电解电容寿命计算公式 说明(1)
电解电容的寿命计算详细公式
or Life
1. time
Calculat
ion
formula
： 2. Specification(须计算规格)
Rated Voltage(V)
Rated Cap(uF)
Input
400
68
Operati
ng
3. Conditi
ons(试
验条件):
Ambient Temperature(℃)T×
Ly ＝ Lx ／365／24 Ta=Tx-(△Tx/α)
NOTE
Guarant
LO ：
eed lifetime in
catalog
Actual
lifetime
perform
LO' ：
ance availabl e for
using in
the
formula
Maximu
m rated
To：
operatin g
Tx： 77.1 器表面
溫度 tx实际
tx：
使用之
0.754
纹波电
流 △Tx印
加实际
△ Tx：
Ripple 18.68888889 Curren
t所造
成之溫
升预估 Lx推算
Lx： 12207 寿命
(小時) Ly推算
Ly： 1.39348624 寿命
(年)
Maximu
m rated
ripple
curraet
〔Arms
〕
[Accord
to： ing to
using
frequen
cy and
then
multiply
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。
铝电解电容器寿命的计算方法
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/αTa : 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 35α 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.63. 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 ≤65Coefficien 系数 1.0 1.3Other 85°C type:Ambient Temp.(℃)环境温度85 70 ≤50Coefficien 系数 1.0 1.6 2.0105°C type:Ambient Temp.(℃)环境温度105 85 ≤65Coefficien 系数 1.0 1.7 2.1Note: 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。
电容寿命计算公式2012
一、寿命计算公式 E-CAP Life Formula
L L 2
r
式中：
L：温度T时的寿命 LIFE ar tenmperature T T0：电容最高工作温度 highest temperature T：工作温度 work temperature K：为纹波加速系数
I~：电容工作时通过 U: 实际直流工作电压
由于直接测试电容器的中心温升存在困难，下表列出了表面温度与中心温度的换算关系 diameter 中心/表面 ～10(mm) 1.1 12.5～16 1.2 18 1.25 22 1.3 25 1.4 30 1.6 35 1.65
RC
1000μF50V Φ10*40
RC
47μF35V Φ5*11
2000
105
35
0.18
3
2
35
0.18
RC
22μF35V Φ5*11
2000
105
35
0.17
3
2
35
0.17
批准：罗伟
审核： 涂路明
作成：茅文燕
T 0T ( ) 10
K
~ I T ( )[1( ~ )2 ] 10 I0
U 2 ( ) U0
Lr：工作在额定工作电压、施加最大允许纹波电流、和最高工作温度下的寿命 LIFE IN rated Ripple current and max temperature
K=2（纹波电流允许范围内 in allowable ripplecurrent）； K=4（超纹波电流允许范围时） out of the allowable ripple current △T0=3：最高工作温度下施加最大允许纹波电流时的电容器中心容许温升， allowable increasing temp in the highest work temperature
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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：
△T0
代号表示内容说明 印加的符合最高使用温度的定格电压时的保证寿命(hrs) 重迭时符合最高使用温度的额定纹波电流时的保证寿命(hrs) 制品的最高使用温度(℃) 实际使用时的周围温度(℃) 由于印加纹波电流而引起的素子中心的发热温度(℃) 印加额定纹波电流时素子中心的发热温度(℃) (最高使用温度为105℃的△T 0＝5℃)
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℃
周围温度为65℃的纹波电流所引起的发热的限界是25℃(共 90℃)，因此两者寿命也是相同的。
●纹波电流引起的自身发热是测定电容素子中心的温度与电容近旁的温度，其差为自身发热值是最
正确的，但要测定实际机器上的电容内部温度是很困难的，因此测定铝壳表面的温度后，使用以下
系数来推定素子中心部的温度，必要时最确切的寿命推定要使用测定值。
2πf (f:120Hz) 相当于 120Hz的静电容量（F）
β值(W/℃·cm2)参考表 Ф(mm) Ф<13 13≤Ф≤18 Ф≥22
β
1.5×10-3 1.6×10-3 1.7×10-3
◆ ESR受电容温度β值影响，当基板安装状态不一时，其值也有变化，因此△T是依热电材的测试值会
更接近于寿命推定值。
◆ 因纹波电流而产生的内部热量与周围温度对寿命的影响也不同，其影响度的寿命推定式如下列公式
表现：
（1）保证寿命由额定工作电压印加来决定的情况
T0 - TXቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
- △T
LX=L0×2 10 ×2 5
（2）保证寿命由纹波电流的重迭印加来决定的情况
LX=Lr×2
T0 - TX
10 ×2
△T0- △T 5
代号 L0 Lr T0 TX △T
代号表示内容说明
β
散热系数
A
铝壳表面积(cm2)
D
A 铝壳÷的4×直D径×((cDm)4L)
L
铝壳的长度(cm)
△T
内部发热的上升温度(℃)
从公式中看，由于纹波电流的发热如下公式来表现：
△T= IR2×R βA
= IR2×tanδ βAωC
其中R=
tanδ ωC
代号 tanδ
ω C
代号表示内容说明 相当于120Hz的损失
上升。其反应由于印加电压供给电源的电流容量、环境温度而加速，会导致压力弁作动或破坏，印加
电压是定格电压的 1.4~1.5倍时，产生上述异常反应外，还可能导致内部短路，即使外观上没有异常
现象，也会影响电容的寿命。
电容使用在直列电路时，由于漏电流各种印加电压成为不平衡状态会产生过电压，这时要采取选择
相应的定格电压或接续分压阻抗等的措施。
<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，
20℃-25℃可看成是10℃的 2倍，但由于环境条件不明确的原因，40℃以下看作40℃来推定寿命。
<2> 有关△T（印加纹波电流引起素子中心发热）的注意事项