电解电容寿命计算公式
寿命计算公式：
1.不考虑纹波时：
L=L 0×2（T0-T）/10
L:温度T时电容寿命；L 0:温度T 0时电容寿命。
T 0:最高工作温度；T:实际工作温度。
2.考虑纹波时
L=L D ×2（T0-T）/10×K [1-(I/I0)*(I/I0)]×ΔT/10
L:温度T时的考虑纹波电流的电容寿命；
L D：最高工作温度T 0时额定纹波内的电容寿命；
T:实际工作温度；
T 0:最高工作温度；
ΔT:电容中心温升；
I:电路实际施加纹波电流；
I 0:最高工作温度下允许施加的最大纹波电流；
K:施加纹波电流寿命常数（施加纹波在额定纹波电流内K取2，超过
额定纹波电流K取4）。
其中：
ΔT=I 2
×ESR/(A×H)ESR:电容等效串联阻抗；
A:电容表面积(侧面积+底面积,不考虑胶盖所在面)；A=2πrL+πr 2
；H:散热系数。
φd(mm)4～5 6.38101316
18H
×10-3W/cm 2φd(mm)222530354050～100
H
×10-3W/cm 2 2.18 2.16 2.13 2.1 2.052
铝电解电容器寿命计算公式
1.96
1.88 1.84 1.75 1.66 1.58 1.49绿宝石电子有限公司
以RC10/505*11（105℃2000小时产品，105℃100KHz最大允许纹波为0.124A，
20℃100KHz测试ESR标准值1.3Ω)为例：
假设实际工作温度为85℃，电路中实际纹波电流值为0.162A
1.不考虑纹波时：
（T0-T）/10=（105-85）/10=2
L=2000×22=8000（h）
2.考虑纹波时：
H取2.18/1000=0.00218
电容表面积A=2×3.14×0.25×1.1+3.14×0.25×0.25
=1.727+0.19625
=1.92325（c㎡）
电容中心温升ΔT=（0.162×0.162×1.3）/（0.00218×1.92325）
=8.14(℃)
I取0.162，I0取0.124，因为I＞I0，故K取4；
）2]×ΔT/10=-0.57535
[1-（I/I
温度T时的考虑纹波电流的电容寿命:
L=2000×22×4-0.57535
=3604（h）
绿宝石电子有限公司
MTBF寿命计算公式
寿命计算公式 MTBF （平均间隔失效时间）预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F “电子设备之可靠性预估” 来 进行，此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217 的基 本版本将保持不变，只有失效率的资料会更新。在评估过程之前，应确定各元 器件的相关特性（如基本失效率、质量等级，环境等级等等）。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK- 217E.F计算，以25 C环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon 品牌的电解电容的寿命计算公式 L X=Lr X2【（T°-Tx）/1°】X2（A r s/Ao- A Tj/A） L X预测寿命（Hr）, Lr：制造商承诺的在最高工作温度（To）及额定纹波电流（Io）下的寿命， To：最高工作温度一105C或85C, Tx:实际外壳温度（C）, △Ts：额定纹波电流（Io）下的电解电容中心温升「C）, △Tj:实际纹波电流（lx）下的电解电容中心温升（C）, A: A= 10 —0.25XZTj,（0 Io：额定的纹波电流值（Arms）, R:电解电容的等效串连阻抗（Q）, S:电解电容的表面积（cm2）, S=dDX（D+ 4L）/4 , B：热辐射常数，一般取3= 2.3 X1O-3XS0.2, D:电解电容的截面积的直径（cm）, L:电解电容的高度（cm）, nichicon品牌的电解电容的寿命计算公式 2 L X= Lr X2【（To-Tx）/10] x21-（Ix/Io ）/K, K:温升加速系数，二10—6X（Tx—75 C）/30 （Tx W75C 时，K 值 取 10） 其余字符的表达含意同上。 其余品牌的电解电容的寿命计算公式 2 b= L r X2【（To-Tx）/10]眾1-（Ix/Io ） ] XZTo/10 △To：最高工作温度下的电解电容中心容许温升（取△T o= 5C）, K= 2,纹波电流允许的范围内；K= 4,超过纹波电流允许的范围时。 寿命计算式 寿命计算式 寿命计算式 Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life Time Evaluation From：郭雪松 Date：Oct-27-04 一．SPEC 1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series) 2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。 3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM）注：FM/TM取值方法见附表 4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值 线电流的有效值（rms），测试时要调整输入电压值（90V～264V）达到纹波电流最大。见图示： Irms 三．附表（FM&TM取值方法）：NCC公司产品为例 1.Multiplying Factors on KMG Series（radial lead type） Frequency Multipliers Temperature Multipliers 2. Multiplying Factors on KY Series Frequency Multipliers 电解电容寿命分析 像其它电子器件应用一样 , 电解电容同样遵循一种被称为“Bathtub Curve”的失效率曲线。 