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文檔簡介
1、鋁電解電容壽命的簡單推算1)不含有紋波電流工作狀態的鋁電解電容器的推算。基本依據為“10c法則”,即環境溫度每上升10c壽命減半,反之亦然。這個10c法則只在零紋波電流條件下適用,在鋁點解電容流過比較大的紋波電流時不一定適用。2)公式推算。在額定電壓下,鋁電解電容器的壽命可以由下式計算:To-T2(“式中,L和Lo分別為實際環境溫度T時的壽命和額定最高溫度To時的壽命。上面的推算方法僅適用于存儲狀態和無紋波電流(很小紋波電流)的工作狀態,對于明顯含有紋波電流的場合上述方法不一定適用,這時候應該將紋波電流的效應考慮在應用條件中。鋁電解電容壽命估算環境因子包括環境溫度,應用電壓,紋波電流Lx=Lr
2、KtempKvoltageLx估算的壽命Lr壽命基數Ktemp溫度系數Kvoltage電壓系數環境溫度系數鋁電解電容器是一種電化學元件,化學反應速度遵循Arrhenius方程Lr=LKtemp=L02(T)10K=2(工)10Ktemp2Lr估算壽命Lo壽命基數To最高額定溫度Tr實際環境溫度電壓系數K.=1voltage1紋波電流的影響W=WACWDCACDC2W-ACReVDCIDCW內部功率損耗Wac電源紋波電流造成的功率損耗Wdc直流電源造成的功率損耗IAC紋波電流R紋波頻率下的ESRVdcDC電壓IDC漏電流如果DC電壓在額定電壓下,漏電流遠遠小于紋波電流,紋波功率損耗遠大于直流功率
3、損耗。功率損耗計算公式:2W=Wa=|AcRe電容溫度提到到一定程度,內部產生的熱量與熱輻射平衡。平衡的溫度計算公式。lAcR=A訂AC所以,t二選:AP=熱輻射常數10-3mW/Ccm2A=表面面積(Cm2)、對中D父L電容A=(二/4)D(D4L)T由于紋波電流導致的核心溫度上升使用條件與鋁電解電容壽命的關系在很多應用中鋁電解電容器中將流過紋波電流,甚至是非常高的紋波電流。有紋波電流工作狀態的鋁點解電容壽命的推算可以通過算式得到。1)紋波電流與發熱由于鋁電解電容器的ESR明顯大于其它種類的電容器,因此鋁電解電容器流過的紋波電流時將會在ESR產生明顯的損耗而導致發熱。過度地發熱將明顯縮鋁電解
4、電容的壽命。2)考慮紋波電流時,鋁點解電容器的發熱是由于內部等效串聯電阻(ESR)引起的,其產生的損耗為P=I2ResrESRI和RESR分別為紋波電流(A)和等效串聯電阻(Q)由于發熱引起的溫升為_I2R其中一AHATIAResrH分別為電容器中心的溫升(C)紋波電流(A)2電谷奮的表面積(cm)ESR(J)散熱系數(1.52.0)m10,W/(cm2.C)電容器的溫度上升與紋波電流的平方以及等效串聯電阻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生熱量的大小,并且影響使用壽命。電容器的類型以及使用條件影響AT的大小。紋波電流引起的溫升測量是在鋁點解電容的頂端。利用測試結
5、果,并考慮環境溫度和紋波電流時候的壽命公式為:(:)(;nT)L=L0210K10其中,L、L。、K、T。、&T分別為實際使用壽命,直流工作電壓下的使用壽命,紋波電流系數,最高使用溫度,中心溫升。電容器工作在額定的紋波電流和上限溫度時,電容器的壽命可以通過轉化T0T一T_(-)L=L0父210父K10得到。T04,V0TT(0)(0)L=L0210K10其中L0AT0分別為工作在額定紋波電流和最高工作溫度下的壽命,最高工作溫度下的電容器中心容許溫升。由于直接測量電容器的內部溫升存在困難,可以利用表面溫度和芯包溫度的換算關系。直徑/mm1012.5-161822253035中心/表面1.11.2
6、1.251.31.41.61.65以上的壽命推算公式,原則上適用于周圍環境溫度為+40C到最高溫度的范圍內。估算最大電壓在350V一下,或者尺寸在等效串聯電阻等效串聯電阻(ESR)是一個單一的電阻值,它代表了電容中所有的與電容相串聯的歐姆損耗。ESR的溫度特性ESR是隨溫度的增加而降低,從25c到最低溫度限ESR大約降低35%50%.但是在最低溫度限時ESR的增加超過10倍。對于額定溫度為-20C或-40C的電容,在-40C時ESR的增加超過100倍。紋波電流紋波電流是流進電容的交流電流。紋波電流使電容發熱,最大可允許的紋波電流決定于多大可被允許而且仍然能滿足電容的負載壽命指標。太高的溫升將使
7、電容超過它的最大可允許管芯的溫度而很快損壞,管芯溫度將大大縮短預期的壽命。對于鋁電解電容工作于最大允許管芯溫度其負載壽命指標典型值是6周到1.7年,對于大多數的應用這個時間都太短了。紋波電流是由在額定溫度下期望的溫升所決定的。通常額定溫度為但是工作于接近最大允許1000到15000小時。即85c的電容允許的溫升是10C,最大允許管芯溫度是95c.通常額定溫度為105c的電容允許的溫升是5C,最大允許管芯溫度是110c.實際的最大允許管芯溫度隨類型和制造商的不同而變化。紋波電流的溫度特性對于工作溫度低于額定溫度時額定紋波電流會增加。在技術指標中顯示增加量。一般增加量取決于最大管芯溫度(Tc)額定環境溫度(Tr)和環境溫度(Ta):紋波溫度增加量=(T
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