电解电容纹波及寿命测试方法
Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life Time Evaluation
From：郭雪松
Date：Oct-27-04 一．SPEC
1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series)
2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。
3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式：
SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）注：FM/TM取值方法见附表
4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值 二．Test Method 将电解电容接地端吸开串联一导线，直接用电流计探头测试该导 线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示： Irms 三．附表（FM&TM取值方法）：NCC公司产品为例 1.Multiplying Factors on KMG Series（radial lead type） Frequency Multipliers Temperature Multipliers 2. Multiplying Factors on KY Series Frequency Multipliers Temperature Multipliers 3. Multiplying Factors on KXG Series Frequency Multipliers Temperature Multipliers *Temperature multipliers shows the guide limits of the maximum available ripple current at each of the temperature,of which the life time at the rated maximum operating temperature is expected. 四．电解电容寿命评估测试方法 1.Calculation Formula: 电容寿命Life Time= Life(spec)×2(Ts-Tt)/10 Life(spec)：指spec中标明的寿命值 Ts：电容最高使用温度值 Tt：电容本体温度测试值 2.判定方法：以上计算得出之寿命值与整机MTBF目标值比较，若大于目标值则判定OK。 3.例如：SHARP机种C904 Life（spec）＝10000Hrs，Ts＝105℃，Tt＝52.6℃，。SHARP MTBF目标50000Hrs。 Life Time＝10000×2(105-52.6)/10=377917Hrs>50000Hrs OK 寿命计算公式 MTBF （平均间隔失效时间）预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F “电子设备之可靠性预估” 来 进行，此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217 的基 本版本将保持不变，只有失效率的资料会更新。在评估过程之前，应确定各元 器件的相关特性（如基本失效率、质量等级，环境等级等等）。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK- 217E.F计算，以25 C环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon 品牌的电解电容的寿命计算公式 L X=Lr X2【（T°-Tx）/1°】X2（A r s/Ao- A Tj/A） L X预测寿命（Hr）, Lr：制造商承诺的在最高工作温度（To）及额定纹波电流（Io）下的寿命， To：最高工作温度一105C或85C, Tx:实际外壳温度（C）, △Ts：额定纹波电流（Io）下的电解电容中心温升「C）, △Tj:实际纹波电流（lx）下的电解电容中心温升（C）, A: A= 10 —0.25XZTj,（0 Io：额定的纹波电流值（Arms）, R:电解电容的等效串连阻抗（Q）, S:电解电容的表面积（cm2）, S=dDX（D+ 4L）/4 , B：热辐射常数，一般取3= 2.3 X1O-3XS0.2, D:电解电容的截面积的直径（cm）, L:电解电容的高度（cm）, nichicon品牌的电解电容的寿命计算公式 2 L X= Lr X2【（To-Tx）/10] x21-（Ix/Io ）/K, K:温升加速系数，二10—6X（Tx—75 C）/30 （Tx W75C 时，K 值 取 10） 其余字符的表达含意同上。 其余品牌的电解电容的寿命计算公式 2 b= L r X2【（To-Tx）/10]眾1-（Ix/Io ） ] XZTo/10 △To：最高工作温度下的电解电容中心容许温升（取△T o= 5C）, K= 2,纹波电流允许的范围内；K= 4,超过纹波电流允许的范围时。 1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。 