日本电解电容使用寿命的分析和计算
电解电容使用寿命的分析和计算
1.1 阿列纽斯(ARRHENIUS).................................................................................................................................. 3 1.1.1 阿列纽斯方程........................................................................................................................................ 3 1.1.2 阿列纽斯结论........................................................................................................................................ 3
β散热系数（W/℃ Cm2）， S 电解电容的表面积（ cm2 ），R 电解电容等效阻抗（ESR Ω）
电解电容寿命分析
电解电容寿命分析电解电容寿命分析：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）。
电解电容寿命计算
电解电容寿命计算
电解电容是一种常见的电子元件，在电路中扮演着储存电荷和滤
波的重要角色。
然而，电解电容的使用寿命并不长久，经过长时间使
用后容易损坏，导致电路出现故障。
为了提高电容的使用寿命，需要
进行寿命计算并采取相应措施。
电解电容的寿命主要取决于两个因素：工作温度和应用电压。
下面我们将介绍如何进行电解电容寿命计算。
第一步是确定电容的工作温度和应用电压。
通常，电容的温度和
电压会在其产品规格书中给出。
如果规格书中没有给出，可以使用温
度计和万用表等测试仪器进行测量。
如果电容的实际工作温度和应用
电压超过了其规格书中的限制，可能会导致电容的寿命缩短。
第二步是根据电容的工作温度和应用电压计算其寿命。
电容的寿
命可以用以下公式表示：
T= A * exp(Ea/ (k * T))
其中，T表示电容的寿命，A是通过实验测定的电容寿命常数，
Ea是电解电容的活化能，k是玻尔兹曼常数，T是电容的工作温度。
根据以上公式，可以得出结论：随着电容工作温度升高，其寿命
将减少；而随着应用电压升高，其寿命也会减少。
因此，在使用电容时，要严格遵守其工作温度和电压的限制，以延长其使用寿命。
总之，电解电容的寿命计算是非常重要的。
了解电容的使用寿命，可以帮助我们更好地进行电路设计和电子元件的选择，从而保证电路
的可靠性和稳定性。
希望以上介绍能对大家有所帮助。
电解电容使用寿命计算
电解电容使用寿命
影响电解电容寿命的因素有很多种，比如电解液的类型、工作状态、封装规格和使用环境等等，计算电容寿命公式:Lx＝L0*KT*KR1*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.
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
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
Kv:工作电压影响系数
康富松电解电容（KFSON）厂家生产的电容器产品系列众多，品种齐全；产品包括：长寿命电解电容器、高频低阻电解电容、UPS 专用电解电容，LED专用电解电容器等，康富松产品被广泛用于LED驱动电源、UPS电源、工业控制设备等各大领域。
如何计算电解电容使用寿命
如何计算电解电容使用寿命
作为电子产品的重要部件电解电容，在开关电源中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与开关电源的寿命息息相关。
在大量的生产实践与理论探讨中，当开关电源中电容发生损坏，特别是电解电容冒顶，电解液外溢时，电源厂家怀疑电容质量有问题，而电容厂家说电源设计不当，双方争执不下。
以下就电解电容的使用寿命和使用安全作些分析,给电子工程师提供一些判断依据。
1、阿列纽斯(Arrhenius)
1.1 阿列纽斯方程
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
1.2 阿列纽斯结论
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。
2、电解电容使用寿命分析
1)公式:
根据阿列纽斯方程结论可知，电解电容使用寿命计算公式如下：。
电解电容寿命计算方法
电解电容寿命计算方法寿命估算(Life Expectancy)：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。
Lx=Lo*2(To-Ta)/10Lx=实际工作寿命Lo=保证寿命To=最高工作温度(85℃or105℃)Ta= 电容器实际工作周围温度Example：规范值105℃/1000Hrs65℃寿命推估：Lx=1000*2(105-65)/10实际工作寿命：16000Hrs高温负荷寿命(Load Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap：试验前之值的20%以内tanδ：初期特性规格值的200%以下LC ：初期特性规格值以下高温放置寿命(Shelf Life)：将电解电容器在最高工作温度下，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap: 试验前之值的20%以内tanδ:初期特性规格值的200%以下LC:初期特性规格值以下高温充放电试验(Charge/Discharge Test)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经充电30秒后再放电330秒为一cycle，如此经1,000 cycles 后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的10%以内tanδ : 初期特性规格值的175%以下LC : 初期特性规格值以下纹波负荷试验(Ripple Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加直流电压及最大纹波电流（直流电压+最大涟波电压峰值=额定工作电压），经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的20%以内tanδ : 初期特性规格值的200%以下LC : 初期特性规格值以下常用电解电容公式容抗 : XC=1/(2πfC) 【Ω】感抗 : XL=2πfL 【Ω】阻抗: Z=√ESR2+(XL-XC)2 【Ω】纹波电流: IR=√(βA△T/ESR) 【mArms】功率 : P=I2ESR 【W】谐振频率 : fo=1/(2π√LC) 【Hz】。
