电解电容 纹波 温度 寿命 计算
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(85℃,105℃,125℃,130℃)
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，即装置内的电容器实际环境温度（非装置的环境温度，而是装置内电容器的温度,，详见备注2)
△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。
RadialSnap-inLow ESR
1010/
555
//3
5//
5//
△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。
To calculate the △TX from the surface temperature of the capacitor.refer to the table below.
已知电容表面温度Ts时，请用下面的公式计算△Tx
When "Ts" and "Tx" is known ,refer to the table below
即:当已知"Ts"和"Tx"时可用下面公式计算出△Tx
△Tx=(Ts-Tx)×Kc
Where: Ts = Surface temperature of the aluminum case
铝壳的表面温度
Tx = Actual ambient temperature of the capacitor
电容器的实际环境温度適用範圍: 貼片型,一般品,及其他系列Life Estimation Formula for the Capacitors
Lx = Lo × 2（To-Tx)/10 × 2(△To-△Tx)/5×(Vo/Vx)4.4Lx = Lo × 2（To-Tx)/10 × 2(△To-△Tx)/5
Type
85℃SUIT TYPE : SNAP-IN
適用範圍:牛角型
125℃
130℃105℃
105℃（RG系列）SUIT TYPE : Chip and other type,general use capacitorsKc = Coefficient standing for the ratio of the △Tx to the (Ts-Tx) for the KC's,refer to the table below.
Kc:△Tx与 KC's的(Ts-Tx)的比值
ΦD (mm)Φ5-Φ8 Φ10 Φ12.5 Φ16 Φ18 Φ22 Φ25 Φ30 Φ35 Φ40
Kc1.101.151.201.251.301.351.401.501.651.75
To calculate the △TX from the actual rms ripple of the capacitor.refer to the table below.
已知实际纹波电流Ix时，请用下面的公式计算出△Tx
When "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
△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
The actual and rated maximum rms ripple current shall be equaled in frequency by using frequency
multipliers prescribed for each product series in the catalog.
实际纹波电流和额定纹波电流需用产品目录提供的频率系数转换成相同频率。
Guide Limits of Maximum △Tx中心温升△Tx最大极限值
125℃&130℃ max.capacitors105℃以下115℃125℃15℃10℃5℃
85℃以下95℃105℃15℃10℃5℃
85℃以下95℃105℃13℃8℃3℃
65℃以下75℃85℃20℃15℃10℃
" Temperature coefficient don’t use Life formula but calicurate "
" 温度系数不使用在寿命计算公式中,只能作为参考。
(Vo/Vx)^4.4
Vo: Rated Voltage(V)
Vo:额定电压
Vx: Actual Input Voltage(V)
Vx:实际输入电压
Vx: consider figure
Vx: 须考虑的数值
Vo=400, Vx=300 Vo/Vx should not be 400/300, but be 400/340 (400 x 85%)
例: Vo:400 Vx:300 Vo/Vx 不能用 400/300计算,必须使用400/340(400x85%)
Note:
备注:
for the estimated life time(Lx),the maximum lifetime is 15years .
Lx 的最大寿命值为15年。
when the ambient temperature Tx less than 40℃ and calculate as standard of 40℃
环境温度Tx不足40℃时,以40℃为计算基准Guide limit of max.△Tx 中心温升△Tx最大极限Capacitor ambient temperature 电容器环境温度Guide limit of max.△Tx 中心温升△Tx最大极限Capacitor ambient temperature 电容器环境温度Guide limit of max.△Tx 中心温升△Tx最大极限Capacitor ambient temperature 电容器环境温度105℃ max.capacitorsCapacitor ambient temperature 电容器环境温度
85℃ max.capacitors105℃(RG series) max.capacitorsGuide limit of max.△Tx 中心温升△Tx最大极限
1. The actual and rated maximum rms ripple current shall be equaled in frequency by using frequency
multipliers prescribed for each product series in the catalog.
实际纹波电流与最大额定纹波电流对照使用产品目录中每一系列的频率系数转换成相同频率.