4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引岀端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况； 且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引岀端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引岀端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%勺误差范围），其损耗角 正切值tan 9 （即D值）大小是否符合国家标准（电解电容器tan 9 0.25 ）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按POWE!键开启测试仪的工作电压； 按LCR键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。 5.3按UP'与DOWN!选择测试量程（疗、nF、pF），按FREQ键选择测试频率（100HZ 120HZ 1KHZ，可根据厂商提供的技术参数来选择所需的测试频率，本试验选择100HZ'。 电解电容寿命分析： 以下均为简要说明，如有不同看法，请直接点评，同时也为众多LED电源制造商找到一个长寿命的理由。哪些地方不对，请多指教！ 我们说一个电解的额定寿命多少小时，都是在其额定参数相同的工作环境下的实际寿命。同时也是设计寿命。 主要影响电解电容寿命的因素有以下几点：环境温度、电压、纹波电流、频率。 1、频率，首先请断定，使用的电解电容为高频电解电容。保证在频率一项不影响您电源的实际工作频率。 2、纹波电流：这个参数在电解规格书里可以查到额定的纹波电流，按照电源本身的纹波电流来选用合适的电解。 以上2项要考虑参数的余量，一般按照1.5倍计算足以。 下面是影响寿命的主要参数 3、环境温度：按照目前最普遍的电容寿命估算方法，实际工作温度比电容额定温度低10度，寿命增加1倍的理论。 额定温度105度，而实测温度为65度105-65=40度也就增加4倍。我们选用额定1万小时的电解电容，即95度时2万小时，85度时4万小时，75度时 8万小时，65度时16万小时，这16万小时暂时先记在这里。 4、工作电压：我们选用的电解额定为63V，实际工作37.2V，我们可以肯定寿命比额定要长，至于长了多少，我们先不管。 以上参数均为我公司的电解选用原则。 再分析一下电解电容的性能衰减特性。 我们说的一个电解电容的寿命结束了，其实并不是所有功能全部失效，而是开始衰减，直到满足不了电解在电路中所起到的作用。那么我们就要看电解在实际电路中所起到的作用，我先说2种用途，1是在PFC电路中，一个是在电源输出端做滤波使用，当电解性能衰减时，PF值会降低，但是即使降低到0.5（不加PFC电路），电源也是一样在工作，输出电流和电压丝毫不会受到影响。而做在输出端作为处理纹波的情况也是一样，只是输出纹波不断增大而已，而这个纹波对LED的确有很大影响，但是绝对不会立刻使LED失效。 所以，综上说述，我们做电源的要做到以下2点： 1、选用正品知名品牌的电解电容 2、设计电路时，充分考虑实际工作参数与电解参数的余量（转载） 电解电容器的耐压测试方法 电解电容器耐压测试及应用 电容的耐压，表示电容在一定条件下连续使用所能承受的电压。如果加在电容上的工作电压超过额定电压，电容内部的绝缘介质就有可能被击穿，造成极片间短路或严重漏电。因此，电容的工作电压不能大于其额定耐压，以保证电路可靠工作。 对于电解电容器，漏电流是性能指标中重要的一项。电解电容的漏电流与电压的关系密切，漏电流随工作电压的增高而增大。当工作电压接近阳极的赋能电压时，漏电流会急剧上升。通过测试电解电容的漏电电流，可以推算出它的极限耐压和额定耐压，对于电路中电容耐压的取值，有直接的参考意义。 根据这个原理，笔者设计并制作了～款电容耐压测试仪，其线路简单、成本低廉、制作容易，较好地解决了业余条件下电容耐压测试的问题。 变压器T1和T2型号相同，背靠背对接，提供高低压两组电源，并起到隔离作用。低压的经整流滤波后，由R1、DWl、Q1、Ral～Ral 1组成电流可调的恒流源。高压的经整流滤波后由Rbl～RblO、DW2分压，Q2输出可调的直流电压。使用时选择合适的电压Uc和电流Jc，将被测电容接到Cxa、Cxb两点上，此时会看到电压表指针缓慢偏转，达到一定的位置后静止，指针所指的电压即为该电容在漏电电流为lc时所承受的耐压。 波段开关K3、K4（各单挡11位）分别是测试电压和电流（即漏电流）选择开关，其测试量程如表1所示。表2为测试电路中的元件清单。 一、测试电路的使用方法 1.将测试电压调到比电容额定电压高一些的挡位。如测试35V的申容。可将挡位放到64V，测试50v的电容，可将挡位放到64M或96V.挡位高一些对测试结果影响不大，只是挡位越高，三极管Q1的功耗相应会大一些。 2.选择合适的测试电流。测试电流应根据电容容量来选择，容量越大测试电流也越大。对于4700μF以上的电容，可选择大于10mA的测试电流；对于1000～4700μF的电，容，可选择5mA左右的测试电流：对于10μF以下的电容，可选择0.2～1mA的测试电流。 3.红色鳄鱼夹接电容正极，黑色鳄鱼夹接电容负极。接好后看到电压表指针先匀速缓慢偏转。正常情况下偏转位置应超过额定电压，当达到某一值时其指针偏转变慢，并且越来越慢，最终静止下来，此时电容的漏电流等于Q1集电极的恒流电流，电压表所指示的电压，为此电容在漏电电流为Ic时所承受的耐压，可粗略认为是该电容的极限耐压。 4.测试完毕后将开关K2闭合，待电容放电后取下。 表3是利用附图的测试电路测量的部分电解电容器的产品实例。 二、测试经验总结 1.电容容量越大，测试电流（漏电流）也应相应变大。 