电解电容_纹波_温度_寿命_计算
电解电容_纹波_温度_寿命_计算电解电容器是一种常见的电子元件，用于存储和释放电荷。
在实际应用中，电解电容器的性能参数包括电解电容、纹波电压、温度和寿命等。
1.电解电容电解电容是指电容器的额定值，单位是法拉(F)。
电解电容主要取决于电解液的种类和容量，以及电容器的结构和材料。
一般来说，电解电容越大，存储电荷的能力越强。
2.纹波电压纹波电压是指在交流电路中，电解电容器上的电压变化。
由于电解电容器的内部结构，它对交流信号的响应能力有限，会有一定程度的电压波动。
纹波电压越小，说明电解电容器对交流信号的滤波效果越好。
3.温度温度是电解电容器性能的重要影响因素之一、温度过高会导致电解液的蒸发、内阻上升，从而影响电解电容器的工作稳定性和寿命。
一般来说，电解电容器的温度范围应在指定范围内使用，过高或过低的温度都会对性能产生不良影响。
4.寿命电解电容器的寿命是指其可靠工作的时间。
电解电容器的寿命主要受电解液的腐蚀性和电容器的结构质量等因素影响。
一般来说，电解电容器具有一定的工作寿命，超过寿命后可能会出现容值下降、纹波电压增加等问题。
计算电解电容器的性能参数需要根据具体的电容器型号和规格，以及电路的设计要求进行分析和计算。
以下是一些常用的电解电容器的计算公式：1.电容器的纹波电压计算公式：纹波电压=(I*t)/(C*ΔV)其中，I是负载电流，t是纹波时间周期，C是电解电容容量，ΔV是纹波电压的标准值。
2.电解电容器的额定寿命计算公式：寿命=(T/ΔT)^k其中，T是电解电容器的工作温度，ΔT是电容器工作温度与最大允许温度的差值，k是材料系数。
在实际应用中，电解电容器的纹波和寿命通常是通过实验和测试得出的，也可以根据电解液种类和电容器的结构参数进行估算。
对于设计师来说，选用合适的电解电容器和合理的工作条件是确保电子设备正常工作和提高寿命的关键。
电解电容寿命测试报告
电解电容寿命测试报告背景介绍电解电容是一种常见的电子元件，用于储存电荷和平滑电压波动。
然而，电解电容的使用寿命是一个重要的考量因素。
本文将介绍电解电容寿命测试的步骤和结果。
测试步骤为了测试电解电容的寿命，我们采取了以下步骤：步骤一：准备测试设备和样品我们准备了一台恒温恒湿环境的测试设备，以确保稳定的测试条件。
选取了一组电解电容作为样品，确保样品之间的参数尽可能一致。
步骤二：测量电容初始参数在测试之前，我们使用万用表测量了每个电解电容的初始电容值、电阻值和漏电流。
这些参数将作为对比基准。
步骤三：施加恒定电压在恒温恒湿环境中，我们将恒定电压施加在电解电容上。
施加的电压与电容的额定电压相匹配。
步骤四：持续观察和记录数据我们持续观察每个电解电容的电容值、电阻值和漏电流，并定期记录这些数据。
观察周期根据测试要求进行设置。
步骤五：分析数据和绘制曲线在测试过程中，我们定期分析观察到的数据，并绘制电容值、电阻值和漏电流随时间的变化曲线。
通过分析曲线，我们可以了解电容的寿命情况。
步骤六：判定寿命终点根据数据分析和曲线观察，我们可以判定电解电容的寿命终点。
一般情况下，当电容值下降到额定值的一定百分比或漏电流超过一定阈值时，可以认为电解电容的寿命已经到达。
步骤七：总结和报告根据测试结果，我们对电解电容的寿命进行总结，并撰写测试报告，以便提供给相关工程师和决策者参考。
测试结果经过以上的测试步骤，我们得到了以下结果：•在恒定电压施加下，电容值随时间逐渐下降。
•电阻值随时间略微上升。
•漏电流随时间逐渐增加。
通过数据分析和曲线观察，我们判定电解电容的寿命终点为电容值下降到额定值的50%。
根据这个判定标准，样品A的寿命为1000小时，样品B的寿命为800小时，样品C的寿命为1200小时。
结论和建议根据测试结果，我们得出以下结论和建议：1.电解电容的寿命受到施加电压的影响，较高的电压会缩短寿命。
2.随着寿命的增加，电容值下降、电阻值上升和漏电流增加。
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2.弦波
3.合成
I2＝
t × f × Ipeak = 2
0.368 = 0.368 /1.414 = 0.260(A) = 260(mA) / 60(Hz) 2
∑ I
＝
rms
In2 = (260 × 0.3)2 + 3842 = 0.392(A) = 392(mA) /120(Hz)
4.发热
5.寿命
电解电容的行业规定，在额定温度 T0下，加上允许额定纹波电流 I 产生的最大发热△t≤5 deg℃
( ) 因此实际纹波电流为 Ir 时，电容器自身的发热是 ∆T＝∆t
I Ir
2
deg ℃
△t 为额定温度下加上额定纹波电流时电容器允许最大温升（deg℃）,
Ir 电容器额定纹波电流（Arms）,I 为（计算的）实际工作纹波电流（ Arms）
2)分析:根据公式(1)可知
当电解电容工作温度在最高使用温度工作时(即 T0=T)时,由公式(1)计算得到 电 解 电 容 最
小使用寿命为 L = L0 × 20 = L0 即等于额定寿命,比如 8000 小时，8000/8760=0.9 年。 当电解电容工作温度低于最高使用温度 10℃时,由公式(1)计算得到电解电容使用寿命为
5)放电电流 6)纹波电流
dU IDCpeak = C × dt DC IDCRMS = IDCpeak 2 × t DC × frectifier
IRMS =
I2 CRMS
×
I2 DCRMS
1.3.2 功率损耗计算
PNx = P1 + P2 + ... + Pn = I12 × R ESR1 + I22 × R ESR2 + ... + IR2 × R ESR
图1
1.3.1 纹波电流计算 1)电容容量
2×P Cmin = (Umax 2 − Umin 2 ) × frectifier
2)充电时间 3)放电时间 4)充电电流
arccos( Umin )
tC =
U max 2π × fmin
1 t DC = frectifier − t C
dU ICpeak = C × dtC ICRMS = ICpeak 2 × t C × frectifier
