寿命解析密码三环境温度和热阻

根据铝电解电容器寿命计算公式,我们发现热点温度T’(Th)对寿命有直接的影响,那么这个热点温度又和哪些因素是紧密相关的呢?我告诉你答案就:环境温度(Ta)、从热点传递到周围环境总的热阻(Rth)、以及施加的纹波电流。

至于纹波电流对寿命的影响,我在上一节(寿命解析密码二)中已经说明,这里我就给大家说说环境温度和热阻的重要性。环境温度就是指电容器实际存放场所的室温、热阻就是一个阻碍电容散热的系数(可以计算出)。那么到底它们对电容寿命的影响有多大,我想我还给大家举一个例子来说明一下更直观。例:某品牌400V8200的电容,在设计纹波电流57A 、实际使用电压360V的条件下,如果其环境温度为55℃其寿命可以达到108000小时、如果环境温度为65℃,其寿命变为54000小时、如果环境温度为75℃,其寿命变为27000小时,从上面的数字中我们不难看出环境温度每升高10℃,电解电容器的寿命就会减半。

那么热阻呢,它有什么用,很简单热阻的大小直接决定了电解电容的散热能力,热阻越小散热能力越强,中心的热点温度会降低,从而达到延长寿命的目的。如何降低热阻,这个方法其实很多,从电容结构来讲我们可以选择负极箔延长到底部铝壳的设计、带尾柱螺栓的设计等等,从使用的角度来讲,我们可以增加风冷、通风等等。

寿命解析密码二额定纹波电流

实际应用中,电路中的交流纹波电流经过铝电解电容器,将会在其ESR上产生损耗,从而会使得电容器发热,而发热到一定的程度会急剧破坏阳极氧化膜和电解液,从而使得电解电容在短期内便会失效,所以对这个发热的限度必须有个限制,通过寿命试验,各个厂家都会给出一个承受纹波能力的限值,这个值就是额定纹波电流值,其定义为在最高工作温度下可以确保电容在规定寿命时间内允许通过的最大纹波电流。国内的一些中小规模的生产厂商多数是给不出这个值,而是直接复制一些大公司的,这样拿来就用的做法其实对客户是很不付责任的,因为每个电容器生产商技术水平和工艺体系不可能一样,所以我们在选购产品的时候,最好还是选用大家都知道的一些大品牌,这样产品的质量才会得到保证。

寿命解析密码一等效串联电阻ESR

电路中纹波电流通过铝电解电容器, ESR产生的功率损耗计算公式为:p=I2*RESR,相对于电路中其他半导体器件,电容器的散热能力是很差的,这是电容器为什么带上负载或一有功耗就产生热量,使得内部温升上升的原因,而铝电容本身的散热能力并不是很好,因此在实际的使用过程中,一定要留有足够的余量,切不能满负荷或超负荷使用,同时选择ESR相当较小的电容对降低发热也有一定的作用,请注意这里的相对是指同一设计条件下的比较,而不能麻木的追求ESR的最小化,从而忽略了影响电容寿命的其他因素。

铝电解电容器寿命估算公式

本人在电容器行业工作十几年,经常有人会问我铝电解电容器的实际使用寿命是怎么计算的,今天在这里我给大家详细的说明一下,希望能够对你有帮助。

铝电解电容器寿命计算公式:

 smgs1

L:  电容器估算寿命(我们想知道的)

L0: 标称最高环境温度和额定工作电压下的使用寿命(由厂家提供,不同型号会有不同)

T0 : 电容器中心允许的最高温度(由厂家提供,不同型号会有不同)

T’: 实际使用中电容器中心温度(需要测量或由纹波推算)

W.V: 额定工作电压( V ) (一般电容表面都会有标识)

V’:实际工作电压( V ) (这个就不需要解释了) 

 

为了方便大家理解,我给大家举一个例子:

例:CD135 400V3300uF电容器,实际工作电压200V ,环境温度60℃,测量得到叠加纹波后电容中心温度70℃,求在此条件下电容器实际估算寿命?