国产的铝电解电容器，在额定电压6.3～450V，标称容量10～680μF时，漏电流可按下列公式计算：I≤（KxCxU）／1000公式中：I为漏电流（mA）；K为系数（20℃±5℃时，K=O.03）；U为额定工作电压（V）；C为标称容量（μF）； 2.由于电解电容器只能单向工作，如将电解电容正负端接反测试，在5mA电流下测试其电压会极低，大约只有4V 左右。 3.长期不用的电解电容器，由于氧化膜的分解，容量、耐压都有一定的衰减，在第一次使用时，应先加低压（1／2额定耐压）老化一段时间（等效电解电容器的赋能）。 4.同样的容量和耐压的电解电容器，其体积较大、分量较重的一般耐压性能更好些；同样的容量和耐压的电解电容器，其相同的测试电流，电压指针偏转快的，漏电流较小。 5.正品电解电容极限耐压一般为其额定电压的120％左右。 6.当工作电压高于额定电压时，电容就较容易击穿。因此选用电解电容时，应使额定电压高于实际工作电压，并要预留一定的余量，以应付电压的波动。一般情况下，额定电压应高于实际工作电压的10％～20％，对于工作电压稳定性较差的电路，可酌情预留更大的余量。 7.使用本电路测试电解电容器，不会造成电容的损坏。 三、测试电路的改进 1.由于没有购买到合适的电压表头，DC250V以上挡不能指示。如果能够换成DC320v表头就比较理想。表头量程也不宜太大，否则会降低分辨率，用这样的表头去测试低耐压电容时，会造成读数偏差太大。 2.为了取得更准确的测试电压，可将Rbl～Rbl0分压电阻换成相应稳压值的稳压管（加限流电阻）或多圈精密可调电阻。 3.V1若换成数字式电压表，电压读数将更加直观、精确。不过需另外加装一组DC5v浮动电源。 铝电解电容的寿命 电源产品中经常用到铝电解电容，他的寿命往往决定了整个产品的寿命。因此，了解如何计算铝电解电容的寿命很有必要。下面将我的一些心得整理出来，供大家参考。希望有助于提高国人的知识水平。说白了很简单，只不过很多人找不到相关的资料而已。同时也希望学校的教材中能够近早讲解相关知识。我尽量少翻译，因为我的语言能力及相关的专业术语还不行。仅供参考。 Chapter 1铝电解电容的特性 1.1 Circuit model （等效模型） The following circuit models the al uminium electrolytic capacitor’s normal operation as well as the over voltage and reverse voltage behavior. （此模型包含正常运行，过压，反压时的特性） C A C c R P ESR L D = Anode capacitance (阳极电容) = Cathode capacitance(阴极电容) = Parallel resistance, due to dielectric (并联电阻) = Series resistance, as a result of connections, paper, electrolyte, ect. 等效串联电阻= Winding inductance and connections 等效串联电感 = Over and reverse voltage 等效稳压管 The capacitance Ca and Cc are the capacitance of the capacitor and is frequency and temperature depended. （Ca and Cc，它的容量是频率及温度的函数） The resistance ESR is the equivalent series resistance which is frequency and temperature depended. It also increases with the rated voltage. （ESR是频率及温度的函数，随着额定电压的增加而增加） The inductance L is the equivalen t series inductance, and it’s independent for both frequency and temperature. It increases with terminal spacing. （L是频率及温度的函数） The resistance Rp is the equivalent parallel resistance and accounts for leakage current in the capacitor. It decreases with increasing the capacitance, temperature and voltage and it increases with time. （Rp的大小决定了漏电流的大小，随着容量温度电压的增加而降低，随着使用时间的延长而增加） The zener diode D models the over voltage and reverse voltage behavior. Application of over voltage on the order of 50 V beyond the cap acitor’s surge voltage rating causes high。