其表征的是一种普遍的器件（设备）失效率趋势。但在实际应用中，电解电容的设计可靠性一般以其实际应用中的期望寿命（ Expected Life ）作为参考。这种期望寿命表达的是一种磨损失效（ wear-our failure ）。如下图所示，在利用威布尔概率纸（ Weibull Probability Paper ）对电解电容的失效率进行分析时可看到在某一使用期后其累进失效率曲线 (Accumulated Fallure Rate) 斜率要远大于 1 ，这说明了电解电容的失效模式其实为磨损失效所致。 影响电解电容寿命的因素可分为两大部分： 1) 电容本身之特性。其中包括制造材料（极片、电解液、封口等）选择及配方，制造工艺及技术（封口方式、散热技术等）。 2) 电容设计应用环境（环境温度、散热方式、电压电流参数等）。 电容器件一旦选定，寿命计算其实可归结为自身损耗及热阻参数的求取过程。 1 、寿命评估方式 电解电容生命终结一般定义为电容量 C 、漏电流（ I L）、损耗角（ tan δ）这三个关键参数之一的衰退超出一定范围的时刻。在众多的寿命影响因素中，温升是最关键的一个。而温升又是使用损耗的表现，故额定寿命测试往往被定为“在最大工作温度条件下（常见的有 85degC 及 105degC ），对电容施以一定的 DC 及 AC 纹波后，电容关键参数电容量 C 、漏电流（ IL ）、损耗角（ tan ）的衰竭曲线”。如下图所示： 2 、环境温度与寿命的关系 一般地（并非绝对），当电容在最大允许工作环境温度以下工作时（一般最低到 + 40degC 的温度范围），电解电容的期望寿命可以根据阿列纽斯理论（ Arrhenius theory ）进行计算。该理论认为电容之寿命会随温度每十摄氏度的上升而减半（每上升十摄氏度将在原基础上衰减一半）。从而可以得到如下寿命曲线以及用于计算寿命的环境温度函数 f(T )： 环境温度函数 f(T ) ： 在一些纹波电流很小以致其在 ESR 上损耗引起的温升远远小于环境温度的作用时（例如与几乎无纹波的 DC 电源并联使用），即可认为电容器里面的热点温度与环境温度相等。一般可以按下式进行寿命计算： L OP=LoXf(t) 寿命计算公式MTBF（平均间隔失效时间）预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F“电子设备之可靠性预估”来 进行，此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217的 基本版本将保持不变，只有失效率的资料会更新。在评估过程之前，应确 定各元器件的相关特性（如基本失效率、质量等级，环境等级等等）。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK-217E.F 计算，以25℃环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon品牌的电解电容的寿命计算公式 L X＝Lr×2[(To-Tx)/10]×2(ΔTs/Ao-ΔTj/A)， L X：预测寿命（Hr）， Lr：制造商承诺的在最高工作温度（To）及额定纹波电流（Io）下的寿命， To：最高工作温度—105℃或85℃， Tx：实际外壳温度（℃）， ΔTs：额定纹波电流（Io）下的电解电容中心温升（℃）， ΔTj：实际纹波电流（Ix）下的电解电容中心温升（℃）， A：A＝10－0.25×ΔTj，（0≤ΔTj≤20） Ao：Ao＝10－0.25×ΔTs， 其中 ΔTs＝α×ΔTco＝α×Io2×R/（β×S）， ΔTj＝α×ΔTcx＝α×Ix2×R/（β×S）， ΔTco：额定纹波电流（Io）下的电解电容外壳温升（℃）， ΔTcx：实际纹波电流（Ix）下的电解电容外壳温升（℃）， α：电解电容中心温升与外壳温升的比例系数， Ix：纹波电流的实际测量值（Arms）， Io：额定的纹波电流值（Arms）， R：电解电容的等效串连阻抗（Ω）， S：电解电容的表面积（cm2），S=πD×（D＋4L）/4， 一、电解电容寿命设计 本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。 首先，电容等效成电容、电阻（ESR ）和电感（ESL ）的串联。关于此请参考其他资料，接下来演示电容寿命计算步骤： 1 、纹波电流计算 纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压，我们在选择好具体拓扑结构后，根据规格要求得到最小的电容值： 控制某一纹波电压所需的电容容值为： P: 负载功率（单位W ） 注意：这是应用所需要的最小电容容值。此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。 必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。 f main是电网电流的频率。 电容的放电时间则为： 充电电流的峰值为 dU 是纹波电压（U max – U min） 则充电电流有效值： 接下来计算放电电流峰值和有效值。 最后计算得出：整流模块后纹波电流： 这个有效值只是纹波电流的计算式，在复杂的市电输入的情况下，我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值，也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加，才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波，也就是需要将电流傅立叶分解。 2 、计算功率损耗 在得到纹波电流后，我们可以计算各阶电流的纹波损耗，然后将各阶纹波求和： 3 、计算电容中心点温度 得到功率损耗后，我们由电容的热等效模型（参考其他资料）计算中心点温度： 最近在网上寻找资料，获益非浅。不能光索取而不奉献，花了一周的时间，牺牲了晚上和周末，得罪了夫人。