爱华电容寿命计算方法
爱华电容寿命计算方法
Tx measurement 1
Tx
STEP 2 步骤 2
Measure inside core temperature 测量电容器内部中心温度(Tc)
△Tx =Core temp. –Ambient temp.
△T x=中心温度(Tc)–环境温度(Tx)
△Tx
Insert Thermocouple into inside cap
ESR
No Need Temperature Multiplier
温升不需要考虑温度校正系数
ΔTx in proportion to ESR ΔTx shall not be smaller if ambient temperature is lower!
温升主要取决于ESR. 当环境温度比较低时电容自身温升并不会小
测量Tx时，测量仪器需放置在离铝表面20-30毫米的地方，最小10毫米，如果有靠近电容器上的部件产生热量或使得 电容器的温度不稳定，需选择4个以上不同的地方进行测量，再取平均值。
Ambient Temperature
环境温度
STEP 1 步骤 1
Dummy ECAP. 模拟(虚设)电容器
Measurement Point 环境温度(Tx)测量点
Ambient Temperature
量测环境温度方法Tx
Dummy ECAP. 模拟(虚设)电容器
Measurement Point 环境温度(Tx)测量点
STEP 1 步骤 1
Actual ECAP. 实际使用的电容器
The Tx should be measured at the place 20-30mm away from the surface of the aluminum case ,at least10mm if the space less than 20mm, and any part adjacent to the capacitor produces heat and causes the temperature(Tx) to be inconstant with places around the capacitor,more than 4 places around the capacitor are preferable to be measured for temperature and then the average value of the temperatures shall be used as the temperature(Tx)
电解电容寿命推算资料
频率1201k 10k 100k 频率因子1 1.32 1.45 1.5频率1201k 10-30k 30-100k 频率因子0.50.80.91Specificatiion Series:GE GE2VM220W20OTWV(Vo)工作电压Cap(uF)容量Dia(Φ)直径Length(L) 高度Rated Temp(To)额定工作温度Life(Lo)额定寿命时间Rated Ripple(Io)额定纹波电流(100kHz)L-F ripple current 低频纹波电流(100Hz) H-F ripple current高频纹波电流（35kHz ）Actual Ripple(Ix)实际纹波电流(100kHz)Ambient Temp(Tx)环境温度△To 允许中心温升△Tx实际中心温升L X (hrs)使用时间（小时)L X (year)使用时间（年）3502212.52010512000350175.5281.54508558.330534 3.49SUIT TYPE : SNAP-INSpecificatiion Series:LS LS 450WV-180uF 25X35WV(Vo)工作电压Cap(uF)容量Dia(Φ)直径Length(L) 高度Rated Temp(To)额定工作温度Life(Lo)额定寿命时间Rated Ripple(Io)额定纹波电流(120Hz)L-F ripple current 低频纹波电流(100Hz)H-F ripple current 高频纹波电流（34kHz ）Actual Ripple(Ix)实际纹波电流(120Hz)Ambient Temp(Tx)环境温度△To 允许中心温升△Tx 实际中心温升Vo额定电压Vx实际工作电压L X (hrs)使用时间（小时)L X (year)使用时间（年）45018025358530001701.78951034113066.410445039442434 4.84W.V 1201K 10K 100K160~2501 1.32 1.45 1.5315~4501 1.3 1.411.43Actual ripple current and ripple current need to use the product catalog provided by the frequency coefficient into the same frequency, the conversion formula is as followsRD2010-0416-01△Tx=△To×（Ix/Io)∧2技術中心 Benson 制定Frequency correction factor for ripple current (Hz)※To calculate the △TX from the actual r.m.s. ripple of the capacitor. refer to the table below.※已知实际纹波电流时，请用下面的公式计算出△TxWhen "Ix" is known, use the following equation to estimate △Tx即:当已知实际纹波电流"Ix"时, △TX 可用下面计算公式Where :Io =rated r.m.s. ripple GA 系列LS 系列实际纹波电流和额定纹波电流需使用产品目录提供的频率系数转换成相同频率，转换公式如下Life Estimation Formula for the CapacitorsLx = Lo × 2（To-Tx)/10 × 2(△To-△Tx)/5复合频率计算I 复合=sqrt 【(If1/kf1)^2 + (If2/kf2)^2 + … + (Ifn/kfn)^2 】If1—f1频率条件下的纹波电流；If2—f2频率条件下的纹波电流；Ifn —fn 频率条件下的纹波电流；kf1—f1频率的频率校正因子；kf2—f2频率的频率校正因子；kfn —fn 频率的频率校正因子。
电容寿命计算方法
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(你要的);
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容内部温升(可以查到);T:实际纹波电流所引起的电容内部温升.