（D模拟过压及加反向电压时特性）Leakage current and a constant voltage-operating mode quite like the reverse conduction of a zener diode. Applications of reverse voltage much beyond 1.5 V causes high leakage current quite like the forward conduction of a diode. Neither of these operating modes can be maintained for long because hydrogen gas is produced, and the pressure built up will cause failure. （加到电容两端的反向电压不能大于1.5V） 1.2 Capacitance （电容的容量） The rated capacitance is the nominal capacitance and it is specified at 120 Hz and a temperature of 25°C. Capacitance is a measure of the energy storage capability of a capacitor at a given voltage. （额定容量：标称电压，120Hz, 25°C时测量）。 The capacitance decreases under load conditions and increases under no load conditions over time. When Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life Time Evaluation From：郭雪松 Date：Oct-27-04 一．SPEC 1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series) 2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。 3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）注：FM/TM取值方法见附表 4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值 线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示： Irms 三．附表（FM&TM取值方法）：NCC公司产品为例 1.Multiplying Factors on KMG Series（radial lead type） Frequency Multipliers Temperature Multipliers 2. Multiplying Factors on KY Series Frequency Multipliers 寿命计算式 寿命计算式 寿命计算式 如何测试电容器质量的好坏？ 在没有特殊仪表仪器的条件下，电容器的好坏和质量高低可以用万用表电阻档进行检测，并加以判断。容量大（1μF以上）的固定电容器可用万用表的电阻档（R×1000）测量电容器两电极，表针应向阻值小的方向摆动，然后慢慢回摆至∞附近。接着交换测试棒再试一次，看表针的摆动情况，摆幅越大，表明电容器的电容量越大。若测试棒一直碰触电容器引线，表针应指在∞附近，否则，表明该电容器有漏电现象，其电阻值越小，说明漏电量越大，则电容器质量差;如在测量时表针根本不动，表明此电容器已失效或断路;如果表针摆动，但不能回到起始点，则表明电容器漏电量较大，其质量不佳。 压力表对于容量较小的电容器，用万用表来测量往往看不出表针摆动，此时，可以借助一个外加直流电压和用万用表直流电压档进行测量，其方法如图1所示，即把万用表调到相应的直流电压档，负（黑）测试棒接直流电源负极，正（红）测试棒接被测的电容器一端，另一端接电源正极。 一只性能良好的电容器在接通电源的瞬间，万用表的表针应有较大摆幅;电容器的容量越大，其表针的摆幅也越大，摆动后，表针能逐渐返回零位。如果电容器在电源接通的瞬间，万用表的指针不摆动，则说明电容器失效或断路;若表针一直指示电源电压而不作摆动，表明电容器已被击穿短路;若表针摆动正常，但不返回零位，说明电容器有漏电现象，所指示的电压数值越高，表明漏电量越大。需要指出的是：测量容量小的电容器所用的辅助直流电压不能超过被测电容器的耐压，以免因测量而造成电容器击穿损坏。要想准确测量电容器的容量，需要采用电容电桥或Q表。上述的简易检测方法，只能粗略判断压力表电容器的好坏。 方法一：指针式万用表测量。 1、用万用表电阻档检查电解电容器的好坏 电解电容器的两根引线有正、负之分，在检查它的好坏时，对耐压较低的电解电容器(6V或 l0V)，电阻档应放在R×100或 R×1Ｋ档，把红表笔接电容器的负端，黑表笔接正端，这时万用表指针将摆动，然后恢复到零位或零位附近。这样的电解电容器是好的。电解电容器的容量越大，充电时间越长，指针摆动得也越慢。 2、用万用表判断电解电容器的正、负引线 一些耐压较低的电解电容器，如果正、负引线标志不清时，可根据它的正接时漏电电流小(电阻值大)，反接时漏电电流大的特性来判断。