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電解電容使用壽命淺析

2006/5/23 15:00:35  電源在線網(wǎng)
  電解電容器的使用壽命與環(huán)境溫度的相對關系如圖I所示,當紋波電流一定時(如額定紋波電流),環(huán)境溫度越高,電解電容器的使用壽命越短。且如果環(huán)境溫度過高,超過了電解電容器的最高額定溫度,將會使電解電容器中電解液沸騰產(chǎn)生過壓將泄壓部件產(chǎn)生不可逆轉泄壓動作造成電解液泄漏,使電解電容器永久性的損壞。因此電解電容器的存儲和使用溫度絕不可超過額定溫度。相反,若降低工作溫度則可以使電解電容器壽命大大增加,如額定最高溫度為85℃的電解電容器在85℃的環(huán)境溫度條件下壽命為1000小時,而環(huán)境溫度降低到60℃,則壽命可以延長到約10000℃,當環(huán)境溫度降低到40℃,則壽命可達約80000小時,在實際使用中常可以看到電解電容器的實際壽命遠比標稱值高得多,這就是使用溫度低于最高額定溫度的原因,因此,若條件允許,盡可能降低環(huán)境溫度來延長電解電容器的使用壽命,是一種很好的辦法,故通常設計中要求電解電容器應遠離發(fā)熱源。
  
  電解電容器的使用壽命不僅與環(huán)境溫度的高低有關,還與紋波電流的大小有關。由于熱應力對電解電容器的使用壽命有決定性的影響,因此,由紋波電流產(chǎn)生的熱損耗是影響電解電容器使用壽命的重要因素。
  
  紋波電流是指流過電解電容器的交流分量電流,它受環(huán)境溫度和交流頻率的影響,環(huán)境溫度不同,紋波電流的最大允許值不同。而當環(huán)境溫度一定時,在允許范圍內(nèi),流過的紋波電流越大,電解電容器的使用壽命越短,額定溫度為85℃,壽命為1000小時的電解電容器的紋波電流與壽命的關系如圖II所示。究其原因為:電解電容器的散熱性很差,當紋波電流流過電解電容器時,在等效串聯(lián)電阻(ESR)上將電能轉化為熱能,在散熱條件很差的電解電容器的內(nèi)部將引起溫度的上升,產(chǎn)生溫度上升導致壽命降低的效應,使用時應盡可能地減小電解電容器的紋波電流。不僅如此,對于普通電解電容器而言,高頻紋波電流將比工頻紋波電流的熱效應大,因此,在開關電源的輸出濾波或負載具有很高的高頻紋波電流時,應用普通電解電容器會感到明顯發(fā)熱,將導致電解電容器的壽命將下降。
  
  一般情況下,在分析電解電容器的使用壽命時,要同時考慮環(huán)境溫度和紋波電流這兩個因素。電解電容器的使用壽命是由紋波電流和環(huán)境溫度共同確定的。在允許范圍內(nèi),紋波電流越大,環(huán)境溫度越高,電解電容器的使用壽命越短,而且環(huán)境溫度越高所允許的紋波電流越小。
  
  在應用電解電容器時,要根據(jù)需要,選擇合適的最高額定溫度和使用壽命值。通常,額定溫度高、額定壽命長的電解電容器的價格也相應較高。雖然,若環(huán)境溫度過高,即使不超過了所使用的電解電容器的最高額定溫度,也會感到電解電容器過早損壞。不僅如此,紋波電流產(chǎn)生的熱損耗對電解電容器的使用壽命有很大的影響,所以,一般在選擇電解電容器時,要選擇額定值比要求值稍高一些的電解電容器。但從經(jīng)濟角度看,因額定溫度越高,使用壽命越長的電解電容器的價格越高,所以,一般情況下,若沒有特殊要求,選擇高額定電壓為+85℃,使用壽命為1000h的電解電容器通常可以滿足設計要求。
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