首先通过查厂家样本,可得到该型号电容L0=4000h、T0 =90℃ 代入上述公式得

 smgs2

结果是:在工作电压200V环境温度60℃下,该电容器的寿命估算可达到90509小时。

以上计算公式是目前国内绝大部分电容器厂家使用的,也许你会有疑问L0、T0的数值厂家是通过什么确定,如果你能问出这样的问题,说明你已经很善于思考,做事也很认真;其实这个值准确的说是一种实验结果值,它是通过厂家大量的实验而得到的,而并不是随随便便的复制或拍脑袋就能想出来的,所以我们在选择电容器的时候,建议还是要选择有品牌保证的大公司。另外关于铝电解电容器的寿命计算方法,欧美的一些厂家也有的是通过热阻来计算。

电解电容器在实际安装中的四大注意事项

铝电解电容器在实战安装时,电源设计师应充分考虑以下四大方面的安装常识,避免因安装不当带来的种种问题。

1、要避免在电容器封口部位(即铝壳与盖板的密封的地方)安装支架或施加外力,否则容易使封口部位变形,引起气密性不良,从而导致漏液,甚至早期腐蚀不良。

2、电容器压力阀附近不建议布线电路,防止过应力情况下电解液喷出,引起电路板故障甚至引起失火等事故。

3、设定的电容器安装位置,周围应尽量避免安装散热部件,防止电容外热套管变形,破坏绝缘及引起电容发热。

4、电容器直立放置时,压力阀禁止向下安装;电容器平躺放置时,压力阀建议要放在正极标志的下方;按这样的方式布置,可以避免很多早期失效甚至更严重的问题。

FXA系列

FXA电容样本
FXA电容样本

FXA系列:标准品容量范围±20%(可以根据客户要求设计),使用温度范围-40℃~85℃,最高温度85℃下5000小时保证寿命,8000小时使用寿命,实际使用寿命视具体使用环境和条件决定。温度每降低10℃,约可延长寿命1倍。端子结构及底部结构可提供选择,详见样品展示页面(内附详细图片说明)。

本系列电容技术性能指标严格按照国标要求执行,提供的所有电解电容均满足欧盟RoHS环保要求。铝电解电容器直销网将会为我们的客户提供终身免费技术咨询和厂家售后服务,帮助您解决一切后顾之忧。

FXA系列铝电解电容器所有规格尺寸如下表 (如需批量订购可提前预约)

NO

规格

损耗最大值

漏电流最大值

纹波电流最大值

浪涌电压

外形尺寸

(uF)

20℃ 120Hz

20℃ 5min(mA)

85℃ 120Hz(Arms)

(V.DC)

ΦDXL(mm)