当然了，整理过程中，自己也有所提高。同时也呼吁大家行动起来，多总结经验形成文字。当然了，年轻人有所保留是可以理解的，毕竟为了减少竞争者；但是有些人说自己是退休者，为啥如此吝啬或障碍重重？ 网络是一个虚拟世界，现实生活已经有如此众多的虚伪，面子，为啥还要将其带入网络中呢？多么希望技术栏目中能恢复人与人间的真诚与无私奉献，体现出知识分子.学者.工程师的风范。当然，许多人不错，但是更多的人让我感觉差劲。我很少上网，也不愿与人争吵，只是提出个人的感受而已。 铝电解电容的寿命 电源产品中经常用到铝电解电容，他的寿命往往决定了整个产品的寿命。因此，了解如何计算铝电解电容的寿命很有必要。下面将我的一些心得整理出来，供大家参考。希望有助于提高国人的知识水平。说白了很简单，只不过很多人找不到相关的资料而已。同时也希望学校的教材中能够近早讲解相关知识。我尽量少翻译，因为我的语言能力及相关的专业术语还不行。仅供参考。 Chapter 1铝电解电容的特性 1.1 Circuit model （等效模型） The following c ircuit models the aluminium electrolytic capacitor’s normal operation as well as the over voltage and reverse voltage behavior. （此模型包含正常运行，过压，反压时的特性） C A C c R P ESR L D = Anode capacitance (阳极电容) = Cathode capacitance(阴极电容) = Parallel resistance, due to dielectric (并联电阻) = Series resistance, as a result of connections, paper, electrolyte, ect. 等效串联电阻= Winding inductance and connections 等效串联电感 = Over and reverse voltage 等效稳压管 The capacitance Ca and Cc are the capacitance of the capacitor and is frequency and temperature depended. （Ca and Cc，它的容量是频率及温度的函数） The resistance ESR is the equivalent series resistance which is frequency and temperature depended. It also increases with the rated voltage. （ESR是频率及温度的函数，随着额定电压的增加而增加） The inductanc e L is the equivalent series inductance, and it’s independent for both frequency and temperature. It increases with terminal spacing. （L是频率及温度的函数） The resistance Rp is the equivalent parallel resistance and accounts for leakage current in the capacitor. It decreases with increasing the capacitance, temperature and voltage and it increases with time. （Rp的大小决定了漏电流的大小，随着容量温度电压的增加而降低，随着使用时间的延长而增加） The zener diode D models the over voltage and reverse voltage behavior. Application of over voltage on the order of 50 V beyond the capacitor’s surge voltage rating causes high。（D模拟过压及加反向电压时特性）Leakage current and a constant voltage-operating mode quite like the reverse conduction of a zenerdiode. Applications of reverse voltage much beyond 1.5 V causes high leakage current quite like the forward conduction of a diode. Neither of these operating modes can be maintained for long because hydrogen gas is produced, and the pressure built up will cause failure. （加到电容两端的反向电压不能大于1.5V） 本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。 首先，电容等效成电容、电阻（ ESR ）和电感（ ESL ）的串联。关于此请参考其他资料，接下来演示电容寿命计算步骤： 1 、纹波电流计算，纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压，我们在选择好具体拓扑结构后，根据规格要求得到最小的电容值： 控制某一纹波电压所需的电容容值为： P: 负载功率（单位 W ） 注意：这是应用所需要的最小电容容值。此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。 必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。 f main是电网电流的频率。 