铝电解电容器纹波电流计算公式
铝电解电容的纹波电流
铝电解电容的纹波电流铝电解电容是一种常见的电容器，它由铝箔作为正极和负极，以及介质层组成。
纹波电流是指在电容器中流动的交流电流中的纹波成分。
本文将以铝电解电容的纹波电流为主题，探讨其产生的原因以及对电容器性能的影响。
一、纹波电流的产生原因铝电解电容器用于直流电源滤波电路时，由于电源的输出电压存在纹波成分，即具有交流成分。
这是由于电源本身的波动以及其他因素导致的。
当直流电压波动时，电容器会通过电解液中的离子迁移来补偿电容器的极间电位差，从而产生纹波电流。
纹波电流的大小与电容器的容值、电源电压的纹波幅值以及电容器的等效串联电阻等因素有关。
二、纹波电流对电容器性能的影响1. 加热：纹波电流通过电容器的等效串联电阻会引起电容器发热。
长时间高纹波电流的作用下，电容器温度升高，可能导致电容器内部电解液的蒸发，从而降低电容器的寿命。
2. 寿命：高纹波电流会加速电解液中金属铝的氧化，从而缩短电容器的使用寿命。
3. 电容器容值：纹波电流会影响电容器的有效容值，使其减小。
这是因为纹波电流通过电容器时，会在电容器的电解液中产生电压降，从而降低电容器的有效工作电压范围。
4. 电源负载：纹波电流会对电源产生负载，可能导致电源输出电压的纹波增加。
三、减小纹波电流的方法1. 选择合适的电容器：对于需要滤波效果好的电路，应选择容值大、纹波电流小的电容器，如铝电解电容器的寿命长、纹波电流小的型号。
2. 并联电容器：可以通过在电路中并联多个电容器来减小纹波电流。
这是因为电容器并联时，总的纹波电流等于各个并联电容器的纹波电流之和。
3. 增加电容器的容值：增大电容器的容值可以降低纹波电流。
可以通过串联多个电容器或选择容值更大的电容器来实现。
4. 降低电源纹波幅值：可以通过使用更稳定的电源或增加滤波电路来降低电源输出的纹波幅值。
四、结语铝电解电容器的纹波电流是其应用中需要考虑的重要因素之一。
了解纹波电流产生的原因以及对电容器性能的影响，可以帮助我们选择合适的电容器并采取相应的措施来减小纹波电流。
电解电容纹波的测试,计算及判定_ 应用报告
一、前言：铝电解电容的工作状态及工作环境,是影响其寿命的主要因素。
在众多因素中，又以环境温度的高低和 Ripple Current 纹波电流的大小对电容寿命的影响最大。
所以在实际使用中，电解电容Ripple Current有否超规格，电解电容工作温度有否超标准值，是影响电容失效爆浆的最主要原因，特别是在整机测试未对电解电容寿命进行估算计算的情况下，电解电容Ripple Current 的测试，计算及判定，尤为重要。
二、标准测试:1、一次侧Bulk Cap.纹波电流说明：一次侧Bulk Cap.纹波电流通常由基本频率(低频率)和高频(开关频率)电流构成，因此在计算时，要通过合成公式，利用频率系数计算出其在指定频率下的合成有效值。
(如图1所示) R/C(Ripple Current) = Lowf(Low Freq.Current) +Hif(High Freq. Current)一次侧Bulk Cap.是指：一次侧主电解电容；Lowf 是指：低频纹波电流有效值； Hif 是指：高频纹波电流有效值。
图(1)2、二次侧Filter Cap.纹波电流说明：二次侧Filer Cap.纹波电流通常由高频电流构成。
R/C(Ripple Current) = Hif(High Freq. Current) 二次侧Filter Cap.是指二次侧滤波电解电容。
3、温度机种名称： 机种编号： 机种类别： 电路拓扑：输出规格：编写单位：应用类别：材料应用受控日期：201 年 月 日应用编号：AR500XbcEedDFf P应用描述： 电解电容纹波电流的测试，计算及判定Temperature Meas. = Cap. Case 实测值.-----------此处指电容壳温。