具体方法是：用红、黑表笔接触电容器的 电解电容器测试方法详解 1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于本公司IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 所需工具及其规格型号如表一所示： 表一（工具规格型号） 品名规格/型号数量品名规格/型号数量 调压器0V～450V/三相1台电流表UNI-T 1台 万用表FLUKE-117C 1台游标卡尺mm/inch 1把电桥测试仪Zen tech 1台双综示波器LM620C型1台高低温交变湿 1台温度计1支热试验箱 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引出端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4 检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况；且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引出端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引出端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6 检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%的误差范围），其损耗角正切值tanθ(即D值)大小是否符合国家标准（电解电容器tanθ≤0.25）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按“POWER”键开启测试仪的工作电压；按“LCR”键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。 电解电容寿命分析 像其它电子器件应用一样 , 电解电容同样遵循一种被称为“Bathtub Curve”的失效率曲线。 其表征的是一种普遍的器件（设备）失效率趋势。但在实际应用中，电解电容的设计可靠性一般以其实际应用中的期望寿命（ Expected Life ）作为参考。这种期望寿命表达的是一种磨损失效（ wear-our failure ）。如下图所示，在利用威布尔概率纸（ Weibull Probability Paper ）对电解电容的失效率进行分析时可看到在某一使用期后其累进失效率曲线 (Accumulated Fallure Rate) 斜率要远大于 1 ，这说明了电解电容的失效模式其实为磨损失效所致。 影响电解电容寿命的因素可分为两大部分： 1) 电容本身之特性。其中包括制造材料（极片、电解液、封口等）选择及配方，制造工艺及技术（封口方式、散热技术等）。 2) 电容设计应用环境（环境温度、散热方式、电压电流参数等）。 电容器件一旦选定，寿命计算其实可归结为自身损耗及热阻参数的求取过程。 1 、寿命评估方式 电解电容生命终结一般定义为电容量 C 、漏电流（ I L）、损耗角（ tan δ）这三个关键参数之一的衰退超出一定范围的时刻。在众多的寿命影响因素中，温升是最关键的一个。而温升又是使用损耗的表现，故额定寿命测试往往被定为“在最大工作温度条件下（常见的有 85degC 及 105degC ），对电容施以一定的 DC 及 AC 纹波后，电容关键参数电容量 C 、漏电流（ IL ）、损耗角（ tan ）的衰竭曲线”。如下图所示： 2 、环境温度与寿命的关系 一般地（并非绝对），当电容在最大允许工作环境温度以下工作时（一般最低到 + 40degC 的温度范围），电解电容的期望寿命可以根据阿列纽斯理论（ Arrhenius theory ）进行计算。该理论认为电容之寿命会随温度每十摄氏度的上升而减半（每上升十摄氏度将在原基础上衰减一半）。从而可以得到如下寿命曲线以及用于计算寿命的环境温度函数 f(T )： 环境温度函数 f(T ) ： 在一些纹波电流很小以致其在 ESR 上损耗引起的温升远远小于环境温度的作用时（例如与几乎无纹波的 DC 电源并联使用），即可认为电容器里面的热点温度与环境温度相等。一般可以按下式进行寿命计算： L OP=LoXf(t) 1 影响电解电容寿命的因素 电解电容的寿命取决于其内部温度。因此，电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度，电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应用者来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。 2 电解电容的非正常失效 一些因素会引起电解电容失效，如极低的温度，电容温升（焊接温度，环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。 电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。 电容器在过压状态下容易被击穿。电解电容的电压选择一般进行二级降额，降到额定值的80％使用较为合理。 3 寿命影响因素分析 除了非正常的失效，电解电容的寿命与温度有指数级的关系。因使用非固态电解液，电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速度，由此导致的电气性能降低。这些参数包括电容的容值，漏电流和等效串联电阻，影响电解电容寿命的几个直接因素：纹波电流(IRMS)和等效串联电阻值（ESR）、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）。电容内部温度最高的点，叫热点温度（Th）。热点温度值是影响电容工作寿命的主要因素。而下列因素又决定了热点温度值实际应用中的外界温度（环境温度Ta）, 从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）和由交流电流引起的能量损耗（PLOSS）。电容的内部温升与能量损耗成线形关系。 