电容的放电时间则为： 充电电流的峰值为 dU 是纹波电压（ U max – U min） 则充电电流有效值： 接下来计算放电电流峰值和有效值。 最后计算得出：整流模块后纹波电流： 这个有效值只是纹波电流的计算式，在复杂的市电输入的情况下，我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值，也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加，才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波，也就是需要将电流傅立叶分解。 2 、计算功率损耗 在得到纹波电流后，我们可以计算各阶电流的纹波损耗，然后将各阶纹波求和： 3 、计算电容中心点温度 得到功率损耗后，我们由电容的热等效模型（参考其他资料）计算中心点温度： 其中： Th 电容为电容中心点温度 , 为电容最高温度，其值直接影响到电容寿命，是电容寿命计算公式中的重要参数。 Rth 为电容的热阻，其值和风速等有关 ,Ta 表示电容表面温度。 P Loss 为纹波电流的中损耗。 4 、计算电容寿命 得到电解电容中心点最高温度后，我们可以计算电容的寿命，各个电容生产厂商会有不同的电容寿命的计算参数，也有不同的电容寿命修正值，现我们介绍阿列纽斯理论来计算电容寿命，其公式是说，电容工作没下降 10 度，其寿命增加一倍，反过来也就是电容温度升高 10 度，电容寿命减小一倍： 电解电容寿命计算方法 寿命估算(Life Expectancy)：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。Lx=Lo*2(To-Ta)/10 Lx=实际工作寿命 Lo=保证寿命 To=最高工作温度(85℃or105℃) Ta= 电容器实际工作周围温度 Example：规范值105℃/1000Hrs 65℃寿命推估：Lx=1000*2(105-65)/10 实际工作寿命：16000Hrs 高温负荷寿命(Load Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap：试验前之值的20%以内tanδ：初期特性规格值的200%以下 LC ：初期特性规格值以下 高温放置寿命(Shelf Life)：将电解电容器在最高工作温度下，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap: 试验前之值的20%以内 tanδ:初期特性规格值的200%以下 LC:初期特性规格值以下 高温充放电试验(Charge/Discharge Test)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经充电30秒后再放电330秒为一cycle，如此经1,000 cycles 后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的10%以内 tanδ : 初期特性规格值的175%以下 LC : 初期特性规格值以下 纹波负荷试验(Ripple Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加直流电压及最大纹波电流（直流电压+最大涟波电压峰值=额定工作电压），经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的20%以内 tanδ : 初期特性规格值的200%以下 LC : 初期特性规格值以下 常用电解电容公式 容抗 : XC=1/(2πfC) 【Ω】 感抗 : XL=2πfL 【Ω】 阻抗: Z=√ESR2+(XL-XC)2 【Ω】 纹波电流: IR=√(βA△T/ESR) 【mArms】 功率 : P=I2ESR 【W】 谐振频率 : fo=1/(2π√LC) 【Hz】 Load life If the capacitor`s max.operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) for Lo hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification. where L0 is called ”load life” or “useful life (lifetime) at 105℃(85℃)”. L x=L0x2(To-Tx)/10x2—△Tx/5where △T x=△T0x(I x/I0)2 Ripple life: If the capacitor`s max .operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) with the ripple current for Lr hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification . where Lr is called ”ripple life” or ”useful ripple life (ripple lifetime) at105℃(85℃) ”. Lx= L r x2(To-Tx)/10x2(△To-△Tx)/5where △T x=△T0x(Ix/I0)2 The (ripple) life expectancy at a lower temperature than the specified maximum temperature may be estimated by the following equation , but this expectancy formula does not apply for ambient below+40℃. L0 = Expected life period (hrs) at maximum operating temperature allowed