三、計算公式 :1、一次侧Bulk Cap.纹波计算：R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()()TFHifFLowf222/1/+R/C Stress：纹波电流计算压力值，F1=低频时的纹波系数(120Hz)，T= 纹波温度系数，F2=高频时的纹波系数(>10KHz)；2、二次侧Filter Cap.纹波计算:R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()TF Hif2/F2 =高频时的纹波系数(>10KHz)，T = 纹波温度系数；R/C Stress：纹波电流计算压力值。
铝电解电容的漏电流、纹波和寿命
图 漏电流的时间特性
图 漏电流的温度特性
图 漏电流的正向电压特性
如上图漏电流的时间特性所示，在施加正向电压的最初数分钟的时间内会出现一个很大的漏电流（称为 涌入电流 inrush current 。电容器如长期未施加电压后这一现象就更明显）。随着工作时间的延续，此漏电 流将衰减到一个很小的“稳定状态”值。漏电流的温度特性见中间一图所示，一般地随着温度的升高漏电 流将会变得越来越大。漏电流的温度特性见右边一图所示，一般地随着温度的升高漏电流将会变得越来越 大。 Aluminum Electrolytic Capacitors
3 、 自寿命（ Shelf Life ）及负载寿命 (Load Life)
3.1 自寿命（ Shelf Life ）
当电解电容在不充电状态下长期放置之后，漏电流及 ESR 将会逐渐增大，而容量会逐渐衰减。然而常 温条件下普通电容两年左右的存储以及低漏电流电容约半年的存存储都不会令这些参数有太大的恶化。故 一般情况下这些特性都不会在实际应用中带来麻烦。
这些计算方法将得到额定电压 UR 及 20 ° C 条件时的漏电量数值。对于其它温度和电压条件下则应 该进行一些乘积运算，具体情况当根据规格数提供的方法进行折算。例如 DIN 41 240 and DIN 41 332 规定 对其它温度条件的换算作了如下乘积运算： 温度 ( ° C) 乘积因子 （典 0 ． 5 型值） 1 4 5 6 10 12 ． 5
2.1 纹波定义及其与寿命关系：
纹波电流在这里指的是流经电容器的交流电流的 RMS 值，其在电容电压上的表现为脉动或纹波电压。 电容器最大允许纹波电流受环境温度、电容器表面温度（及散热面积）、损耗角度（或 ESR ）以及交流 频率参数的限制。温度是电解电容器件寿命的决定性因素，因此由纹波产生的热损耗将成为电容寿命的一 个关键参考因数。
电解电容寿命计算公式 说明(1)
代号
I0 IX
4、关于其他的寿命原因：
代号表示内容说明 最高使用温度下正常周波数的额定纹波电流(Arms)
实际使用中的纹波电流(Arms)
铝电解电容由于电解液通过封口部扩散到外部而导致磨耗故障，加速其现象的要因除上述周围温度与
纹波电流外有以下要因：
●过电压的情况
连续印加定格电压的过电压时，急速增大制品的漏电流量，这种漏电流引起发热产生气体，并导致内压
铝电解电容器的使用寿命计算公式
1、周围温度与寿命
温度对寿命的影响有静电容量的减少，损失角正接的增大，导致电解液通过封口部扩散到外部，电气
特性随时间的变化值与周围温度间成立试验公式，其关系式类似于温度增加，化学反应速度成指数倍 增加之化学反应规律式，称之为温度与铝电解电容寿命10℃法则。
LX=L0×B
W=IR2×R+VIL
代号
代号表示内容说明
W
内部的消费电力
IR
直流电流
R
内部阻抗等效串联电阻 ESR
V
印加电压
IL
漏电流
漏电流 LC最高使用温度增加到20℃的 5-10倍程度，由于 I R远大于IL，可成立如下公式：
W=IR2×R
◆ 内部发热与放热达到平衡温度的条件公式如下：
IR2×R=βA△T
代号
T0 - TX 10
代号
代号表示内容说明
L0
最高温度条件下，印加定格电压或重迭额定纹波电流时的保证寿命(hrs)
LX
实际使用中的寿命(hrs)
T0
制品的最高使用温度(℃)
Tx
实际使用时的周围温度(℃)