Kv:工作电压影响系数(对大多数电容,实际工作电压为额定电压的0.8,则Kv＝1)。
电容寿命计算方法如何计算
3.
Ripple Current Multiplier (1) Temperature coefficient Temperature coefficients are shown as below. USR, USC, USG: Ambient Temp.(°C) Coefficient Other 85°C type: Ambient Temp.(°C) Coefficient 105°C type: Ambient Temp.(°C) Coefficient
Ta = Tc −
Ta Tc
Tj
: Calculated ambient Temperature : Surface Temperature of capacitor 30 1.5 35 1.6
α
: Ratio of case top and core of capacitor element ≤8 CaseφD 10,12.5 16, 18 20, 22 25 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 α
1.
Lifetime Calculation Formula
Tmax − Ta 10 2 Tjo Tj 10 - 0.25 × Tjo − 10 - 0.25 × Tj ⋅2
L = Lb ⋅
L Lb Tmax Ta Tjo
Tj
F Io I
电容计算电容计算公式电容充电时间计算电容并联计算电容串联计算电容放电时间计算电容寿命电容并联计算公式电容电流计算公式电容串联计算公式
6HSWHPEHU
RUBYCON CORPORATION ENGINEERING DIVISION TO: ACBEL POLYTECH INC.
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】。
电容器寿命计算整理
奧斯特 研發部 張榮富
PANASONIC
L2 = L1 * 2
代號 L2 L1 T0 Tx
T 0 −Tx 10
意義 實際使用下電容器預估壽命值 廠商保證之壽命值 電容器之額定最高工作温度 實際應用下的環境温度
單位 小時 小時 ℃ ℃
NICHICON
L2 = L1 * 2
代號 L2 L1 T0 Tx ∆Tx K
ELNA
L2 = L1 * 2
代號 L2 L1 T0 Tx ∆Tx Iuse Istd K
T 0 −Tx 10
*K
Iuse 5−5 Istd 10
2
意義 實際使用下電容器預估壽命值 廠商保證之壽命值 電容器之額定最高工作温度 實際應用下的環境温度 因漣波電流所產生的温升 實際應用下的漣波電流 型錄上的額定漣波電流(r.m.s) 若Iuse>Istd,K=4 ; Iuse<Istd,K=2
2
Vstd Vuse
2
T 0 − Tx 10 T 0 − Tx 10
-
Iuse 5 − 5 Istd K
2
Life calculation:
RLX系列3300uF/6.3V 10*25 105℃ 壽 命:2000小時 R.C:2780mA之電容器，在電 子回路上使用，使用者的工作條如下 (1)環境温度:75℃、實際R.C:2000mA。 (2)環境温度:75℃、實際R.C:5560mA。 請問上述二者的預估壽命各為多少小時?