1

400V1000

0.15

4.00

5.0

450

51X75

2

400V1200

0.15

4.80

5.5

450

51X75

3

400V1500

0.15

5.00

6.7

450

51X96

4

400V1800

0.15

5.00

7.4

450

51X96

5

400V2200

0.15

5.00

9.2

450

51X130

6

400V2700

0.15

5.00

9.9

450

64X96

7

400V3300

0.15

5.00

11.8

450

64X115

8

400V3900

0.15

5.00

13.5

450

64X130

9

400V4700

0.15

5.00

15.9

450

64X155

10

400V4700

0.15

5.00

14.9

450

77X115

11

400V5600

0.15

5.00

19.1

450

64X195

12

400V5600

0.15

5.00

17.0

450

77X115

13

400V6800

0.15

5.00

20.2

450

77X155

14

400V8200

0.15

5.00

23.5

450

90X157

15

400V10000

0.15

5.00

25.9

450

90X157

16

400V12000

0.15

5.00

31.0

450

90X196

17

400V15000

0.15

5.00

37.5

450

90X236

18

450V1000

0.15

4.50

5.0

500

51X75

19

450V1200

0.15

5.00

6.0

500

51X96

20

450V1500

0.15

5.00

7.2

500

51X115

21

450V1800

0.15

5.00

8.3

500

51X130

22

450V2200

0.15

5.00

9.0

500

64X96

23

450V2700

0.15

5.00

10.7

500

64X115

24

450V3300

0.15

5.00

12.4

500

64X130

25

450V3900

0.15

5.00

14.5

500

64X155

26

450V3900

0.15

5.00

13.6

500

77X115

27

450V4700

0.15

5.00

17.5

500

64X195

28

450V4700

0.15

5.00

15.6

500

77X130

29

450V5600

0.15

5.00

18.3

500

77X155

30

450V6800

0.15

5.00

21.4

500

90X157

31

450V8200

0.15

5.00

23.5

500

90X157

32

450V10000

0.15

5.00

28.3

500

90X196

33

450V12000

0.15

5.00

33.6

500

90X236

 

备注:频率120Hz, 温度85℃条件以外使用,FXA系统电解电容纹波电流修正系数如下表:

频率(Hz)

温度(℃)

50/60

120

300

1K

≥10K

40

60

85

0.7

1.0

1.1

1.3

1.4

1.89

1.67

1.0

 

 

 

 

螺栓端子允许扭距必须在以下范围内:

端子

扭距标准(N.m)

M5

<3.0

M6

<6.0

M8

<8.0

CD136系列

CD136电容
CD136电容

CD136系列:标准品容量范围±20%(可以根据客户要求设计),使用温度范围-40℃~105℃,最高温度105℃下2000小时保证寿命,4000小时使用寿命,实际使用寿命视具体使用环境和条件决定。温度每降低10℃,约可延长寿命1倍。端子结构及底部结构可提供选择,详见样品展示页面(内附详细图片说明)。

本系列电容技术性能指标严格按照国标要求执行,提供的所有电容均足满足欧盟RoHS环保要求。铝电解电容器直销网将会为我们的客户提供终身免费技术咨询和厂家售后服务,帮助您解决一切后顾之忧。

CD136系列铝电解电容器所有规格尺寸如下表 (如需批量订购可提前预约)

NO

规格

损耗最大值

漏电流最大值

纹波电流最大值

浪涌电压

外形尺寸

(uF)

20℃ 120Hz

20℃ 5min(mA)

105℃ 120Hz(Arms)

(V.DC)

ΦDXL(mm)