B：温度加速系数 温度加速系数 B，如果是最高使用温度以下时，可以用 B≈2来计算，升温 10℃，约 2倍的加速率； 设定较低的使用时的周围温度 T X，能保证长期的寿命。 2、印加电压与寿命 使用在线路板上的 RADIAL型、SNAP-IN型铝电解电容，若在最高使用温度及额定工作电压以下的情况 使用时，印加电压的影响比周围温度及直流电流的影响小，对于铝电解电容来说，实际计算可以不考虑 降压使用对寿命计算之影响。 3、纹波电流重迭时的寿命 铝电解电容比其他类的电容损失角大，会因纹波电流而内部发出热量。由于施加的纹波电压发出的热量 会导致温度上升，对寿命有很大影响，印加电流电压时的发热情况如下公式来计算：
电解电容纹波电流与频率
电解电容纹波电流与频率电解电容纹波电流与频率1. 引言电解电容器是一种常见的电子元件，用于存储电荷和平滑直流电源中的纹波电压。
在实际应用中，了解电解电容纹波电流与频率之间的关系对优化电路设计和避免电解电容器过载起着重要作用。
本文将探讨电解电容纹波电流与频率之间的关系，并提供一些个人观点和理解。
2. 电解电容器的工作原理电解电容器是由两个电极和介质电解质组成的。
当电解质中通过电流时，电极会发生电化学反应，形成电化学界面，从而使电容器具备存储电荷的能力。
在直流电路中，电解电容器可以平滑纹波电压，通过吸收纹波电流并在需要时释放。
但是，电解电容器也存在一定的限制，包括容量、电压和频率等方面。
3. 电解电容纹波电流的定义与计算电解电容纹波电流是指电容器上产生的交流电流，通常由交流电源中的纹波电压引起。
纹波电流是由电容器对纹波电压变化的响应造成的，其幅度取决于电容器的性能和频率。
计算纹波电流的方法包括根据电容器的容量值和纹波电压的频率进行计算，或者通过实验测量获得。
4. 纹波电流与频率之间的关系纹波电流与频率之间存在着一定的关系。
当频率增加时，纹波电流的幅度往往会增加，因为电容器需要更快地对纹波电压变化做出响应。
而对于相同幅度的纹波电压，频率越低，纹波电流越小。
这是因为频率较低时，电容器有更多的时间来响应纹波电压的变化，从而限制了纹波电流的大小。
5. 影响纹波电流的因素除了频率之外，纹波电流还受到其他因素的影响。
首先是电容器的容量值。
较大的容量值可以存储更多的电荷，从而降低纹波电流的大小。
其次是电解电容器的串联等效电阻。
电解电容器具有一定的等效电阻，会导致纹波电流的增加。
电解电容器的工作温度和负载电流也会对纹波电流产生影响。
6. 个人观点和理解在我看来，电解电容纹波电流与频率之间的关系是一种动态平衡。
在不同频率下，纹波电流的幅度会发生变化，这取决于电容器对纹波电压变化的响应速度。
对于高频率的纹波电压，电容器需要更快地对其进行响应，因此纹波电流的幅度较大。
铝电解电容器耐纹波电流探讨
1 影响铝电解电容器耐纹波电流的因素及解决对策
1.1 电容器阳极箔与阴极箔的选择 铝电解电容器的实际容量是由阳极容量 Ca 与阴极容
量 Cc 复合而成 因此 其工作在具有脉冲成分的电路时 基本原理图可用图 1 表示 根据永田伊佐也的 铝箔乾式電 解電容器 一书所推出的公式 要求铝电解电容器的纹波电 流必须满足下列条件
2 电容器耐纹波电流能力的测量和确定
由于电容器产生发热损坏的纹波电流临界值无法用一般
的公式计算来确定 因此一般都是经过大量的实验来确定电
容器耐纹波电流值 目前国外大公司对电容器在额定工作温
度下工作的纹波电流的确定 一般均遵循 5 原则 即电容器
工作于额定最高温度下 如 85 105 由纹波电流所引起
漏电流的增大和电容器的发热可造成电容器本身的恶性循
环 因此要尽量降低电容器的漏电流 以防隐患的发生 正 常工作时 发热的主要原因是自身损耗发热 电解电容器在
交流电路或脉动电路中工作时 其交流电压的峰值 不允许
超过规定的峰值电压值 其值可按下式近似计算出来
UP 5.65 tS 壳 / fC tgδ 1/2
关键词：开关电源 铝电解电容器 纹波电流 电容器温升
中图分类号:TM53
文献标识码:A
文章编号:1001-2028 2001 05-0006-02