Lr = Expected ripple life period (hrs) at maximum operating temperature allowed Lx = Expected life period (hrs) at actual operating temperature T0 = Maximum operating temperature (℃) allowed Tx = Actual operating ambient temperature(℃) Ix = Actual applied ripple current (mArms) at operating frequency fo (Hz) I0 = Rated maximum permissible ripple current IR (mArms) x frequency multiplier (C f) at f0 (Hz) △T0≦5℃= Maximum temperature rise (℃) for applying Io (mArms) △Tc = Temperature rise (℃) of capacitor case for applying Ix (mA/rms) △T x = Temperature rise (℃) of capacitor element for applying Ix (mArms) = K c△T c= K c(T c-T x) where T c is the surface temperature (℃) of capacitor case Tx is ditto. K c is transfer coefficient between element and case of capacitor From table below: Dia ≦8Φ10Φ12.5Φ13Φ16Φ18Φ22Φ25Φ30Φ35Φ Kc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65 铝电解电容器寿命的计算方法 LIFETIME CALCULATION FORMULA OF ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITORS 铝电解电容的寿命的计算公式 1. Lifetime Calculation Formula 寿命计算公式 L : Life expectancy at the time of actual use. 实际使用平均寿命 Lb : Basic life at maximum operating temperature 最大工作温度下的基本寿命Tmax : Maximum operating temperature 最大工作温度 Ta : Actual ambient temperature 实际环境温度 ΔTjo : Internal temperature rise when maximum rated ripple current is https://www.wendangku.net/doc/d07254324.html,R, USC, USG : 10℃VXP : 3.5℃Other type : 5℃ 加上最大额定波纹电流后，电容器的内部温升USR, USC, USG :：10℃VXP ： 3.5℃其它类型：5℃ ΔTj : Internal temperature rise when actual ripple current is applied. 加入实际波纹电流后，电容内部的温升 F : Frequency coefficient 频率系数［这个不李理解］ Io : Rated ripple current at maximum operating temperature 最高工作温度时的额定波纹电流 I : Actual ripple current 实际波纹电流 2. Ambient Temperature Calculation Formula 环境温度计算公式 If measuring ambient temperature (Ta) is difficult, Ta can be calculated from surface temperature of the capacitor as follows. .Ta = Tc –ΔTj/α如果测量环境温度Ta有困难，Ta可以根据电容器的表面温度按下式计算：Ta = Tc –ΔTj/α Ta : Calculated ambient Temperature 计算所使用的环境温度 Tc : Surface Temperature of capacitor 电容器的表面温度 α : Ratio of case top and core of capacitor element ［此处不太理解］ CaseφD ≤ 8 10,12.5 16, 18 20, 22 25 30 35 α 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 3. Ripple Current Multiplier 额定电流系数 (1) Temperature coefficient 温度系数 Temperature coefficients are shown as below. 温度系数选取如下： RIFA、Nichicon、Rubycon的电解电容计算公式 电解电容寿命计算是电容电路设计的最关键的一步，它直接考量电容的设计寿命，电容寿命主要受到温度的影响，所以在设计时候考虑到热源和风道，是提高电容寿命的有效方式，在设计时尽量让电容远离热源，通风好，有时利用强制风冷的方式，尽量让电容工作于低温情况下。关于电容的寿命计算步骤这里不详述，请参考“电解电容寿命设计步骤”一文，以下主要介绍rifa ，nichicon ，Rubycon 电容寿命得计算公式。 