿她能及早看到。
September5,2001
RUBYCONCORPORATION
ENGINEERINGDIVISION
TO:
ACBELPOLYTECHINC.
LIFETIMECALCULATIONFORMULAOFALUMINUMELECTROLYTICCAPACITORS
铝电解电容的寿命的计算公式
1.LifetimeCalculationFormula寿命计算公式
L:
Lifeexpectancyatthetimeofactualuse.
实际使用平均寿命
Lb:
Basiclifeatmaximumoperatingtemperature
最大工作温度下的基本寿命
Tmax:
Maximumoperatingtemperature
最大工作温度
Ta:
Actualambienttemperature
实际环境温度
ΔTjo:
Internaltemperaturerisewhenmaximumratedripplecurrentisapplied.
USR,USC,USG:
10℃
VXP:
3.5℃
Othertype:
5℃
加上最大额定波纹电流后,电容器的内部温升
USR,USC,USG:
:
10℃
VXP:
3.5℃
其它类型:
5℃
ΔTj:
Internaltemperaturerisewhenactualripplecurrentisapplied.
加入实际波纹电流后,电容内部的温升
F:
Frequencycoefficient
频率系数[这个不李理解]
Io:
Ratedripplecurrentatmaximumoperatingtemperature
最高工作温度时的额定波纹电流
I:
Actualripplecurrent
实际波纹电流
2.AmbientTEMPeratureCalculationFormula环境温度计算公式
Ifmeasuringambienttemperature(Ta)isdifficult,TacanbecalculatedfromsurfacetemperatureoftheCAPACITORasfollows..
Ta=Tc–ΔTj/α
如果测量环境温度Ta有困难,Ta可以根据电容器的表面温度按下式计算:
Ta=Tc–ΔTj/α
Ta:
CalculatedambientTEMPerature
计算所使用的环境温度
Tc:
SurfaceTEMPeratureofCAPACITOR
电容器的表面温度
α:
RatioofcasetopandcoreofCAPACITORelement
[此处不太理解]
CaseφD
≤8
10,12.5
16,18
20,22
25
30
35
α
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
3.RippleCurrentMultiplier额定电流系数
(1) TEMPeraturecoefficient温度系数
TEMPeraturecoefficientsareshownasbelow.温度系数选取如下:
USR,USC,USG:
AmbientTEMP.(℃)环境温度
85
≤65
Coefficien 系数
1.0
1.3
Other85°Ctype:
AmbientTEMP.(℃)环境温度
85
70
≤50
Coefficien 系数
1.0
1.6
2.0
105°Ctype:
AmbientTEMP.(℃)环境温度
105
85
≤65
Coefficien 系数
1.0
1.7
2.1
Note:
Wherethetemperaturecoefficientisused,lifeextensioncannotbeexpectedanymorebecausethetemperaturecoefficientissetuponconditionofthesamelifetimeatmaximumoperatingtemperature.
注意:
使用温度系数,不可指望寿命延长,因为温度系数是建立在最高工作温度下的相同寿命条件下的。
(2) FrequencyCoefficient频率系数
Frequencycoefficientsforeachseriesareshowninthecatalogueorspecifications.
各个系列的频率系数已在产品目录或规格书中列出。
铝电解电容器的寿命
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。
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
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
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)
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