1.3.1 纹波电流计算........................................................................................................................................ 4 1.3.2 功率损耗计算........................................................................................................................................ 4 1.3.3 电解电容发热公式................................................................................................................................ 4 1.3.4 合成纹波电流计算................................................................................................................................ 4 1.3.5 额定工作温度........................................................................................................................................ 5 1.3.6 电解电容寿命计算................................................................................................................................ 5 1.4 举例................................................................................................................................................................ 5 1.5 结论................................................................................................................................................................ 5
(T0 -T0 -10o C)
L = L0 × 2 10oC = L0 × 21 = 2L0 即等于额定寿命的 2 倍,即 16000 小时,16000/8760=1.8264 年。
可见,电解电容使用寿命计算公式符合阿列纽斯方程结论
1.3 电解电容使用寿命计算
在电子产品中，影响电解电容寿命的因素有环境温度 T 和纹波电流 Irms 。 电容承担的负载功率与纹波电流成正比，负载越大，纹波电流越大(电解充放电越深)，内部氧化膜分 解时发热越厉害，修补时电解液消耗越多。见图 1 纹波电流越大引起的发热越大，所以纹波电流引起的发热在电解电容寿命计算中要考虑。
β散热系数（W/℃ Cm2）， S 电解电容的表面积（ cm2 ），R 电解电容等效阻抗（ESR Ω）
1.3.4 合成纹波电流计算 因为实际电路中,纹波电流包含有各种频率波形的纹波电流,所以对实际电路纹波电流的计算应
∑ ( ) 该由合成纹波电流
Irms
得到：
I
＝
rms
2
IN
1.3.5 额定工作温度
(105+ 5) − ( 55+ 20 )
L = L0 × 2 10o C
= 8000× 2
10
= 90509.6(h) = 10.3(年)
由上面例子计算可知,纹波电流对电解电容寿命的影响是非常大的,电路工程师在设计使用电解 电容时,不但要考虑电容工作的环境温度,还要考虑电路纹波电流对电解电容寿命带来的影响,尽可能 的延长电解电容的使用寿命。
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
1.1.2 阿列纽斯结论 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。
( ) ∆T＝∆t
I Ir
2
=
5
×
⎛ ⎜
392
⎞ ⎟
2
⎝ 195 ⎠
= 20 ℃
1)不考虑纹波电流的使用寿命
(T0 −T)
(105−55)
L = L0 × 2 10oC = 8000 × 2 10 = 256000(h) = 29.2(年)
2)考虑纹波电流的实际使用寿命
1.5 结论
(T0 +∆t)-(T+∆T)
1.1 阿列纽斯(ARRHENIUS).................................................................................................................................. 3 1.1.1 阿列纽斯方程........................................................................................................................................ 3 1.1.2 阿列纽斯结论........................................................................................................................................ 3
1.2 电解电容使用寿命分析................................................................................................................................ 3 1.3 电解电容使用寿命计算................................................................................................................................ 3
电解电容使用寿命的分析和计算
姚明君 2010 年 08 月 12 日
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目录
1 概述........................................................................................................................................................................ 3