C
1 -
L2
16,000 13,373 19,555 18,911 12,537 22,353 18,911
2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000
电容寿命计算
本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。
首先，电容等效成电容、电阻（ ESR ）和电感（ ESL ）的串联。
关于此请参考其他资料，接下来演示电容寿命计算步骤：1 、纹波电流计算，纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。
铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压，我们在选择好具体拓扑结构后，根据规格要求得到最小的电容值：控制某一纹波电压所需的电容容值为：P: 负载功率（单位 W ）注意：这是应用所需要的最小电容容值。
此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。
必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。
可以首先计算出电容的充电时间。
f main是电网电流的频率。
电容的放电时间则为：充电电流的峰值为dU 是纹波电压（ U max – U min）则充电电流有效值：接下来计算放电电流峰值和有效值。
最后计算得出：整流模块后纹波电流：这个有效值只是纹波电流的计算式，在复杂的市电输入的情况下，我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值，也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加，才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波，也就是需要将电流傅立叶分解。
2 、计算功率损耗在得到纹波电流后，我们可以计算各阶电流的纹波损耗，然后将各阶纹波求和：3 、计算电容中心点温度得到功率损耗后，我们由电容的热等效模型（参考其他资料）计算中心点温度：其中：Th 电容为电容中心点温度 , 为电容最高温度，其值直接影响到电容寿命，是电容寿命计算公式中的重要参数。
Rth 为电容的热阻，其值和风速等有关 ,Ta 表示电容表面温度。
P Loss 为纹波电流的中损耗。
4 、计算电容寿命得到电解电容中心点最高温度后，我们可以计算电容的寿命，各个电容生产厂商会有不同的电容寿命的计算参数，也有不同的电容寿命修正值，现我们介绍阿列纽斯理论来计算电容寿命，其公式是说，电容工作没下降 10 度，其寿命增加一倍，反过来也就是电容温度升高 10 度，电容寿命减小一倍：Lop 为电容工作寿命，即设计寿命Lo 为电容在最大温度时的寿命Tmax 为电容的最大工作温度，在电容的说明书上会有电容的最大温度值Th 为电容的实际工作时候的温度，也即以上计算出来的电容中心点温度。
电容寿命计算
Life Estimation Formula for the Capacitors
1. 计算公式
Lx = Lo × 2
（To-Tx)/10
×2
(△To-△Tx)/5
LX=lifetime(hours)of the capacitor to be estimated 计算公式得出的寿命值 Lo=Base (Assured)lifetime (hours)of the capacitor 保证寿命值 To=Maximum rated operating temperature(℃) 最高额定工作温度 TX=Actual ambient temperature of the capacitor within device (this is not the environment temperature of the device,but the environment temperature of the capacitor that has been placed within the device, details as note 2) 实际环境温度， △TO=Rise in core temperature of the capacitor due to rated (permissible)maximum ripple current. 允许中心温升,即纹波电流升到额定最大值时测得的电容器芯子温升。 △Tx=Actual rise in the core temperature of the capacitor due to actual ripple current at device operating conditions. 实际中心温升,即在装置工作条件下，施加纹波电流而引起的电容器芯子温升。 △Tx=△To×（Ix/Io)∧2 Where: Io=rated rms ripple 额定纹波电流 Ix=Actual rms ripple 实际纹波电流
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Ambient Temperature
量测环境温度方法Tx
Dummy ECAP. 模拟(虚设)电容器
Measurement Point 环境温度(Tx)测量点
STEP 1 步骤 1
Actual ECAP. 实际使用的电容器
The Tx should be measured at the place 20-30mm away from the surface of the aluminum case ,at least10mm if the space less than 20mm, and any part adjacent to the capacitor produces heat and causes the temperature(Tx) to be inconstant with places around the capacitor,more than 4 places around the capacitor are preferable to be measured for temperature and then the average value of the temperatures shall be used as the temperature(Tx)
Advantage (优点): ★ Much easier to get a result ★更容易就可以得到结果
Disadvantage(缺点): Actually output is rough estimation. 估算值是粗糙的,误差有点大.
