电解电容esr计算
日本电解电容使用寿命的分析和计算
ห้องสมุดไป่ตู้
2.弦波
3.合成
I2＝
t × f × Ipeak = 2
0.368 = 0.368 /1.414 = 0.260(A) = 260(mA) / 60(Hz) 2
∑ I
＝
rms
In2 = (260 × 0.3)2 + 3842 = 0.392(A) = 392(mA) /120(Hz)
4.发热
5.寿命
电解电容的行业规定，在额定温度 T0下，加上允许额定纹波电流 I 产生的最大发热△t≤5 deg℃
( ) 因此实际纹波电流为 Ir 时，电容器自身的发热是 ∆T＝∆t
I Ir
2
deg ℃
△t 为额定温度下加上额定纹波电流时电容器允许最大温升（deg℃）,
Ir 电容器额定纹波电流（Arms）,I 为（计算的）实际工作纹波电流（ Arms）
2)分析:根据公式(1)可知
当电解电容工作温度在最高使用温度工作时(即 T0=T)时,由公式(1)计算得到 电 解 电 容 最
小使用寿命为 L = L0 × 20 = L0 即等于额定寿命,比如 8000 小时，8000/8760=0.9 年。 当电解电容工作温度低于最高使用温度 10℃时,由公式(1)计算得到电解电容使用寿命为
5)放电电流 6)纹波电流
dU IDCpeak = C × dt DC IDCRMS = IDCpeak 2 × t DC × frectifier
IRMS =
I2 CRMS
×
I2 DCRMS
1.3.2 功率损耗计算
PNx = P1 + P2 + ... + Pn = I12 × R ESR1 + I22 × R ESR2 + ... + IR2 × R ESR
铝电解电容寿命计算公式
20,000hrs
9
温度测定方法
A) 取得周围温度方法
机器
实际电容器
模仿电容器
寿命计算式
原本
CONFIDENTIAL(秘密的)
测量站
推荐
实际电容器 10
寿命计算式
温度测定方法
B)单元中心发热温度测定方法
测定的三种方法
准确
1) 单元中心温度测定
2) 周围温度/电容器表面温度测定
3) 纹波电流测定>>>发热温度计算
容易
11
CONFIDENTIAL(秘密的)
寿命计算式
温度测定方法
B)单元中心发热温度测定方法
1. 单元中心温度测量 ΔTx=单元中心温度–周围温度
ਗ਼ᆠཥਅౢɝཥ࢙ኜ裡ࠦԨҪ̴܆ৎ來
优点 : 比较准确 缺点 : 需要額外工作樣品
(我们会准备样品与热电偶) 只能在測量時使用
12
CONFIDENTIAL(秘密的)
ΦD (mm)
30
35 40 50 63.5 76
89 100 -
Factor α 1.5 1.65 1.75 1.9 2.2 2.5 2.8 3.1 -
13
CONFIDENTIAL(秘密的)
寿命计算式
温度测定方法
B)单元中心发热温度测定方法
3.纹波电流测定 发热温度计算
ॆ์䕚䕚ྲྀܗ
例)周围温度105度 vs 85度
周围温度
寿命
单元中心 计算推定寿命 发热温度
105℃ 2000时间
5℃
2000时间
85℃
8000时间
15℃
2000时间
电势能电容公式
电势能电容公式
电容c的计算公式：C=εS/4πkd 。
其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d 为电容极板的距离，k则是静电力常量。
在电容元件两端电压u的参考方向给定时，若以q表示参考正电位极板上的电荷量，则电容元件的电荷量与电压之间满足q=Cu。
定义式： C=Q/U。
电容器的电势能计算公式：E=CU^2/2=QU/2=Q^2/2C。
多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn。
多电容器串联计算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn。
三电容器串联：C=（C1*C2*C3）/（C1*C2+C2*C3+C1*C3）。
扩展资料
电容优点：
1、高稳定性
固体铝电解电容可以持续在高温环境中稳定工作，使用固态铝电解电容可以直接提升主板性能。
同时，由于其宽温度范围的稳定阻抗，适于电源滤波。
它可以有效地提供稳定充沛的电源，在超频中尤为重要。
2、寿命长
固态铝电解电容具有极长的使用寿命(使用寿命超过50年)。
与液态铝电解电容相比，可以算作“长命百岁”了。
它不会被击穿，也不必担心液态电解质干涸以及外泄影响主板稳定性。
由于没有液态电解质诸多问题的困扰，固态铝电解电容使主板更加稳定可靠。
3、低ESR和高额定纹波电流