电容充放电时，电流在流过电阻时会引起能量损耗，电压的变化在通过电介质时也会引起能量损耗，再加上漏电流造成的能量损耗，所有的这些损耗导致的结果是电容内部温度升高。 电解液通过密封垫的蒸发决定了长寿命的电解电容工作时间。当电容的电解液蒸发到一定程度，电容将最终失效（这个结果会因内部温升而加速）。同时存放的时间越长，质量下降的比例越大。 电容寿命计算方法: Lx＝L0(或者LR)*KT*KR1(或者KR2)*Kv Lx:电容预期寿命 L0/LR:电容加速寿命,可以查阅电容规格书.(如果资料提供在最高温度下的数据(如2000小时),则用L0,后面对应KR1;如果资料提供最高温度、施加可允许最大文波电流下的数据,则用LR,后面对应KR2) KT:环境温度影响系数(每升高10度,寿命降低一半) KT等于2的(T0-Tx)/10次方(公式不好编辑,这样写大家应该能明白) T0:电容最高工作温度(85或105) Tx:电容实际工作温度 KR1/KR2:纹波电流影响系数. KR1与L0对应,等于2的-T/5次方.T:纹波电流所引起的电容内部温升 KR2与LR对应,等于2的(Tm-T)/5次方,Tm:施加最大电容允许文波电流所引起的电 电解电容测试操作 测试操作时先用两表笔任意麓碰电容的两引脚然后调换表笔再碰一次如果电容是好的万用表指针会向右摆动一下随即向左迅速返回无穷大位置。电容量越大指针摆动幅度越大如果反复调换表笔触碰电容两引脚万用表指针始终不向右摆动说明该电容的容量已低于或者已经消失。NXP代理商测量中若指针向右摆动后不能再向左回到无穷大位置说明电容漏电或已经击穿短路测试时要注意为了观察到指针向右摆动的情况应反复调换表笔触碰电容器两引脚进行测量直到确认电容有无充电现象为止。 在采用上述三种方法进行测试时都应注意正确操作不要用手指同时接触被测电容的两个引脚否则人体电阻将影响测试的准确性容易造成误判。特别是使用万用表的高阻挡进行测量时若手指同时触到电容两引脚或两表笔的金属部分将使指针回不到无穷大的位置给测试者造成错觉误认为被测电容漏电。TI代理效字万用表测量将电容的两脚插人数字万用表的。插座内将数字万用衰置于相应的挡位即可。电电容的检舅电解电容既可以用数字万用表测量也可能用指针万用衷测量用敷字万用表测量电解电容时只需将电容的两脚插人数字万用表的。插座内将数字万用表置于相应的挡位即可。由于散字万用表电容测量挡量程有限般最大只能测量因此散字万用表只能对部分电解电容进行测量。 下面重点说明用指针万用表测量电解电容的方法和技巧。挡位的选择电解电容的容量较一般无极性电容大得多所以测量时应针对不同容量选用合适的量程根据经验一般情况下—的电容可用挡测量大于的电容可用挡测量测量漏电阻将万用表红表笔接咆解电容的负极黑表笔接正极在刚接触的瞬间万用表指针即向右偏转较大幅度对于同一电阻挡容量越大摆幅越大接着逐渐向左回转直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻。此值越大说明漏电流越小电容性能越好然后将红、黑表笔对调万用表指针将重复上述摆动现象。但此时所测阻值为电解电容的反向漏电阻此值略小于正向漏电阻。贴片钽电容即反向漏电流比正向漏电流要大实际使用经验表明电解电容的漏电阻一般应在几百以上否则将不能正常工作。在测试中若正向、反向均元充电的现象即表针不动则说明容量消失或内部断路如果所测阻值很小或为零说明电容嗣电大或已被击穿损坏不能再使用。极性判别对于正、负极标志不明的电謦电容器可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意潮一下电阻记住其大小然后交换表笔再测出一个阻值两次测量中阻值大的那一次便是正向接法即黑表笔接的是正撅红表笔接的是负极。 检测大容量电解电容器的漏电阻用万用表检测电解电容器的漏电阻是利用表内的电池给电解电容充电的原理进行的。一旦将万用表电阻挡位确定下来充电的时间长短便取决于电容的容量大小对于同一咆阻挡而言容量越大充电时间越长例如选用挡测量一只的电解电容待其充完电显示出漏电阻约需左右显然时间过长不太实用但是万用表的不同电阻挡的内阻是不一样的。电阻挡位越高内阻越大电阻挡位越低内阻越小一般万用表的挡的内阻仅是挡的千分之一利用万用表这一特点采用变换电阻挡位的方法是可以比较快速地将大容量电解电容嚣的电阻测出的。钽电容具体操作方法是先使用或低阻挡视容量而定进行测量使电容器很快充足电指针迅速向左回旋到无穷大位置。这时再拨到挡若指针停在无穷大处说明罱电阻极小用挡已经测不出来若指针又缓慢向右摆动最后停在某一刻度上此时的读数即是被测电解电容的电阻值。wxq$# 寿命计算公式MTBF（平均间隔失效时间）预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F“电子设备之可靠性预估”来 进行，此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217的 基本版本将保持不变，只有失效率的资料会更新。在评估过程之前，应确 定各元器件的相关特性（如基本失效率、质量等级，环境等级等等）。