1、nichicon 的电解电容寿命计算公式 nichicon 的电解电容寿命计算公式分为两种：a 、大封装电解电容（large can type ）；b 、小封装（miniature type ）的电容，以下针对两种电容分别列出其计算公式。 A、large can type 电容结算公式如下： 其中： Ln: 估算之寿命（在环境温度Tn 和总纹波In ） Lo: 在最大允许工作温度To 和最大允许工作纹波Im 条件下的额定寿命 To: 最大允许工作温度 Tn: 环境温度 to: 在最大允许工作温度To 和最大允许工作纹波电流Im 条件下内部温升量 Im ：在最大允许工作温度To 条件下的最大允许工作纹波电流有效值（在标准频率条件下的正弦波） In ：实际应用的纹波电流有效值 Δ tn: 在环境温度Tn 和纹波电流In 条件下致使的内部温升 K: 因纹波损耗引起温升的加速系数 （Tn 从实际应用环境获得，In 根据其规格书中的纹波系数将实际纹波有效值归一到标准频率上的有效值。其它参数可从规格书中得到） 以上公式给出的是一个基本寿命与环境温度函数、热点温度及纹波电流函数之积。其内部温升Δ tn 估算并非由电阻损耗计算方式，而是提供了一个参考点值和相应的比例转换公式。此公式关键点是归一到标准频率的等效电流有效值In 的求解。 B、miniature type 对小封装的电容有两种情况，对应不同情况有两种计算公式 （a）使用规格书的L 值 L: 在最大允许工作温度To 和额定DC 电压条件下的额定寿命 Bn: 因实际应用纹波损耗引起温升的加速系数； α：寿命常数。 其它参数与“ Large Can type ”相同。 2、rifa 电容的寿命计算公式 rifa 电容的寿命计算公式利用阿列纽斯理论来计算，其原意为温度每升高10 度，电解电容寿命降低一半，RIFA 电容中计算中不一定都是10 度，有些是12 度或别的，具体参考规格书。 其寿命计算公式如下： 铝电解电容寿命计算 铝电解电容寿命很大程度上取决于环境因子与电性因子。环境因子包括温度，湿度，大气压力和振动。电性因子包括工作电压，纹波电流和充放电系数。温度因子(环境温度与由于纹波电流导致的内在加热)最能判断铝电解电容寿命。 评估铝电解电容寿命的通用公式： 非固态电解电容的寿命通常用环境温度系数、应用电压和纹波电流三个原理来体现。 按以下公式来计算： Lx=Lo*Ktemp*Kvoltage*Kripple Lx：电解电容的评估寿命 Lo：电解电容的寿命基数 Ktemp：环境温度加速系数 Kvoltage：电压加速系数 Kripple：纹波电流加速系数 Ktemp(环境温度系数) 由于铝电解电容本质上是一种电气化学的组件，温度增加会促进化学反应并产生气体扩散在电解电容内部，从而导致电容容量逐步减小及(损失角)和等效内阻逐步增大。 以下公式是通过实验得出，体现了温度加速度因子和电容老化的关系： Lx=Lo*Ktemp=Lo*B(T o-T x)/10 Ktemp= B(T o-T x0)/1 Lx：电解电容的评估寿命 Lo：电解电容的寿命基数 T o：电解电容最大额定温度(℃) Tx：电解电容实际的环境温度 B：温度加速度因子(约等于2) 这个公式与阿列纽斯定律相似，阿列纽斯定律用来表述化学反应速率和温度之间的关系，并叫做铝电解电容的阿列纽斯定律。当环境温度在40℃到最大额定温度之间时，温度加速度因子约等于2。也就是说随着环境温度每增加10℃电容寿命将减半。当环境温度在20℃到40℃之间时，温度加速度因子接近2，其寿命将延长。但是工作条件与环境的变化，特别是工作条件与环境温度的互相变化。环境温度在这个范围内将发生很大的变化，因此寿命评估要在40℃以下，应该用40℃作为Tx。 Kvoltage(应用电压系数) 微小及大型号的铝电解电容应用较普遍，像贴片型、插件型、方块型在其寿命中有较小的电压效应。只要电容用于电压和温度的规格之内，其它因子像温度和纹波电流决定电容寿命与电压类似。因此Kvoltage=1用于這些額定電壓350V和更高用螺钉固定管脚类型的电容 Consequently, Kvoltage=1 is used for these capacitors. 350V and higher screw-mount terminal types LIFETIME CALCULATION FORMULA OF ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITORS 铝电解电容的寿命的计算公式 1. Lifetime Calculation Formula 寿命计算公式 L : Life expectancy at the time of actual use. 实际使用平均寿命 Lb : Basic life at maximum operating temperature 最大工作温度下的基本寿命 Tmax : Maximum operating temperature 最大工作温度 Ta : Actual ambient temperature 实际环境温度 ΔTjo : Internal temperature rise when maximum rated ripple current is applied. USR, USC, USG : 10℃ VXP : 3.5℃ Other type : 5℃ 加上最大额定波纹电流后，电容器的内部温升 USR, USC, USG :：10℃ VXP ： 3.5℃ 其它类型：5℃ ΔTj : Internal temperature rise when actual ripple current is applied. 加入实际波纹电流后，电容内部的温升 F : Frequency coefficient 频率系数［这个不李理解］ Io : Rated ripple current at maximum operating temperature 最高工作温度时的额定波纹电流 I : Actual ripple current 实际波纹电流 2. Ambient TEMP erature Calculation Formula 环境温度计算公式 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： 电解电容寿命计算方法及测试 本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。 