ESR(EquivalentSeriesResistance)指串联等效电阻，是电容非常重要的指标。
ESR越低，电容充放电的速度越快，这个性能直接影响到微处理器供电电路的退藕性能，在高频电路中固态电解电容的低ESR特性的优势更加明显。
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：。
铝电解电容寿命试验规律
铝电解电容寿命试验规律
电容c的计算公式：c=εs/4πkd 。
其中，ε是一个常数，s为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。
在电容元件两端电压u的参考方向给定时，若
以q表示参考正电位极板上的电荷量，则电容元件的电荷量与电压之间满足q=cu。
定义式： c=q/u。
电容器的电势能计算公式：e=cu^2/2=qu/2=q^2/2c。
多电容器并联计算公式：c=c1+c2+c3+…+cn。
多电容器串联计算公式：1/c=1/c1+1/c2+…+1/cn。
三电容器串联：c=（c1*c2*c3）/（c1*c2+c2*c3+c1*c3）。
电容优点：
1、高稳定性
液态铝电解电容可以持续在高温环境中平衡工作，采用固态铝电解电容可以轻易提高
主板性能。
同时，由于其阔温度范围的平衡电阻，适合电源滤波。
它可以有效地提供更多
平衡丰沛的电源，在超频中尤为重要。
2、寿命长
固态铝电解电容具备极长的使用寿命(使用寿命少于50年)。
与液态铝电解电容较之，可以算是“长命百岁”了。
它不能被打穿，也不必害怕液态电解质干枯以及泄漏影响主板
稳定性。
由于没液态电解质诸多问题的所苦，固态铝电解电容并使主板更加平衡可信。
3、低esr和高额定纹波电流
esr(equivalentseriesresistance)指串联耦合电阻，就是电容非常关键的指标。
esr
越高，电容充放电的速度越慢，这个性能直接影响至微处理器供电电路的脱藕性能，在高
频电路中固态电解电容的高esr特性的优势更加显著。
钽电容 mlcc 电解电容esr
钽电容 mlcc 电解电容esr钽电容和多层陶瓷电容（MLCC）是两种常见的电容器类型。
它们在电子设备中被广泛使用，但在电解电容器等其他类型电容器中常常被忽视，那么今天就让我们来详细了解一下钽电容和多层陶瓷电容的特点以及ESR（等效串联电阻）的概念和重要性。
首先，钽电容是一种基于金属钽的电容器。
钽金属具有很高的电化学电容性能，因此钽电容器具有很高的电容密度和频率响应。
这使得它们成为容量要求较大且需要高频响应的应用中的理想选择，如移动通信设备、计算机、音频设备等。
钽电容器的额定电压范围通常从2.5伏到63伏。
Multi-Layer Ceramic Capacitor (MLCC)是另一种常见的电容器类型。
MLCC是由多层陶瓷薄片和电极交替叠压而成。
陶瓷材料根据它们的电介质常数来分类，其中较常见的有X5R、X7R和C0G（NP0）等。
MLCC具有封装紧凑、电容密度高、频率响应广、工作温度范围广等优点。
它们的额定电压范围通常从2.5伏到1000伏。
ESR是电容器内部的等效串联电阻。
这是由于电容器的电极材料、内部结构以及电介质性质等因素引起的。
ESR实际上对应着电容器在电路中产生能量损耗的能力。
更准确地说，ESR表示了电容器对变化频率的响应能力。
ESR值越低，电容器在高频电路中的性能越好。
为什么ESR重要呢？在许多应用中，电子设备的性能要求很高，尤其是在高频电路中。
ESR值过高会导致电容器在高频电路中的电压降低，从而限制了整个电路的性能。
此外，ESR过高还可能导致电容器发热，这可能影响电子设备的可靠性和寿命。
不同类型的电容器在ESR值上有所不同。
例如，钽电容器通常具有较低的ESR值，可以提供更好的高频响应。
然而，MLCC的ESR值通常更低，能够在高频电路中提供优异的性能。
因此，在高频电路中，MLCC电容器通常比钽电容器更受青睐。
除了总体性能外，钽电容和MLCC还在应用特点上有所差异。
钽电容器通常适用于大容量需求的应用，特别是对体积和重量要求较高的应用。
电容ESR表（二）电容ESR表的设计、制作、调试
电容ESR表（⼆）电容ESR表的设计、制作、调试3 设计构思及最终完成的电路⼀、⽅案选择在设计制作之前，最重要的决定是动⼿的⽅向。
⼏经考虑和权衡，笔者决定采⽤指针式ESR表的⽅案。
原因有三：⼀是指针式ESR表的测量更便捷。
指针表长于定性测量，数字表长于定量测量，这已是很多电⼦爱好者的共识。
如果不需要确切的测量数值，使⽤指针表更为⽅便。
当我们使⽤ESR表测量⼀只电容时，这只电容“正确”的ESR值往往是未知的，需要做的⼯作是，判断此值是否落在⼀个合理的区间内。