2. How to measure the temperatures of the Tx and Ts
怎样测得Tx和Ts的温度。
Measuring the actual ambient temperature (Tx) and surface temperature(Ts)shall follow the following ways
respectively
分别使用以下方法测量实际环境温度Tx和表面温度Ts。
Tx(actual ambient temperature of capacitor)
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)
测量Tx时，热电偶需放置在离铝壳表面20-30毫米的地方，如果空间小于20毫米，则测量距离保持最小10毫米，如果有
靠近热量或使得电容器上的部件产生电容器的温度不稳定，使用模拟电容进行测试。需选择4个以上不同的地方进行测
量，再取平均值。
Ts(surface temperature of capacitor aluminum case)
The Ts shall be measured on the surface to the capacitor body,at the half-height of the body(aluminous part),if any
part adjacent to the capacitor produces heat and causes the temperature(Ts) 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(Ts)
测量Ts时，是测量电容器的表面温度，需在电容器侧面的中间位置(铝质部分)进行，如果靠近电容器上的部件产生热
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
作者：iC921 栏目：模拟技术
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
偶然碰到这篇小文章，考虑到最近不时有人提问有关此类问题，也觉得有一定的意义，故而整理一下，帖出来供大家参考。只是个别地方译不出来，有点遗憾。
这次赶巧了，今天还知道有位小老乡赶上今天生日，说好了算作今天偶给她的小礼物，愿她能及早看到。
September 5,2001
RUBYCON CORPORATION
ENGINEERING DIVISION
TO: ACBEL POLYTECH INC.
LIFETIME CALCULATION FORMULA OF ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPA
CITORS
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
最大工作温度下的基本寿命
temperature
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 applied.
USR, 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
铝电解电容的漏电流、纹波和寿命
铝电解电容的漏电流、纹波和寿命
1
、
漏电流（
Leakage current IL ）
作为电介质的氧化铝层具有的一个特性：即使在 DC 正向电压施加于电容器一段时间后仍有一个微小电流持续从正电极流向负电极。这个微小的电流即称为漏电流。越小的漏电流表明电介质制作得越精良。
1.1 漏电流的时间 / 温度 / 正向电压特性：
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
1.2 工作漏电流（ Operating leakage current I LOP ）
指稳定持续工作下的稳定电流。一些制造商会提供一些关于此数值的计算方法或特征曲线。不同制造商，不同规格类型的电容器，不同的应用环境（温度、所施加电压等）都有不同的计算方式或特征曲线，当单独对待。例如 EPCOS 提供其 AI 的漏电流计算式如下： 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) 0 20 50 60
70
85 125
乘积因子（典型值） 0 ． 5 1 4 5 6 10 12 ． 5
电容使用寿命的计算公式
电容使用寿命的计算公式
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）
电解电容的寿命计算详细公式
1.
Capacit
or Life
time
Calculat
ion
formula：Date:
2.
α1.2
3.Operati
ng
Conditi
ons(试
验条件):
4.Life
Calculat
e
Formula
(寿命推
算公式)
CaseΦ≦810,12.516,18
α1.01.11.2
NOTE
LO
：Guarant
eed
lifetime
in
catalog
LO'
：Actual
lifetime
perform
ance
availabl
e for
using in
the
formula
To：Maximu
m rated
operatin
g
temperat
ure〔℃Rated Cap(uF)AISHI Part NO:
Length(L)390
Ambient Temperature(℃)T×Actual Ripple Current(mA)t×Specification(须计算规格)
40068SERIES:
16Rated Voltage(V)30Dia(Φ)105Rated Temp(℃)2020/3/8 3:38Designing Life(Hrs)2020/3/8
4000Rated Ripple(mA)
77.1754
Lx ＝ Lo' * 2^[(( To－Ta )／10 )] * 2 ^[((△To－△Tx )／5 )]
Ly ＝ Lx ／365／24
Ta=Tx-(△Tx/α)△Tx ＝ △To*（tx／to）^2InputInputto：Maximu
m rated
ripple
curraet
〔Arms
〕
[Accord
ing to
using
frequen
cy and
then
multiply
convers
ion
△
To：Designe
d
temperat
ure rise
at
maximu
m rated
ripple
current
flow 〔
Ta:Actual
ambient
tempeat
ure in
the
applicati
on
operatin
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：
电解电容纹波及寿命测试方法
实用标准文案
精彩文档 Electrolytic Capacitor Ripple Current
Derating Test Method and Life Time
Evaluation
From：郭雪松
Date：Oct-27-04
一．SPEC
1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司 KXG
Series)
VDC
V Cap.
