电解电容寿命计算
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】。
电解电容寿命的计算方法
Load lifeIf the capacitor`s max.operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) for Lo hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification.where L0 is called ”load life” or “useful life (lifetime) at 105℃(85℃)”.L x=L0x2(To-Tx)/10x2—△Tx/5where △T x=△T0x(I x/I0)2Ripple life:If the capacitor`s max .operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) with the ripple current for Lr hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification . where Lr is called ”ripple life” or ”useful ripple life (ripple lifetime) at105℃(85℃) ”.Lx= L r x2(To-Tx)/10x2(△To-△Tx)/5where △T x=△T0x(Ix/I0)2The (ripple) life expectancy at a lower temperature than the specified maximum temperature may be estimated by the following equation , but this expectancy formula does not apply for ambient below+40℃.L0 = Expected life period (hrs) at maximum operating temperature allowedLr = Expected ripple life period (hrs) at maximum operating temperature allowedLx = Expected life period (hrs) at actual operating temperatureT0 = Maximum operating temperature (℃) allowedTx = Actual operating ambient temperature(℃)Ix = Actual applied ripple current (mArms) at operating frequency fo (Hz)I0 = Rated maximum permissible ripple current IR (mArms) x frequency multiplier (C f) at f0 (Hz)△T0≦5℃= Maximum temperature rise (℃) for applying Io (mArms)△Tc = Temperature rise (℃) of capacitor case for applying Ix (mA/rms)△T x = Temperature rise (℃) of capacitor element for applying Ix (mArms)= K c△T c= K c(T c-T x)where T c is the surface temperature (℃) of capacitor caseTx is ditto.K c is transfer coefficient between element and case of capacitorFrom table below:Dia ≦8Φ10Φ12.5Φ13Φ16Φ18Φ22Φ25Φ30Φ35ΦKc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65鋁電解電容器的壽命估算法則:Lx=Lr*2(To-Tx)/10*2(△To-△Tx)/5△T x=kc(Tc-Tx)△T x=△T0*(Ix/I0)2當取△T x=△T0*(Ix/I0)2時.上述公式為:Lx=Lr*2(To-Tx)/10*2[1-(Ix/I c)2]式中:Lx:實際工作溫度下期望的壽命時間Lr:在允許的最大工作溫度下期望的壽命時間To:允許的最高工作溫度Tx:實際工作時的環境溫度△To:施加紋波電流Io時的最大溫升.一般≦5℃△Tx:施加紋波電流Ix時電容器內部溫升Ix:在工作頻率fo時實際施加的紋波電流Io: 在工作頻率fo時.額定允許的最大紋波電流乘頻率系數所得出的紋波電流Tc:電解電容器外殼的表面溫度Kc:電容器內部和外殼之間的熱傳導系數外殼直徑≦8Φ10Φ12.5Φ13Φ16Φ18Φ22Φ25Φ30Φ35ΦKc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65公式使用限制:1.溫度低於規定的最高溫度2.不適用於環境溫度低於+40℃电解电容寿命10℃法则t1-t2L2=L1*2*△tL1: 为电容器工作在t1温度时的寿命。
电解电容寿命计算
计算条件： 物料名称：4300-BN1071-A010 保证寿命：105℃5000hrs 额定纹波电流：650mArms/ 105℃,120Hz 使用温度：55 ℃ 实际纹波电流： 600mArms/ 100Hz 周围补正系数： 120Hz 100Hz…0.7
1.纹波发热的计算： 频率修正： 650mArms/120Hz X 0.7 = 455mArms/ 100Hz 发热计算： (600/455)2 x 5 = 8.695
寿命计算（2000小时）
计算条件： 物料名称：4300-BN1071-A000 保证寿命：105℃2000hrs 额定纹波电流：650mArms/ 105℃,120Hz 使用温度：55 ℃ 实际纹波电流： 600mArms/ 100Hz 周围补正系数： 120Hz 100Hz…0.7
1.纹波发热的计算： 频率修正： 650mArms/120Hz X 0.7 = 455mArms/ 100Hz 发热计算： (600/455)2 x 5 = 8.695
使用时间
每天观看时间
2.寿命计算
时间（年）
33 16.5 11 8.3 6.6
Lx Lo 2
To Tx 10
2
ΔT 5 8.695 5
4小时 8小时 12小时 16小时 20小时
5000 2 48000
105 55 10
2
24小时
5.5
注： 55 ℃为电视机使用环境为恶劣条件下的评估值，由此计算在恶劣条件下连续 使用的时间约为48000小时，即5.5年 。若电视机平均每天工作12小时，则使 年限为11年。
使用时间
每天观看时间
2.寿命计算
时间（年）
电解电容寿命计算
Ф(mm) β ×10 -3
5~8
10
2.16
2.10
6.C F: 频率补偿系数 : 参考目录资料。
13
16
1.20
1.25
13
16
2.05
2.00
注: 此寿命计算公式只适用于东莞冠坤电子有限公司的所有系列
75 20 1.90
18 1.30
18 1.96
85
105
15
5
1.70 1.00
22 1.35
25 1.40
30 35 1.50 1.65
22
25
30 35
40
1.88
1.84 1.75 1.64
1.58
β: 放热系数． A:电容器的表面积 (cm 2 ).