因为有刻度的辅助，指针表的指⽰更直观。
根据笔者多年既使⽤指针式万⽤表，⼜使⽤数字式万⽤表的经验，对于这样的模糊判断，指针表明显更快、更省事（前提是你需习惯指针表的使⽤）。
只要看⼀眼指针摆动的⼤致情况，即可作出判别，不⽤像使⽤数字表那样，需在脑海中进⾏数字的读⼊与⽐较。
⼆是指针式ESR表的量程更宽。
⼀个挡位就可以覆盖从0~∞的范围。
只要适当安排好⾼分辨率指⽰区域，就可以满⾜我们检测电解电容（以及部分⾮电解电容）的需要。
若做成数字表形式，⼀个挡位就只能覆盖某⼀个范围。
⽐如，采⽤万⽤表专⽤A/D芯⽚ICL7106。
因其显⽰数值最⼤为1999，若安排最⼩显⽰ 0.01Ω，其最⼤显⽰将变为19.99Ω，在某些场合下使⽤会受到限制，这样就不能⽤于辅助检测那些容量不⼤的⾮电解电容。
三是指针式ESR表的制作难度更低。
对于数字式ESR表来说，适⽤的显⽰屏难以购买得到，可⾏的⽅法是利⽤现成的数字万⽤表来改制。
但数字万⽤表体积⼩，内部空间狭窄，元件不易安排，还需对准显⽰屏原来安装的位置，给PCB的制作带来较⼤的困难。
对于指针式ESR表来说，则没有这样的限制。
因此，在国外电⼦爱好者的DIY中，数字式ESR表多是以套件形式供应的，个⼈独⽴制作⼤部分采⽤指针式⽅案。
此外，另⼀个促使笔者下决⼼选定指针表制作⽅案的重要因素是，刚好⼿头有⼀块闲置多年的MF500指针式万⽤表。
这⼀型号的指针表曾经在国内风靡，成为⼀代经典。
铝电解电容寿命的计算
铝电解电容寿命的计算每个厂商都有自己的计算方法，但都遵循一定的原则：温度极大的影响铝电解电容内的电解液的扩散速度。
根据Arrhenius 的物理定律，温度每升高10 度，电解液的扩散速度加倍；换句话说，铝电解电容的寿命缩短一倍。
A physic law (According the Arrhenius law) teaches us that increasing the temperature 10 °C will double the diffusion of e lectrolyte.为了便于计算和理解，将其分成三部分：（1）基本寿命Lo ：由外壳体积，热辐射性能，制造工艺等决定。
最大环境温度及最大纹波电流下的寿命就是基本寿命。
厂商都会提供或在产品说明书中注明。
（2）环境温度函数f(T) ：电解液的扩散（3）纹波电流函数f(I) ：ESR 引起的热损耗后两者导致铝电解电容核心温度上升，电解液的扩散速度加快。
根据Arrhenius 定律：L 与成反比，Tj : 电解电容的核心温度热阻定律：；Ta:电解电容周围的温度，即环境温度；Tc: 电解电容外壳的温度因为Ta 不易测出，但Tc 很好测量；可以根据Tc 算出Ta；环境温度函数f(T) ：2.2 以下均为个人观点，不能100% 正确。
在厂商提供的数据中一般包含：后缀为0 ，则认为是厂商提供的极限值最高（环境）温度Ta 0 ：一般选用105 度的电解电容最大环境温度下最大允许的纹波电流Ip 0 , 它的校正系数为 1 ；120Hz 或100kHz ，不同的厂家有不同的表示方法校正系数Correction coefficient ：不同频率纹波电流之间的关系在Ta 0 和Ip 0 条件下所产生的温升：D Tj 0 ；本人认为是核心与外壳之间的温差，也可能是核心与Ta 0 之间的温差下表是Rubycon BXA 系列电容不同频率纹波电流之间的关系series frequency correction factor tableFrequency [ Hz ] 120 1k 10k 100k =<Correction coefficient 0.50 定义为C LF0.8 0.91.00 定义为C HF注意：有的厂家定义120Hz 时校正系数为 1 ，有的厂家定义100kHz 时校正系数为1 。
高频电解电容 固态电容 esr
高频电解电容、固态电容和ESR（Equivalent Series Resistance）是电子器件中常见的重要参数，它们在电路设计和应用中扮演着至关重要的角色。
本文将分别对高频电解电容、固态电容和ESR进行介绍，并阐述它们在电子电路中的作用和影响。
一、高频电解电容1. 高频电解电容的定义高频电解电容是一种用于滤波和耦合等电路的电容器，其特点是可以在高频范围内保持较低的阻抗。
通常用于各种电源、通信、放大器等高频电路中。
2. 高频电解电容的结构高频电解电容一般由两个电极和中间的电介质组成。
电介质通常采用电解液或固态电解质，以保证其在高频下有较低的阻抗。
3. 高频电解电容的特性高频电解电容的主要特性是在高频下具有较低的阻抗和较高的容值。