1

100V6800

0.15

5.00

5.0

125

51X75

2

100V10000

0.15

5.00

6.5

125

51X96

3

100V15000

0.2

5.00

7.6

125

64X96

4

100V22000

0.2

5.00

9.7

125

77X96

5

100V33000

0.25

5.00

11.8

125

77X130

6

100V47000

0.25

5.00

15.0

125

90X131

7

100V6800

0.15

5.00

5.9

125

64X96

8

100V10000

0.15

5.00

7.6

125

77X96

9

160V6800

0.15

5.00

5.9

200

64X96

10

160V10000

0.15

5.00

7.6

200

77X96

11

160V15000

0.15

5.00

10.3

200

77X130

12

160V22000

0.15

5.00

13.2

200

90X131

13

200V1500

0.15

3.00

2.2

250

36X100

14

200V2200

0.15

4.40

2.8

250

51X75

15

200V3300

0.15

5.00

3.7

250

51X96

16

200V4700

0.15

5.00

4.9

250

64X96

17

200V6800

0.15

5.00

6.3

250

64X115

18

200V10000

0.15

5.00

8.1

250

77X115

19

200V15000

0.15

5.00

10.9

250

90X131

20

250V1000

0.15

2.50

1.9

300

36X100

21

250V1500

0.15

3.75

2.3

300

51X75

22

250V2200

0.15

5.00

3.1

300

51X96

23

250V3300

0.15

5.00

4.2

300

64X96

24

250V4700

0.15

5.00

5.4

300

64X115

25

250V6800

0.15

5.00

6.9

300

77X115

26

250V10000

0.15

5.00

9.3

300

77X155

27

250V15000

0.15

5.00

12.2

300

90X157

28

400V1000

0.15

4.00

2.5

450

51X75

29

400V1200

0.15

4.80

3.0

450

51X96

30

400V1500

0.15

5.00

3.6

450

51X115

31

400V1800

0.15

5.00

4.1

450

51X130

32

400V2200

0.15

5.00

4.5

450

64X96

33

400V2700

0.15

5.00

5.3

450

64X115

34

400V3300

0.15

5.00

6.2

450

64X130

35

400V3900

0.15

5.00

7.2

450

64X155

36

400V3900

0.15

5.00

6.8

450

77X115

37

400V4700

0.15

5.00

8.7

450

64X195

38

400V4700

0.15

5.00

7.8

450

77X130

39

400V5600

0.15

5.00

9.6

450

64X195

40

400V5600

0.15

5.00

9.2

450

77X155

41

400V6800

0.15

5.00

10.7

450

90X157

42

400V8200

0.15

5.00

11.8

450

90X157

43

400V10000

0.15

5.00

14.1

450

90X196

44

450V1000

0.15

4.50

4.2

500

51X100

45

450V1500

0.15

5.00

5.7

500

51X130

46

450V2200

0.15

5.00

7.3

500

64X115

47

450V3300

0.15

5.00

10.1

500

77X130

48

450V4700

0.15

5.00

12.6

500

77X155

49

450V5600

0.15

5.00

15.8

500

90X157

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

备注:频率120Hz, 温度105℃条件以外使用,CD136系统电解电容纹波电流修正系数如下表:

频率(Hz)

温度(℃)

50/60

120

300

1K

≥10K

vf

40

55

70

85

105

0.8

1.0

1.1

1.3

1.4

≤250vf

4.9

3.9

3.0

1.8

1.0

>250vf

3.8

3.3

2.5

2.0

1.0

 

 

 

 

 

螺栓端子允许扭距必须在以下范围内:

端子

扭距标准(N.m)

M5

<3.0

M6

<6.0

M8

<8.0

 

 

 

铝电解电容器在实际应用中的八大注意事项

关于铝电解电容器使用注意事项,百度一下会很多,每个电容厂家给出的答案也是各有不同,那么到底哪些注意点是我们必须去了解的呢?本人就10年品质售服实战经验,给出以下8点建议,希望能够对你有所帮助。

1.请在所购型号电容规定的电压、温度、纹波电流范围内使用

a.一般购买的电容器,表面会标识使用温度的范围和最大电压,在使用时请不要超过这个范围,否则将会严重影响电容使用寿命,甚至失效。

b.每种型号规格的电容器都会对应最大纹波电流设定值,这个值一般不会标识,要到厂家对应的产品说明书中才会查到,在决定购买电容前,你需要了解下你所用的电路中最大纹波电流是多少,或你所用机型中的纹波电流设定值是多少,然后再去选择相应的电容。

2.防止瞬间过压造成电容的击穿甚至爆炸

a.具体上机应用中要注意直流电压上叠加交流成分时,峰值不要超过额定电压。

b.多只电容器串联使用时,要并联均压电阻,并要对均压电阻进行确认。另建议用同一家同一规格型号的电容。

c.尽量避免电网波动、瞬间的大能量反馈、雷击、接地、短路等造成的瞬间过压。

3.通反电的电容不建议使用

在使用过程中,如果不小心接反了其中的一只或一组电容,建议最好不要再继续使用,因为一般电容器的负极箔没有化成电压或只有几伏电压,表面氧化膜会受损,即使表面看外观无异常,但这样的电容器也不建议使用,这一点也请注意。