Type
85℃ 105℃ 105℃（RG系列） 125℃ 130℃
Actual ECAP. 实际使用的电容器
Notice
Please avoid the part which correct temperature can not measure (as below picture ) or measure several points, and confirm temperature of the average
测量Tx时，测量仪器需放置在离铝表面20-30毫米的地方，最小10毫米，如果有靠近电容器上的部件产生热量或使得 电容器的温度不稳定，需选择4个以上不同的地方进行测量，再取平均值。
Ambient Temperature
环境温度
STEP 1 步骤 1
Dummy ECAP. 模拟(虚设)电容器
Measurement Point 环境温度(Tx)测量点
Temperature 温度
△Tx=ESR x (Actual ripple current)2xAb 温升(ΔTx )=ESR*(实际纹波电流)2 x Ab
Ab: Fixed number Ab:固定常数
Life Formula 寿命计算公式
STEP 3 步骤 3
Two Categories 二种类型
纹波电流会产生热量使电容 器内部的温度高于外部的温度
Mechanism of lifetime
电容器使用寿命的机理
Electrolyte vaporization due to high temperature 高温会导致电解液的蒸发
Gassing due to chemical reaction between electrolyte and oxide 由于电解液和氧化膜之间会发生 化学反应,这就导致了气体的产生
Capacitance change ≤±25% of the initial value
D.F. (tanδ)
≤300% of the initial specified value
Leakage current
≤The initial specified value
Lx = Lo ×2（To-Tx)/10 × 2(△To-△Tx)/5
△Tx = ( 实际纹波电流值(Ix) / 目录规定纹波电流值(Io) )2 x 额定温升(△To) △Tx=(Actual ripple /Catalogue ripple * Frequency multiplier ) 2x △To △Tx = ( 实际纹波电流值(Ix) / 目录规定纹波电流值(Io) * 频率系数 )2 x 额定温升(△To)
Group 1:
SUIT TYPE : Chip and other type, general use capacitors 适用范围: 贴片型,一般品,及其它系列
Group 2:
SUIT TYPE : SNAP-IN 适用范围:牛角型
Group 1
SUIT TYPE : Chip and other type, general use capacitors 适用范围: 贴片型,一般品,及其它系列
注意: 请保证真实温度被测试,或者测试多个位置的温度,
然后取其平均值
Cooling parts ：The position where Gets wind
冷却装置：这个位置可 以得到风 ,使得电容器环
境温度低
Heating elements 不要使电容器紧挨着发热元器件
4 point of measurement point 测试4个位置的温度
STEP 2 步骤 2
Advantage (优点): ☆Much better than result of calculation and close to actual measurement Use able even after testing ☆比通过估算纹波电流和测试 中心温度的效果要好,电容器在 测试后仍然可以使用
TX=Actual ambient temperature of the capacitor within device 实际环境温度，即装置内的电容器实际环境温度 △TO=Rise in core temperature of the capacitor due to rated (permissible) maximum ripple current. 允许中心温升,即纹波电流升到额定最大值时测得的电容器芯子温升
△Tx measurement 2
取得 △Tx 值的方法二
Measure surface temperature 测试电容器表面温度(Ts)
STEP 2 步骤 2
Factor Kc 系数(Kc)
ΦD Φ5(mm) Φ8
Φ10 Φ12.5 Φ16
Φ18 Φ22 Φ25
Φ30
Φ35
Φ40
Kc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65 1.75
Tx measurement
温升的测量
STEP 2 步骤 2
Mearsure Inside Core Temperature (Tc)
1. 测量电容器内部中心温度
Measure Surface Temperature (Ts)
2. 测量电容器表面温度
Ripple Current Calculation
△Tx measurement 3
取得 △Tx 值的方法三
Ripple current calculation 纹波电流估算
STEP 2 步骤 2
△Tx=(Actual ripple /Catalogue ripple) 2x △To △Tx = (实际纹波电流值(Ix)/目录规定纹波电流值(Io) )2 x额定温升(△To)
铝电解电容器 寿命计算规范
技术中心
2011.02.16
Key parameters of life
对寿命有影响的主要参数(因素)
Ambient Temperature
电容器的环境温度
Self heat rise caused by the Ripple Current
由纹波电流引起的温升
环境温度使的电容器外部 的温度高于内部的温度
热电耦
△Tx measurement 2
取得 △Tx 值的方法二
Measure surface temperature 测试电容器表面温度(Ts)
△Tx=(Surface temp. –Ambient temp.) x Factor Kc
△Tx =(表面温度(Ts) -环境温度(Tx) ) x 系数(Kc)
GASSING 气体的产生
INNER PRESURE RISE 电容器内部压力的上升
DIFFUSION THROUGH SEALING RUBBER 电解液会从密封皮头 扩散出来
Gassing due to electrolyte decomposition 电解液的分解也会导致气体的产 生
ELEMENT DRY-UP 芯包变干
△To
Radial Snap-in Low ESR
10
10
/
5
5
5
/
/
3
5
/
/
5
/
/
△Tx measurement 3
取得 △Tx 值的方法三
STEP 2 步骤 2
Ripple current calculation 纹波电流估算
△Tx =(Actual ripple /Catalogue ripple) 2x △To
Disadvantage(缺点): Still have extra-job to set up measurement 仍然需要对测试样品做额外的 准备工作
热电耦
Please avoid the place where extremely temperature is high or low place 请必要测试最高温度或者最低温度的位置
OPEN CIRCUIT 开路会产生
Estimation Life Procedure