铝电解电容的失效分析剖析.doc

应用铝电解电容器必须考虑的问题 铝电解电容器的失效 一、铝电解电容器失效的最主要原因 电解液干涸！ 电解液干涸的原因 电解液自然挥发 电解液的消耗 电解液自然挥发 电解液的挥发速度随温度的升高而变快； 电解液的挥发速度与电容器的密封质量有关，无论在高温还是在低温条件下都要有良好的密封性。 电解液的消耗 漏电流所引起的电化学效应消耗电解液； 铝电解电容器的寿命随漏电流增加而减少； 漏电流随温度升高而增加：250C时漏电流仅仅是850C时漏电流的不到十分之一； 漏电流随施加电压升高而增加：耐压为400V的铝电解电容器在额定电压下的漏电流大约是90%额定电压下的漏电流的5倍。 电解液干涸的时间就是铝电解电容器的寿命 影响铝电解电容器寿命的因素（温度1） 根据铝电解电容器的电解液的不同，铝电解电容器的最高工作温度可分为： 一般用途：850C； 一般高温用途：1050C： 特殊高温用途：1250C： 汽车发动机舱：140∽1500C； 影响铝电解电容器寿命的因素 （额定寿命小时数） 按寿命小时数铝电解电容器可以分为： 一般用途（常温，3年以内）：1000小时； 一般用途（常温，希望比较长的时间）：2000小时以上； 工业级：更长的寿命小时数。 影响铝电解电容器寿命的因素 （温度2） 温度每升高100C，寿命小时数减半； 影响铝电解电容器寿命的因素 （电解液） 电解液的多与寡决定铝电解电容器的寿命； 影响铝电解电容器寿命的因素 （应用条件） 高温缩短铝电解电容器寿命； 高纹波电流缩短铝电解电容器寿命； 工作电压过高缩短铝电解电容器寿命； 二、影响铝电解电容器寿命的参数与应用条件 工作电压与漏电流的关系 工作电压与漏电流的关系 CDE生产的450V/4700Uf/850C铝电解电容器的漏电流与施加电压的关系： 温度与漏电流的关系 CDE生产的450V/4700Uf/850C铝电解电容器的漏电流与环境温度的关系： 温度、电压、纹波电流共同作用对寿命的影响 以EPCOS的B43697电子镇流器用铝电解电容器为例 在不同的电压与温度条件下的铝电解电容器寿命不同。 铝电解电容器的寿命与温度、纹波电流的关系 三、铝电解电容器寿命推算方法： 简单寿命推算 根据ESR、热阻、纹波电流推算寿命 根据温度、纹波电流与寿命的关系推算寿命 简单寿命推算方法1 不含有纹波电流工作状态的铝电解电容器的推算：基本依据为“100C法则”，即环境温度每上升100C寿命减半，反之亦然，这个“100C法则”是在零纹波电流条件下适用。在铝电解电容器流过比较大的纹波电流时不一定适用。 简单寿命推算方法2 国产某些品牌铝电解电容器推荐的方法 日本品牌铝电解电容器推荐的方法 基本思路 在额定电压下，铝电解电容器的寿命可以由以下公式计算。 其中，L和L0分别为：实际环境温度T时的寿命和额定最高温度T0时的寿命。可以看到，铝电解电容器的使用寿命随温度下降没100C，寿命增加一倍，即所谓100C法则。因此，无论是使用还是储存，铝电解电容器均应在尽量低的环境温度下为好。例如，850C/1000小时的铝电解电容器在450C使用寿命为16000小时，折合为1年零10个月；290C时为48000小时，折合为5年零6个月；而1000小时折合为42天。可以看到，降低温度对延长铝电解电容器寿命的重要性。 图解计算 存在的问题 上述三种推算方法仅适用于存储状态和无纹波电流（很小纹波电流）的工作状态（如隔直流电容、小信号电路的旁路电容）。对于明显含有纹波电流的工作条件时，上述方法不一定适用，这时应将纹波电流的效应考虑在应用条件中。 考虑纹波电流时的寿命推算方法 铝电解电容器的发热由于内部等效串连电阻（ESR）引起，其产生的损耗为： 5.16 其中I和R（ESR）分别为：纹波电流（A）和等效串联电阻（Ω）。由于发热引起的温升为： 5.17 其中ΔT、I、A、R（ESR）、H分别为：电容器中心的温升（