这使得其在高频电路中能够起到稳压、耦合、滤波等作用。
4. 高频电解电容的应用高频电解电容广泛应用于各种高频电路中，如电源滤波电路、信号耦合电路、射频放大电路等。
二、固态电容1. 固态电容的定义固态电容是采用半导体材料构成的电容器，其特点是具有快速响应速度和较低的损耗。
目前，固态电容主要有陶瓷电容、钽电解电容和铝电解电容等。
2. 固态电容的结构一般来说，固态电容的结构包括两个电极和介质。
不同类型的固态电容采用不同的介质，如陶瓷电容采用陶瓷材料，电解电容则采用电解液或固态电解质。
3. 固态电容的特性固态电容具有快速响应速度、较低的ESR和较高的稳定性。
这些特性使得其在高速数字电路、射频电路和功率电路中得到广泛应用。
4. 固态电容的应用固态电容目前已经广泛应用于电子设备中，如手机、笔记本电脑、通信设备、汽车电子等。
它们在这些设备中用于滤波、耦合、稳压等功能。
三、ESR（Equivalent Series Resistance）1. ESR的定义ESR是指电容器等效串联电阻，是电容器中电流经过时产生的电阻。
它是影响电容器工作性能的重要参数。
2. ESR的影响ESR会导致电容器在高频下产生损耗，使得其失去一些工作能力。
电容器的等效电阻(ESR)
电容的ESR参数对电路的影响电容器的ESR（等效串联电阻）参数电容器的主要技术指标有电容量、耐压值、耐温值。
除了这三个主要指标外，其他指标中较重要的就是等效串联电阻（ESR）了。
有的电容器上有一条金色的带状线，上面印有一个大大的空心字母“I”，它表示该电容属于LOWESR低损耗电容。
有的电容还会标出ESR值（等效串联电阻），ESR越低，损耗越小，输出电流就越大，电容器的品质越高。
ESR是Equivalent Series Resistance的缩写，即“等效串联电阻”。
理想的电容自身不会有任何能量损失，但实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗。
这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就称为“等效串联电阻”。
和ESR类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。
早期的卷制电感经常有很高的ESL，容量越大的电容，ESL一般也越大。
ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL会引起串联谐振等现象。
但是相对电容量来说，ESL的比例很小，出现问题的几率很小，后来由于电容制作工艺的提高，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量、耐压值、耐温值之外选用电容器的主要参考因素了。
串联等效电阻ESR的单位是毫欧（mΩ）。
通常钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的 ESR甚至会高达数欧姆。
ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系，当额定电压固定时，容量愈大 ESR愈低。
同样当容量固定时，选用高的额定电压的品种也能降低 ESR；故选用耐压高的电容确实有许多好处；低频时ESR高，高频时ESR 低；高温也会造成ESR的升高。
现在电子技术正朝着低电压高电流电路的设计方向发展，供应给元器件的电压呈现越来越低的趋势，但对功率的要求却丝毫没有降低。
按P=UI的公式来计算，要获得同样的功率，电压降低了，那就必须得增大电流。
例如INTEL、AMD 的最新款CPU，电压均小于2V，和以前3、 4V的电压相比低得多。
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电解电容esr计算
电解电容的等效串联电阻（ESR）是指在交流信号下，电解电
容的电压与电流之间的相位差所产生的等效电阻。
计算电解电容的ESR可以使用以下公式：
ESR = ΔV / ΔI
其中，ΔV是电解电容所加交流信号的电压幅值的变化量，单
位为伏特（V），ΔI是电解电容所加交流信号的电流幅值的变化量，单位为安培（A）。
要测量电解电容的ESR，可以使用信号发生器提供交流信号，接入一个电压探头测量电容器两端的电压变化，并通过一个电流探头测量电容器所加交流信号的电流变化。
然后，通过上述公式计算得到电解电容的ESR。
需要注意的是，计算得到的ESR值是电解电容在特定频率下
的等效串联电阻，ESR值还可能受到温度、电容器老化等因
素的影响，因此在实际应用中要综合考虑这些因素。