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  • 壽命推算
    來源:    發布時間: 2010-06-22 13:25   1871 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

    鋁電解電容器的壽命

    1、忽略紋波電流時的壽命推算
    一般而言,鋁電解電容器的壽命與周圍的環境溫度有很大的關系,其壽命可以由以下公式計算。
    其中,L:溫度T時的壽命
    L0:溫度T0時的壽命
    與溫度比較,降壓使用對電容器的壽命影響很小,可忽略不計。

    2、考慮紋波電流時壽命的推算
    疊加紋波電流,由于內部等效串連電阻(ESR)引起發熱,從而影響電容器的使用壽命,產生的熱量可由下式計算
    P=I2R………………..(2)
    I:紋波電流(Arms)
    R:等效串聯電阻(Ω)
    由于發熱引起的溫升
    其中,△T: 電容器中心的溫升(℃)
    I: 紋波電流 (Arms)
    R: ESR (Ω)
    A: 電容器的表面積(cm2)
    H: 散熱系數( 1.5~2.0x10-3W/cm2x℃)

    上面公式(3)顯示電容器的溫度上升與紋波電流的平方以及等效串聯電阻ESR成正比,與電容器的表面積成反比,因此,紋波電流的大小決定著產生熱量的大小,且影響其使用壽命,電容器的類型以及使用條件影響著△T值的大小,般情況下,△T<5℃。下圖表示紋波電流引起的溫升的測量處



    測試結果:
    (1).考慮到環境溫度和紋波電流時的壽命公式

    其中,Ld:直流工作電壓下的使用壽命
    (K=2,紋波電流允許的范圍內)
    (K=4,超過紋波電流范圍時)
    T0:最高使用溫度
    T :工作溫度
    △T:中心溫升
    (2)電容器工作在額定的紋波電流和上限溫度時,電容器的壽命可通過轉化(4)式得到,如下:



    其中,Lr:工作在額定紋波電流和最高工作溫度下的壽命(h)
    △T0:最高工作溫度下的電容器中心容許溫升。

    (3)考慮紋波電流,環境溫度時可由(5)式得到下式:

    其中,I0:最高工作溫度下的額定紋波電流(Arms)
    I:疊加的紋波電流(Arms)
    由于直接測量電容器的內部溫升存在著困難,下表列出了表面溫度和內部核心溫度的換算關系。

    圖表1

    直徑
    ~10
    12.5~16
    18
    22
    25
    30
    35
    中心/表面
    1.1
    1.2
    1.25
    1.3
    1.4
    1.6
    1.65

    壽命的推算公式,原則上適用于周圍環境溫度為+40℃到最高工作溫度范圍內,但由于封口材料的老化等因素,實際的推算壽命時間一般最大為15年。


    (表1 壽命推算曲線)

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