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK-217E.F 计算，以25℃环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon品牌的电解电容的寿命计算公式 L X＝Lr×2[(To-Tx)/10]×2(ΔTs/Ao-ΔTj/A)， L X：预测寿命（Hr）， Lr：制造商承诺的在最高工作温度（To）及额定纹波电流（Io）下的寿命， To：最高工作温度—105℃或85℃， Tx：实际外壳温度（℃）， ΔTs：额定纹波电流（Io）下的电解电容中心温升（℃）， ΔTj：实际纹波电流（Ix）下的电解电容中心温升（℃）， A：A＝10－0.25×ΔTj，（0≤ΔTj≤20） Ao：Ao＝10－0.25×ΔTs， 其中 ΔTs＝α×ΔTco＝α×Io2×R/（β×S）， ΔTj＝α×ΔTcx＝α×Ix2×R/（β×S）， ΔTco：额定纹波电流（Io）下的电解电容外壳温升（℃）， ΔTcx：实际纹波电流（Ix）下的电解电容外壳温升（℃）， α：电解电容中心温升与外壳温升的比例系数， Ix：纹波电流的实际测量值（Arms）， Io：额定的纹波电流值（Arms）， R：电解电容的等效串连阻抗（Ω）， S：电解电容的表面积（cm2），S=πD×（D＋4L）/4， 电容的测量 万用表检测电容器 万用表--检测电容器 电容器是一种最为常用的电子元件。电容器的外形及电路符号如图所示。 电容器的通用文字符号为“C”。电容器主要由金属电极、介质层和电极引线组成，两电极是相互绝缘的。因此，它具有“隔直流通交流”的基本性能。 用数字万用表检测电容器，可按以下方法进行。 一、用电容档直接检测 某些数字万用表具有测量电容的功能，其量程分为2000p、20n、200n、2μ和20μ五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的Cx插孔，选取适当的量程后就可读取显示数据。 2000p档，宜于测量小于2000pF的电容；20n档，宜于测量2000pF至20nF之间的电容；200n档，宜于测量20nF至200nF之间的电容；2μ档，宜于测量200nF 至2μF之间的电容；20μ档，宜于测量2μF至20μF之间的电容。 经验证明，有些型号的数字万用表（例如DT890B＋）在测量50pF以下的小容量电容器时误差较大，测量20pF以下电容几乎没有参考价值。此时可采用串联法测量小值电容。方法是：先找一只220pF左右的电容，用数字万用表测出其实际容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2，则两者之差（C1－C2）即是待测小电容的容量。用此法测量1～20pF的小容量电容很准确。 二、用电阻档检测 实践证明，利用数字万用表也可观察电容器的充电过程，这实际上是以离散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒，则在观察电容器的充电过程中，每秒钟即可看到n个彼此独立且依次增大的读数。根据数字万用表的这一显示特点，可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。下面介绍的是使用数字万用表电阻档检测电容器的方法，对于未设置电容档的仪表很有实用价值。此方法适用于测量0.1μF～几千微法的大容量电容器。 1．测量操作方法 如图5-11（a）所示，将数字万用表拨至合适的电阻档，红表笔和黑表笔分别接触被测电容器Cx的两极，这时显示值将从“000”开始逐渐增加，直至显示溢出符号“1”。若始终显示“000”，说明电容器内部短路；若始终显示溢出，则可能时电容器内部极间开路，也可能时所选择的电阻档不合适。检查电解电容器时需要注意，红表笔（带正电）接电容器正极，黑表笔接电容器负极。 2．测量原理 用电阻档测量电容器的测量原理如图5-11（b）所示。测量时，正电源经过标准电阻R0向被测电容器Cx充电，刚开始充电的瞬间，因为Vc ＝0，所以显示“000”。随着Vc 逐渐升高，显示值随之增大。当Vc ＝2VR 时，仪表开始显示溢出符号“1”。充电时间t为显示值从“000”变化到溢出所需要的时间，该段时间间隔可用石英表测出。 Q/WJBZ 电解电容试验标准 宁波伟吉电力科技有限公司发布 前言 本试验标准由宁波伟吉电力科技有限公司质量部提出本试验标准由宁波伟吉电力科技有限公司质量部归口本试验标准起草部门：质量部、研发部、办公室 本试验标准主要起草人： 电解电容试验标准 1 范围 本试验标准规定了宁波伟吉电力有限公司对电解电容（包括铝电解电容、钽电解电容）的使用条件、电气性能、机械性能及环境性能等方面的技术要求和试验项目，规定了电解电容的验收标准。 本试验标准适用于本公司用电解电容的验收、定期确认、全性能检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423.18 电工电子产品环境试验第2部分：试验试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液） GB/T 2423.28-2005 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验T：锡焊 GB/T 2423.32-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ta 润湿称量法可焊性 GB/T 2471-1995 电阻器和电容器优先数系 GB/T 2693-2001 电子设备用固定电容器第1部分：总规范 GB/T 5993-2003 电子设备用固定电容器第4部分：固体和非固体电解质铝电容器 GB/T 17215.211-2006 交流电测量设备通用要求、试验和试验条件第11部分：测量设备 GB/T2828.1 计数抽样检验程序第1部分按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 3 检验工具 高低温交变湿热试验箱 盐雾试验箱 游标卡尺 LCR测试仪 漏电流测试仪 万用表 4 技术要求 铝电解电容器与温度之间的关系 BIT 销售经理郑淋先生 现如今市场上铝电解电容器的温度标准有85度、105度、125度、130度等几种，很多工程师的选择的时候不是很在意这个问题，所以就会导致很多时候电容没用多长时间就出问题。 