详解铝电解电容寿命的计算

关于合粤电子铝电解电容的寿命有一些讨论，但真正演示寿命计算过程的却不多。本文详解铝电解电容寿命的计算，目标是让人学会计算铝电解电容的寿命。

铝电解电容寿命计算

合粤电子铝电解电容寿命很大程度上取决于环境因子与电性因子。环境因子包括温度，湿度，大气压力和振动。电性因子包括工作电压，纹波电流和充放电系数。温度因子(环境温度与由于纹波电流导致的内在加热)最能判断铝电解电容寿命。

规格书里会给出额定寿命，那么额定寿命是在什么条件下测出来的呢？一般额定寿命是在加 额定电压 、 额定温度 、 额定纹波电流 的情况下测出的。从以上可以看出，影响使用寿命的3大因素，计算依据也是基于此。电解的实际使用寿命的计算，可用下面的公式表示： Lx=Lo·Kt·Ki·Kv其中 Lx：电容计算出的使用寿命 L0：电容在额定条件下的寿命 Kt：电容温度系数 Ki：电容纹波电流系数 Kv：电容电压系数 粗看一下公式，是不是很简单？ 以上公式基本适用于所有厂商的电解电容寿命计算，差异就在不同家、不同系列的那3个系数不一样。下面看一下合粤电子铝电解电容厂商给出的，针对某些系列的计算公式：

这里要说明下：关于 Kv 这个参数都在其计算公式中有体现。电压对寿命的影响，相对于 Kt 和 Ki 的影响较小，一般可以忽略，尤其是低电压的情况下，可以认为 Kv=1；但对于尺寸较大的高压产品（>350V），其内部电解液较多，除了温度会使电解液挥发，所加电压也会使内部氧化膜劣化而影响寿命。对于电解的寿命，大家都知道一个原则：温度下降10°C，寿命翻倍。这个可以通过上面的公式推导，假设在额定电压、额定纹波电流下，温度低于额定温度10°，可得 Ki=1 Kv=1 Kt=210/10=2，从而得出寿命翻倍：Lx=2Lo。温度对寿命的影响非常大，额定 2000h~5000h 的电解，实际应用中达到几万个小时是很轻松的。下面就以Heyue VB系列的公式为例，来说明公式中每个参数的意义和如何取得参数。从资料里可看到：

看公式，Tmax 已知，一般有85°C、105°C、125°C之分；C 是常数，可以通过查表得到。Ta 和 ΔTj 这两个参数未知，下面重点讨论这两个参数。Ta 和 ΔTj 两个参数，列一个二元一次方程组就可以解出来了。第一个等式

第二个等式

α 查表得出，ΔTj0 从规格书可得出，Tc 为实测表面温度，I 为实测的 ripple 电流（高频需要折算到低频120Hz）。实际中要注意以下几点：1. 工作温度不能超 Tmax、ripple 电流不能超最大可接受 ripple 电流、电压不能超 Vmax，只要有一项超了，就不适合用公式计算寿命，即使算过了也没有意义。2. 最大可接受ripple 电流=额定 ripple 电流 * 温度系数3. 测试 ripple 电流的时候，引线长度尽量短，减少寄生电感对 ripple 的阻碍作用，使测量尽量准确。关于第三点，ripple 电流的测试，会存在以下两个问题：1. 由于需要用电流探棒测试电流，引线不可能很短，始终会把电流阻挡掉一部分，实测值小于真实值。2. 对于测试输出端电容的 ripple 电流，割线串入引线会导致环路不稳，严重的输出不正常，此时带载测试 ripple 也存在准确性问题。所以，要测到 ripple 电流的真实值，推荐如下图的方法：测 ripple I1 和 I3，通过计算得出 I2，这样的测试目前是最准确的。

不管是哪一家的电容，计算公式都是差不多的，差异就是系数的选定。在计算的时候需要与供应商确认具体的公式，不要以为同一家的所有 source 可以套用一个公式和系数，这样估算出来的误差会较大。再提一下：1. 电容的 Tc 值，有些位置温度很低，比如为 30°C 左右，不要以此数据带入计算。对于低温的情况下，公式也是不合适的，最低温度需要从40℃ 或者45℃ 开始。2. 实际寿命算出20年了怎么办？厂商规格一般会写最高以15年为限，这与电容的本身寿命有关，如电解液挥发等。至此，关于电解电容寿命的计算已说明完毕。特别是其中测试的注意事项，如果操作不规范，测试数据不准，那么计算偏差就更大了。
       fqj