uF Case
size
∮D*L
mm tanδ
L.C.
uA Rated Ripple
Current
mA rms/105℃
1min 5min 120Hz 100KHz
450 82 18*35.5 0.24 1576 763 715 1785
2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated
Ripple Current规格715mA。
3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： 实用标准文案
精彩文档 SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）
注：FM/TM取值方法见附表
4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此 测试值
二．Test Method
将电解电容接地端吸开串联一导线，直接用电流计探头测试该导线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示：
Irms
铝电解电容寿命计算方法
铝电解电容寿命计算方法
1.液体电解电容寿命计算方法：
液体电解电容的寿命通常由电解液的电导率、厚度以及电解液中氧化铝颗粒的电导率等因素决定。根据经验公式可计算如下：
寿命（小时）=1.440×10^15×（C/V）^n×Z/T
其中，C为电容值（μF），V为工作电压（V），n为电压系数（可参考铝电解电容厂商提供的数据），Z为电解液电导率（S/cm），T为工作温度（℃），常温下Z一般取0.1-2 S/cm之间。
2.固体电解电容寿命计算方法：
固体电解电容的寿命通常由陶瓷介质的电导率、电容值和工作电压等因素决定。根据经验公式可计算如下：
寿命（小时）=0.1×10^6×[(C×V)/(I×T)]^(1/3)
其中，C为电容值（μF），V为工作电压（V），I为等效串联电阻（Ω），T为工作温度（℃），I值可通过测试或参考铝电解电容厂商提供的数据得到。
3.等效串联电阻计算方法：
等效串联电阻是指电容器在工作状态下所表现出的电阻，其值与寿命成正相关。可以通过测试或参考铝电解电容厂商提供的数据得到。
需要注意的是，上述计算方法是根据经验公式得出的估算值，在实际应用中可能存在误差。因此，工程师在设计电路时，应综合考虑电容器的额定参数、使用环境和寿命要求等因素，选择合适的铝电解电容器，并进行合理的设计和布局，以确保电路的可靠性和稳定性。
此外，还需要注意以下几点：
1.工作电压不应超过电容器的额定电压，以避免击穿和损坏电容器。
2.工作温度应在电容器能够承受的范围内，过高的温度会加速电容器老化，缩短寿命。
3.合理选择电解液类型和固体介质，不同的材料具有不同的寿命和性能特点，需根据具体需求进行选择。
综上所述，铝电解电容寿命的计算方法主要是根据电容器的工作参数和材料特性进行估算，具体的计算公式和方法可根据实际情况和厂商提供的数据进行合理选择和应用。
铝电解电容寿命计算
铝电解电容寿命计算
铝电解电容寿命很大程度上取决于环境因子与电性因子。环境因子包括温度，湿度，大气压力和振动。电性因子包括工作电压，纹波电流和充放电系数。温度因子(环境温度与由于纹波电流导致的内在加热)最能判断铝电解电容寿命。
评估铝电解电容寿命的通用公式：
非固态电解电容的寿命通常用环境温度系数、应用电压和纹波电流三个原理来体现。
按以下公式来计算：
Lx=Lo*Ktemp*Kvoltage*Kripple
Lx：电解电容的评估寿命
Lo：电解电容的寿命基数
Ktemp：环境温度加速系数
Kvoltage：电压加速系数
Kripple：纹波电流加速系数
Ktemp(环境温度系数)
由于铝电解电容本质上是一种电气化学的组件，温度增加会促进化学反应并产生气体扩散在电解电容内部，从而导致电容容量逐步减小及(损失角)和等效内阻逐步增大。
以下公式是通过实验得出，体现了温度加速度因子和电容老化的关系：
Lx=Lo*Ktemp=Lo*B(To-Tx)/10
Ktemp= B(To-Tx0)/1
Lx：电解电容的评估寿命
Lo：电解电容的寿命基数
To：电解电容最大额定温度(℃)
Tx：电解电容实际的环境温度
B：温度加速度因子(约等于2)