π
A=
D
4
D:铝壳的直径 (cm);L: 铝壳的长度（ cm）
R:内部阻抗 ( 串联等效阻抗 ).
R=
tan δ 2πfc
× (D+4L)
tan δ: 损失角正切值 f ：测试频率（ HZ） C：容量.I RC=I × C F × C T I: 额定纹波电流 . （参考规格表中的规定值） CF: 频率补偿系数． CT: 温度补偿系数．
Su'scon electronic enterprise co.,ltd.
電解電容器壽命推算公式
1. 在額定 DC電壓下的保正壽命 ( 適用于不必考慮紋波電流影響的場合）
Lx=Lo × 2
To-Tx 10
×2
- △Ｔ △To
2. 在允許最大紋波電流疊加條件下的保證壽命
( 適用于須考慮紋波電流影響的場合）
Lx=Lr × 2
电解电容寿命计算公式 说明(1)
周围温度+纹波电流引起自身发热的限界值是指：
① 最高使用温度为105℃的HT系列：110℃
② 85℃一般标准规格：95℃
③ 其他系列：最高使用温度+5℃
举例：不同环境温度条件下有不同上限值
● 环境温度与自身发热限界值
环境温度（℃）
40
55
65
85
105
△T0
30
30
25
15
5
●最高使用温度为105℃系列的，符合最高使用温度的纹波电流所引起的发热是5℃为限界值(共 110℃)，
◆铝电解电容器外径与温度差系数
电容器外径ФD(mm) 5Ф
6.3Ф
8Ф
10Ф
13Ф
16Ф
温度差系数
1.1
1.1
1.1
1.15
1.2
1.25
电容器外径ФD(mm) 18Ф
22Ф
25Ф
30Ф
35Ф
40Ф
温度差系数
1.3
1.35
1.4
1.5
1.65
1.75
◆ 纹波电流引起的发热△T是按下列公式来计算，最高使用温度为105℃系列，△T 0=5℃
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
<1> 关于 TX（实际使用时的周围温度）的注意事项 温度加速试验中确认为10℃的 2倍，以40℃-最高使用温度为范围。从市扬的反退品的测定结果来看，
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铝电解电容器寿命的计算方法
LIFETIME CALCULATION FORMULA OF ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITORS
铝电解电容的寿命的计算公式
1. Lifetime Calculation Formula 寿命计算公式
L : Life expectancy at the time of actual use. 实际使用平均寿命
Lb : Basic life at maximum operating temperature 最大工作温度下的基本寿命Tmax : Maximum operating temperature 最大工作温度
Ta : Actual ambient temperature 实际环境温度
ΔTjo : Internal temperature rise when maximum rated ripple current is R, USC, USG : 10℃VXP : 3.5℃Other type : 5℃ 加上最大额定波纹电流后，电容器的内部温升USR, USC, USG :：10℃VXP ：3.5℃其它类型：5℃
ΔTj : Internal temperature rise when actual ripple current is applied. 加入实际波纹电流后，电容内部的温升
F : Frequency coefficient 频率系数［这个不李理解］
Io : Rated ripple current at maximum operating temperature 最高工作温度时的额定波纹电流
I : Actual ripple current 实际波纹电流
2. Ambient Temperature Calculation Formula 环境温度计算公式
If measuring ambient temperature (Ta) is difficult, Ta can be calculated from surface temperature of the capacitor as follows. .Ta = Tc –ΔTj/α如果测量环境温度Ta有困难，Ta可以根据电容器的表面温度按下式计算：Ta = Tc –ΔTj/α
Ta : Calculated ambient Temperature 计算所使用的环境温度
Tc : Surface Temperature of capacitor 电容器的表面温度
α : Ratio of case top and core of capacitor element ［此处不太理解］
CaseφD ≤ 8 10,12.5 16, 18 20, 22 25 30 35
α 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
3. Ripple Current Multiplier 额定电流系数
(1) Temperature coefficient 温度系数
Temperature coefficients are shown as below. 温度系数选取如下：
USR, USC, USG:
Ambient Temp.(℃)环境温度85 ≤65
Coefficien 系数 1.0 1.3
Other 85°C type:
Ambient Temp.(℃)环境温度85 70 ≤50
Coefficien 系数 1.0 1.6 2.0
105°C type:
Ambient Temp.(℃)环境温度105 85 ≤65
Coefficien 系数 1.0 1.7 2.1
Note: Where the temperature coefficient is used, life extension cannot be expected any more because the temperature coefficient is set up on condition of the same life time at maximum operating temperature. 注意：使用温度系数，不可指望寿命延长，因为温度系数是建立在最高工作温度下的相同寿命条件下的。
(2) Frequency Coefficient 频率系数
Frequency coefficients for each series are shown in the catalogue or specifications. 各个系列的频率系数已在产品目录或规格书中列出。