铝电解电容器作为电子产品的重要部件，在电路中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与整体产品的寿命息息相关。当电路中铝电解电容器发生损坏，特别是铝电解电容器爆炸，电解液外溢时，那到底是电容器的质量出问题还是整体线路设计不合理呢？了解铝电解电容器的寿命与温度之前的关系，能为电子工程师提供一些判断依据。 阿列纽斯方程是用来描述化学物质反应速率随温度变化关系的经验公式。电解电容内部是由金属铝等和电解液等化学物质组成的,所以电解电容的寿命与阿列纽斯方程密切相关。 阿列纽斯方程公式：k=Ae－Ea/RT或lnk=lnA—Ea／RT(作图法) K化学反应速率, R为摩尔气体常量， T为热力学温度， Ea 为表观活化能， A 为频率因子 根据阿列纽斯方程可知,温度升高，化学反应速率（寿命消耗）增大，一般来说，环境温度每升高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，所以,环境温度是影响电解电容寿命的重要因素 根据阿列纽斯方程结论可知，铝电解电容器使用寿命与温度之间的计算公式如下 L=L 0×2T0?T110 L:环境温度为T1时铝电解电容器的使用寿命，单位：H L 0：额定寿命，单位：H T 0：额定最高使用温度，单位：℃ T 1：环境温度，单位：℃ 举例说明：如果产品的额定温度为85度，2000小时的额定寿命，那么如果环境温度在55度时，铝电解电容器的使用寿命则为16000小时（约1.8年），那换成BIT 的铝电解电容器呢，那么同样是85度的产品，那使用寿命则为24000小时（约2.7年）， 电解电容检测方法 一、电解电容的检测 １．脱离线路时检测 采用万用表Ｒ×１ｋ挡，在检测前，先将电解电容的两根引脚相碰，以便放掉电容内残余的电荷。当表笔刚接通时，表针向右偏转一个角度，然后表针缓慢地向左回转，最后表针停下。表针停下来指示的阻值为该电容的漏电电阻，此阻值愈大愈好，最好应接近无穷大处。如果漏电电阻只有几十千欧，说明这一电解电容漏电严重。表针向右摆动的角度越大（表针还应该向左回摆），说明这一电解电容的电容量也越大，反之说明容量越小 ２．线路上直接检测 主要是检测它是否已开路或已击穿这两种明显故障，而对漏电故障由于受外电路的影响一般是测不准的。用万用表Ｒ×１挡，电路断开后，先放掉残存在电容器内的电荷。测量时若表针向右偏转，说明电解电容内部断路。如果表针向右偏转后所指示的阻值很小（接近短路），说明电容器严重漏电或已击穿。如果表针向右偏后无回转，但所指示的阻值不很小，说明电容开路的可能很大，应脱开电路后进一步检测。 ３．线路上通电状态时检测 若怀疑电解电容只在通电状态下才存在击穿故障，可以给电路通电，然后用万用表直流挡测量该电容器两端的直流电压，如果电压很低或为０Ｖ，则是该电容器已击穿。 对于电解电容的正、负极标志不清楚的，必须先判别出它的正、负极。对换万用表笔测两次，以漏电大（电阻值小）的一次为准，黑表笔所接一脚为负极，另一脚为正极。 二、电解电容的 １．要尽可能地选用原型号电解电容器。 ２．一般电解电容的电容偏差大些，不会严重影响电路的正常工作，所以可以取电容量略大一些或略小一些电容器代替。但在分频电路、Ｓ校正电路、振荡回路及延时回路中不行，电容量应和计算要求的尽量一致。在一些滤波网络中，电解电容的容量也要求非常准确，其误差应小于±０．３％～０．５％。 ３．耐压要求必须满足，选用的耐压值应等于或大于原来的值。 ４．无极性电容一般应用无极性电容来代替，实在无办法到时可用两只容量大MTBF寿命计算公式
电解电容测试指导书
电解电容寿命分析
铝电解电容的耐压测试方法
铝电解电容的寿命
电解电容纹波及寿命测试方法
铝电解电容寿命计算公式
改版
铝电容器 推定寿命计算式
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寿命计算式 目录
? 寿命计算式
A) DC加载保证品 B) 纹波电流加载保证品 C) 螺丝端子型(额定电压350V以上) 螺丝端子型(额定电压 以上) D) 导电性高分子电容器
? 温度测定方法
A) 周围温度测定方法 B) 单元中心发热温度测定方法 1) 单元中心温度测定 2) 周围温度/电容器表面温度测定 3) 纹波电流测定 >>> 发热温度计算
注意事项
纹波电流频率修正系数与温度修正系数使用方法
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推定寿命计算式
A) DC加载保证品 ) 加载保 品
Lx L = Lo × 2
Tx ? To 10
×2
? ?T 5
Lx (hrs):推定寿命 Lo (hrs):保证寿命 Tx (℃):最大可能周围温度 To (℃):实际使用周围温度 ( ) 纹波电流发热温度 ⊿T (℃):纹波电流发热温度 <应用系列> 贴片型:全般 引钱型:SRM/SRE/KRE/SRA/KMA/SRG/KRG/SMQ/SMG/ 引钱型 SRM/SRE/KRE/SRA/KMA/SRG/KRG/SMQ/SMG/ SME-BP/KME-BP/LLA
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3如何测试电容器质量的好坏
电解电容器测试方法详解
电解电容寿命分析
电解电容寿命
电解电容测试操作
MTBF寿命计算公式
电解电容的测量方法
电解电容试验标准
铝电解电容器寿命与温度之间的关系
电解电容检测方法