新聞中心
影響電解電容壽命的因素（一）
發布時間：
2024-03-27
電解電容廣泛應用在電力電子的不同領域，主要是用于平滑、儲存能量或者交流電壓整流后的濾波，另外還用于非精密的時序延時等。在開關電源的MTBF預計時，模型分析結果表明電解電容是影響開關電源壽命的主要因素，因此了解、影響電容壽命的因素非常重要。
1.電解電容的壽命取決于其內部溫度。
因此，電解電容的設計和應用條件都會影響到電解電容的壽命。從設計角度，電解電容的設計方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩定性。而對應用者來講，使用電壓、紋波電流、開關頻率、安裝形式、散熱方式等都影響電解電容的壽命。
2.電解電容的非正常失效
一些因素會引起電解電容失效，如極低的溫度，電容溫升（焊接溫度，環境溫度，交流紋波），過高的電壓，瞬時電壓，甚高頻或反偏壓；其中溫升是對電解電容工作壽命(Lop)影響最大的因素。
電容的導電能力由電解液的電離能力和粘度決定。當溫度降低時，電解液粘度增加，因而離子移動性和導電能力降低。當電解液冷凍時，離子移動能力非常低以致非常高的電阻。相反，過高的熱量將加速電解液蒸發，當電解液的量減少到一定極限時，電容壽命也就終止了。在高寒地區（一般－25℃以下）工作時，就需要進行加熱，保證電解電容的正常工作溫度。如室外型UPS，在我國東北地區都配有加熱板。
電容器在過壓狀態下容易被擊穿，而實際應用中的浪涌電壓和瞬時高電壓是經常出現的。尤其我國幅員遼闊，各地電網復雜，因此，交流電網很復雜，經常會出現超出正常電壓的30%，尤其是單相輸入，相偏會加重交流輸入的正常范圍。經測試表明，常用的450V/470uF105℃的進口普通2000小時電解電容，在額定電壓的1.34倍電壓下，2小時后電容會出現漏液冒氣，頂部沖開。根據統計和分析，與電網接近的通信開關電源PFC輸出電解電容的失效，主要是由于電網浪涌和高壓損壞。鋁電解電容的電壓選擇一般進行二級降額，降到額定值的80％使用較為合理。
3壽命影響因素分析
除了非正常的失效，電解電容的壽命與溫度有指數級的關系。因使用非固態電解液，電解電容的壽命還取決于電解液的蒸發速度，由此導致的電氣性能降低。這些參數包括電容的容值，漏電流和等效串聯電阻（ESR）。
參考RIFA公司預計壽命的公式：
PLOSS=(IRMS)²xESR（1）
Th=Ta+PLOSSxRth（2）
Lop=Ax2Hours（3）
B=參考溫度值（典型值為85℃）
A=參考溫度下的電容壽命（根據電容器直徑的不同而變化）
C=導致電容壽命減少一半所需的溫升度數
從上面的公式中，我們可以明顯的看到，影響電解電容壽命的幾個直接因素：紋波電流(IRMS)和等效串聯電阻值（ESR）、環境溫度（Ta）、從熱點傳遞到周圍環境的總的熱阻（Rth）。電容內部溫度最高的點，叫熱點溫度（Th）。熱點溫度值是影響電容工作壽命的主要因素。而下列因素又決定了熱點溫度值實際應用中的外界溫度（環境溫度Ta）,從熱點傳遞到周圍環境的總的熱阻（Rth）和由交流電流引起的能量損耗（PLOSS）。電容的內部溫升與能量損耗成線形關系。
電容充放電時，電流在流過電阻時會引起能量損耗，電壓的變化在通過電介質時也會引起能量損耗，再加上漏電流造成的能量損耗，所有的這些損耗導致的結果是電容內部溫度升高。
上一頁
下一頁