4.掉落或碰伤的电容不建议使用

在搬运或使用过程中不小心碰伤或掉落的电容,即使外观无异常,也不建议使用,最好是返回厂家重新处理并检查,防止芯包内铝箔可能出现损伤。

5.单元失效组中的电容不建议使用

这里的单元失效组电容是指,串并联电路中如果出现1只电容失效,机器自动跳闸或保护后,其它的看上去正常的电容。大部分情况下,虽说你换上1只新的电容补充进去,电路就没有问题了,但这样做的风险却是很大的,因为通常失效单元组的电容多少会受到过压或过流的影响,会存在隐形击穿或漏电大发热的可能。遇到这样的情况,最好是换掉全部的电容,把单元组中的电容返回厂家重新老化检测一下。

6.长期存放库存的电容不建议使用

这里长期存放,各个厂家规定可能会有不同,有1年、2年、3年的,这其中的主要原因就是设计体系和工艺不一样,还有一个重要的原因就是铝电解电容器本身的漏电回升特性,仅鉴于此,我本人的建议是存放1年以上的铝电解电容器最好不要直接拿来就用,上机之后不要通负载,可先小电流额定电压通1-2小时电,这样做的目的,可以使漏电流减小,同时也会修补一些瑕疵,大大的减小电容器的击穿率和早期发热失效率。如果存放时间超出规定厂家规定,且数量较多,我建议你也可以选择返回厂家重新老化处理,一般电容器厂家都会给你免费处理的。

7.不适合在含有易腐蚀气体或高湿环境中使用

大家都知道,铝电解电容器的主体材料为电解铝,本身易腐蚀,因此尽量避免在含有硫化氢、亚硝酸、亚硫酸、溴等卤素化合物气体、或氨等有害气体及水分较高的环境中使用。特别提醒要避免熏蒸处理和杀虫剂喷洒。

8.不适合在重复急剧充放电回路中使用

重复急剧充放电路中,电压电流变化大,会导致电容性能恶化。如熔接机、焊接机等设备,一般厂家生产的电容都不适合这样的场合应用,此类电容需要特殊设计,如果你需要在这方面的应用,购买前一定要询问对方销售或技术人员。

 

如果你已经掌握了以上八大注意事项,那么我相信在电解电容器的实战应用中将会大大降低因电容器问题带来的失效率。

CD135系列

CD135电容样本
CD135电容样本

CD135系列:标准品容量范围±20%(可以根据客户要求设计),使用温度范围-25℃~85℃,最高温度85℃下2000小时保证寿命,4000小时使用寿命,实际使用寿命视具体使用环境和条件决定。温度每降低10℃,约可延长寿命1倍。端子结构及底部结构可提供选择,详见样品展示页面(内附详细图片说明)。

本系列电容技术性能指标严格按照国标要求执行,提供的所有电容均足满足欧盟RoHS环保要求。铝电解电容器直销网将会为我们的客户提供终身免费技术咨询和厂家售后服务,帮助您解决一切后顾之忧。

CD135系列铝电解电容器所有规格尺寸如下表 (如需批量订购可提前预约)

NO

规格

损耗最大值

漏电流最大值

纹波电流最大值

浪涌电压

外形尺寸

(uF)

20℃ 120Hz

20℃ 5min(mA)

85℃ 120Hz(Arms)

(V.DC)

ΦDXL(mm)