电容器用于电路中 主要是作为整流滤波元件 直流电 源退耦元件以及音频电路中作旁路 耦合元件 正常工作时 均有一个共同点 都会受到不同频率的脉冲电压的冲击 尤 其目前开关电源广泛地使用于 PC 机 邮电通讯和各种视听电 子设备中 为抑制开关电源所产生的噪声和高次谐波对市电 造成污染 在开关电源输入和输出回路中均采用耐大纹波电 流冲击的铝电解电容器进行滤波 随着开关电源技术的发展 铝电解电容器将面临更为严酷的使用环境 尤其是高频脉动 电流的冲击和电容器工作温度的升高 这里介绍笔者就如何 提高铝电解电容器耐纹波电流的能力 纹波电流的测试及其 额定值的确定进行的一些探讨
铝电解电容寿命计算方法
2013年11月日本贵弥功株式会社香港嘉美工有限公司UC343011铝电解电容器寿命计算说明资料【目次】1.关于铝电解电容器的经时恶化2.铝电解电容器寿命计算公式3.纹波电流发热取得办法4.周围温度取得办法5.纹波电流计算办法6.寿命计算例7.参考资料（关于补正系数）关于铝电解电容器的经时恶化2阳极箔阴极箔R AL KL A封口橡胶电解液在铝电解电容器的电气特性上起着至关重要的作用。
温度特性的概念静电容量变化率（%）温度E S R （Ω）温度特性图表流动容易高低电解液的状态UPUP流动不容易箔厚100μm箔断面图蚀刻部扩大照片电解纸扩大图像DownDown离子电解纸纤维4寿命（特性恶化）的概念静电容量变化率（%）初期电解液沸腾电解液减少时间加快电解液减少E S R （Ω）电解电容器的断面图耐久性图表UP素子封口橡胶Down6铝电解电容器寿命计算公式9Ｌ；复合条件的推定寿命纹波电流发热温度取得办法182225.4 1.35 1.4 1003.1周围温度取得办法24纹波电流计算办法（带Active-PFC电路）26取得示波器读出的电流RMS作为后续公式中的In计算使用,此处的In为混合频率信号,计算纹波电流发热部分时需要将混合频率结果为电源实测数据由该公式可计算出在高频部分的电流值I High,继而可以得到在低频时的电流值I Low =I high x K T(NCC调查结果如上表, K T=0.2~0.3,实际状况下K T会随着拓扑方式的不同而改变) *我们将继续研究PFC电路的纹波电流。
寿命计算例31参考资料关于补正系数34。
铝电解寿命推算方法
许温升
二、 温升测试法
通过测试电容器中心或表面温升来推算产品 寿命。具体公式如下：
LX=L0·2（T1-T2）/10 ·KV
0.6W.V.≤V’≤ W.V. 2：实际使用时中心温度 L0：额定使用寿命 LX：推算使用寿命
则电容器底部温升=（65-50）=15 ℃， 电容器中心温升=15*1.6=24 ℃， 因此就能推算出电容器中心温度=50+24=74 ℃， 用一个公式表示即为： 电容器中心温度=环境温度+表面温升*系数
=50+15*1.6 =50+24 =74 ℃
图二
三、两种方法相互推导
我们设定L0：电容器在额定条件下的寿命 LX：电容器实际使用寿命 T1：电容器中中心允许承受的最高温度
又因为电容器的发热温升与纹波电流有如下 关系：
ΔT=ΔT0（I/I0）2
其中： I：额定纹波电流(同频率) I0：实际 纹波电流(同频率)
代入上式
=L1·2（T0- T）/10 ·2（ΔT0-ΔT0（I/I0）2）/10·KV =L1·2（T0- T）/10 ·2（1-（I/I0）2）ΔT0/10·KV
• LX=L0·KT·KV·KR • 其中LX：电容器推算的使用寿命 • L0：电容器在额定条件下的寿命 • KT：电容器温度系数 • KV：电容器电压系数 • KR：电容器纹波电流系数
• KT 铝电解电容器的使用遵循10℃原则，
即使用温度每降低10℃，寿命延长一倍。 KT的计算如下：
• KT=2（T0-T）/10 • 其中T0：额定温度 • T：电容器实际工作温度
1、中心温升测试法 对电容器施加直流和纹波电压，电容器
处于工作状态，利用热电偶温度计直接插入 电容器芯包卷绕针孔内测中心最高温度。 （见示意图一）