这个公式与阿列纽斯定律相似，阿列纽斯定律用来表述化学反应速率和温度之间的关系，并叫做铝电解电容的阿列纽斯定律。当环境温度在40℃到最大额定温度之间时，温度加速度因子约等于2。也就是说随着环境温度每增加10℃电容寿命将减半。当环境温度在20℃到40℃之间时，温度加速度因子接近2，其寿命将延长。但是工作条件与环境的变化，特别是工作条件与环境温度的互相变化。环境温度在这个范围内将发生很大的变化，因此寿命评估要在40℃以下，应该用40℃作为Tx。
Kvoltage(应用电压系数)
微小及大型号的铝电解电容应用较普遍，像贴片型、插件型、方块型在其寿命中有较小的电压效应。只要电容用于电压和温度的规格之内，其它因子像温度和纹波电流决定电容寿命与电压类似。因此Kvoltage=1用于這些額定電壓350V和更高用螺钉固定管脚类型的电容
电解电容寿命计算公式
对电解电容寿命产生影响的因素
电解电容广泛应用在电力电子的不同领域，主要是用于平滑、储存能量或者交流电压整流后的滤波，另外还用于非精密的时序延时等。在开关电源的MTBF预计时，模型分析结果表明电解电容是影响开关电源寿命的主要因素，因此了解、影响电容寿命的因素非常重要。
电解电容的寿命取决于其内部温度。因此，电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度，电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应用者来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。
2 电解电容的非正常失效
一些因素会引起电解电容失效，如极低的温度，电容温升（焊接温度，环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。
电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。
电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电压是经常出现的。尤其我国幅员辽阔，各地电网复杂，因此，交流电网很复杂，经常会出现超出正常电压的30%，尤其是单相输入，相偏会加重交流输入的正常范围。经测试表明，常用的450V/470uF
105℃的进口普通2000小时电解电容，在额定电压的1.34倍电压下，2小时后电容会出现漏液冒气，顶部冲开。根据统计和分析，与电网接近的通信开关电源PFC输出电解电容的失效，主要是由于电网浪涌和高压损坏。电解电容的电压选择一般进行二级降额，降到额定值的80％使用较为合理。
铝电解电容的寿命计算
1 铝电解电容器的寿命
使用条件对于铝电解电容器的寿命有很大的影响。使用条件可分为环境条件和电条件。
环境条件有温度、湿度、气压、震动等，其中温度对于寿命的影响是最大的。
电条件有电压、纹波电流、充放电条件等。
一．周围温度和寿命
周围温度对寿命的影响体现在电容量的减少、损耗角正切值的增大，这些现象起因是电解液从封口部分向外部渐渐扩散。电性能的时间变化和周围温度之间的关系可得出下列公式。
Lx=Lo*B To-Tx/10
Lo：在最高使用温度下，额定施加电压和额定纹波电流
重叠时的保证寿命（hours）
Lx：实际使用时的预计寿命（hours）
To：产品的最高使用温度（℃）
Tx：实际使用时的周围温度 （℃）
B： 温度加速系数
在此温度加速系数B若在最高使用温度以下的话，B=2进行计算，10 ℃的升温即等于约两倍的加速率。 电解电容应用时，须考虑环境散热方式、散热强度、电容与热源的距离、电容的安装方式。
二．施加电压和寿命
用于绝大多数的机器中的贴片式（SMD）、引线式（radial）、基板自立式（snap-in）之电容器，使用条件在最高使用温度和额定电压值以下的情况时，施加的电压所产生的影响与周围温度的加速和纹波电流的加速所产生的影响相比可以忽略不计。
另，用于高功率电子仪器的螺丝端子式（screw）电容器中350VDC以上的高压品占主流，由于作为铝电解电容器导电体的氧化膜(Al2O3)的性质，额定电压以下的施加电压值的大小将影响其寿命。
三．纹波电流重叠时的寿命
由于铝电解电容器和其他的电容器相比损耗较大，因而纹波电流会导致内部发热。纹波电流产生的热又会使温度上升，所以对于产品寿命有很大影响。这样一来，需事先根据不同产品设定最大允许纹波电流值。外加纹波电流的发热度可由下面的计算式得出。
W=Ir2* ESR +V*IL
W：内部的消耗电力
Ir：纹波电流
ESR：内部电阻（等效串联电阻）