1

100V100000

0.35

5.00

24.0

125

90X171

2

160V33000

0.25

5.00

23.8

200

90X131

3

160V39000

0.25

5.00

27.9

200

90X157

4

200V18000

0.25

5.00

16.5

250

77X130

5

200V22000

0.25

5.00

19.6

250

77X155

6

200V27000

0.25

5.00

21.6

250

90X131

7

200V33000

0.25

5.00

25.6

250

90X157

8

250V2200

0.25

5.00

4.0

300

51X75

9

250V2700

0.25

5.00

4.5

300

51X75

10

250V3300

0.25

5.00

5.4

300

51X96

11

250V3900

0.25

5.00

6.3

300

51X115

12

250V4700

0.25

5.00

7.1

300

64X96

13

250V5600

0.25

5.00

7.8

300

64X96

14

250V6800

0.25

5.00

9.2

300

64X115

15

250V8200

0.25

5.00

10.1

300

64X115

16

250V10000

0.25

5.00

11.7

300

64X130

17

250V12000

0.25

5.00

12.9

300

77X115

18

250V15000

0.25

5.00

15.1

300

77X130

19

250V18000

0.25

5.00

17.7

300

77X155

20

250V22000

0.25

5.00

21.0

300

90X157

21

350V1200

0.2

4.20

3.9

400

51X75

22

350V1500

0.2

5.00

4.3

400

51X75

23

350V1800

0.2

5.00

5.2

400

51X96

24

350V2200

0.2

5.00

5.7

400

51X96

25

350V2700

0.2

5.00

7.2

400

51X130

26

350V3300

0.2

5.00

8.0

400

51X130

27

350V3900

0.2

5.00

9.0

400

64X115

28

350V4700

0.2

5.00

10.4

400

64X130

29

350V5600

0.2

5.00

11.4

400

77X115

30

350V6800

0.2

5.00

13.1

400

77X130

31

350V8200

0.2

5.00

15.5

400

90X157

32

350V10000

0.2

5.00

18.2

400

90X157

33

350V12000

0.2

5.00

20.1

400

90X157

34

350V15000

0.2

5.00

24.5

400

90X196

35

350V18000

0.2

5.00

28.9

400

90X236

36

400V1000

0.2

4.00

3.5

450

51X75

37

400V1200

0.2

4.80

3.9

450

51X75

38

400V1500

0.2

5.00

4.7

450

51X96

39

400V1800

0.2

5.00

5.2

450

51X96

40

400V2200

0.2

5.00

6.5

450

51X130

41

400V2700

0.2

5.00

7.0

450

64X96

42

400V3300

0.2

5.00

8.3

450

64X115

43

400V3900

0.2

5.00

9.4

450

64X115

44

400V4700

0.2

5.00

10.5

450

77X115

45

400V5600

0.2

5.00

12.0

450

77X130

46

400V6800

0.2

5.00

14.1

450

77X155

47

400V8200

0.2

5.00

16.5

450

90X157

48

400V10000

0.2

5.00

18.3

450

90X157

49

400V12000

0.2

5.00

21.9

450

90X196

50

400V15000

0.2

5.00

26.4

450

90X236

51

450V820

0.2

3.69

3.2

450

51X75

52

450V1000

0.2

4.50

3.5

450

51X75

53

450V1200

0.2

5.00

4.2

450

51X96

54

450V1500

0.2

5.00

5.1

450

51X115

55

450V1800

0.2

5.00

5.8

450

51X130

56

450V2200

0.2

5.00

6.3

450

64X96

57

450V2700

0.2

5.00

7.5

450

64X115

58

450V3300

0.2

5.00

8.7

450

64X130

59

450V3900

0.2

5.00

9.5

450

77X115

60

450V4700

0.2

5.00

10.9

450

77X130

61

450V5600

0.2

5.00

12.8

450

77X155

62

450V6800

0.2

5.00

15.0

450

90X157

63

450V8200

0.2

5.00

16.5

450

90X157

64

450V10000

0.2

5.00

20.0

450

90X196

65

450V12000

0.2

5.00

23.6

450

90X236

 

备注:频率120Hz, 温度85℃条件以外使用,CD135系统电解电容纹波电流修正系数如下表:

频率(Hz)

温度(℃)

50/60

120

300

1K

≥10K

40

60

70

85

0.8

1.0

1.1

1.25

1.5

2.7

2.0

1.7

1.0

 

 

 

 

螺栓端子允许扭距必须在以下范围内:

端子

扭距标准(N.m)

M5

<3.0

M6

<6.0

M8

<8.0