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电解电容寿命问题

原文:https://blog.csdn.net/weixin_42005993/article/details/103791557

铝电解电容现在已经是使用最广泛的元器件之一了,然而我们也或多或少会听说电解电容失效的问题。那么,我们在设计电路的时候,就不得不考虑以下几个问题。

1---铝电解电容为什么会失效呢?

2---铝电解电容失效与哪些因素有关?

3---电解电容寿命如何计算?

接着依次来看这几个问题。

 

铝电解电容为什么会失效?

这个问题还得提下铝电解电容的构造。

通用型铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型的结构,阳极为铝金属箔,介质是用电化学方法在阳极金属箔表面上形成的阀金属氧化膜Al2O3,阴极则为多孔性电解纸所吸附的工作电解质。

通俗理解,电容都是由两个导电板并排放到一起就构成了。正极是铝(阳极箔),中间介质是不导电的氧化铝(阳极氧化膜),负极就是电解液了。

电解电容失效,主要原因就出在了这个电解液上了。这个电解液自己会分解产生气体,也会与氧化膜发生化学反应产生气体。当然,正常使用情况下,这个速率是非常慢的,不然岂不是没法用了。

所以,电解寿命的长短,主要决定于这个电解液,啥时候电解液没了,电容也就失效了。

 

铝电解电容失效与哪些因素有关?

铝电解电容失效速度与电解液的挥发速度有关,而挥发的速度主要取决于温度。电解电容内部的温度,取决与环境温度和纹波电流。

 

如果是用在电源纹波比较小的场合,那么电解电容的温度就主要由环境温度决定了。

如果是用在在纹波电流比较大场合,电解电容的ESR是不能忽略的,比如用在开关电源里面,因为ESR的存在,电解电容会主动发热。

其实如果翻开电容规格书,我们也可以看到电解电容有个参数叫做最大纹波电流。

以某厂的电解电容为例(文末提供该电解电容规格书)

主要注意的是,这个纹波电流为有效值Irms。

 

铝电解电容寿命如何计算?

温度升高, 化学反应速率( 寿命消耗) 增大, 一般来说, 当所处环境温度每上升10℃ ,化学反应速率(K 值) 将增大 2-10 倍,即电容工作温度每升高 10℃ ,电容寿命减小一倍,电容工作温度每下降 10℃ ,其寿命增加一倍。

Lo为电解电容工作最高温度对应的寿命,一般来说电解电容规格书都会有相应的参数。

需要注意的是,各个厂家的寿命计算公式不尽相同,不过也都是相近的。在设计电路时,通过公式计算出的寿命可以做一个大致的参考。

 

总结:

1---很多电解电容在最高温度工作时,寿命只有2000小时(0.2年),所以必须考虑寿命问题。

2---温度每升高10摄氏度,电解电容寿命下降一半。

3---温度,纹波电流都是影响电解电容的重要因素。

 

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