首先，电容等效成电容、电阻（ESR ）和电感（ESL ）的串联。纹波电流计算，纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。 1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值 2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。 3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式： SPEC=Spec（component）×频率系数（FM）×温度系数（TM） 4.OTPV 评估电解电容Ripple Current的Derating规格为85％，因此测试值 寿命计算公式： 1.不考虑纹波时： L=L 0×2（T0-T）/10 L:温度T时电容寿命；L 0:温度T 0时电容寿命。 T 0:最高工作温度；T:实际工作温度。 2.考虑纹波时 L=L D ×2（T0-T）/10×K [1-(I/I0)*(I/I0)]×ΔT/10 L:温度T时的考虑纹波电流的电容寿命； L D：最高工作温度T 0时额定纹波内的电容寿命； T:实际工作温度； T 0:最高工作温度； ΔT:电容中心温升； I:电路实际施加纹波电流； I 0:最高工作温度下允许施加的最大纹波电流； K:施加纹波电流寿命常数（施加纹波在额定纹波电流内K取2，超过 额定纹波电流K取4）。 其中： ΔT=I 2 ×ESR/(A×H)ESR:电容等效串联阻抗； A:电容表面积(侧面积+底面积,不考虑胶盖所在面)；A=2πrL+πr 2 ；H:散热系数。 φd(mm)4～5 6.38101316 18H ×10-3W/cm 2φd(mm)222530354050～100 H ×10-3W/cm 2 2.18 2.16 2.13 2.1 2.052 铝电解电容器寿命计算公式 1.96 1.88 1.84 1.75 1.66 1.58 1.49绿宝石电子有限公司 以RC10/505*11（105℃2000小时产品，105℃100KHz最大允许纹波为0.124A， 20℃100KHz测试ESR标准值1.3Ω)为例： 假设实际工作温度为85℃，电路中实际纹波电流值为0.162A 1.不考虑纹波时： （T0-T）/10=（105-85）/10=2 L=2000×22=8000（h） 2.考虑纹波时： H取2.18/1000=0.00218 电容表面积A=2×3.14×0.25×1.1+3.14×0.25×0.25 =1.727+0.19625 =1.92325（c㎡） 电容中心温升ΔT=（0.162×0.162×1.3）/（0.00218×1.92325） =8.14(℃) I取0.162，I0取0.124，因为I＞I0，故K取4； ）2]×ΔT/10=-0.57535 [1-（I/I 温度T时的考虑纹波电流的电容寿命: L=2000×22×4-0.57535 =3604（h） 绿宝石电子有限公司 对电解电容寿命产生影响的因素 电解电容广泛应用在电力电子的不同领域，主要是用于平滑、储存能量或者交流电压整流后的滤波，另外还用于非精密的时序延时等。在开关电源的MTBF预计时，模型分析结果表明电解电容是影响开关电源寿命的主要因素，因此了解、影响电容寿命的因素非常重要。 电解电容的寿命取决于其内部温度。因此，电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度，电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应用者来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。 2 电解电容的非正常失效 一些因素会引起电解电容失效，如极低的温度，电容温升（焊接温度，环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。 电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极限时，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。 电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电压是经常出现的。尤其我国幅员辽阔，各地电网复杂，因此，交流电网很复杂，经常会出现超出正常电压的30%，尤其是单相输入，相偏会加重交流输入的正常范围。经测试表明，常用的450V/470uF 105℃的进口普通2000小时电解电容，在额定电压的1.34倍电压下，2小时后电容会出现漏液冒气，顶部冲开。根据统计和分析，与电网接近的通信开关电源PFC输出电解电容的失效，主要是由于电网浪涌和高压损坏。电解电容的电压选择一般进行二级降额，降到额定值的80％使用较为合理。 3 寿命影响因素分析 除了非正常的失效，电解电容的寿命与温度有指数级的关系。因使用非固态电解液，电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速度，由此导致的电气性能降低。这些参数包括电容的容值，漏电流和等效串联电阻（ESR）。 参考RIFA公司预计寿命的公式：铝电解电容寿命计算公式
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铝电容器 推定寿命计算式
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寿命计算式 目录
? 寿命计算式
A) DC加载保证品 B) 纹波电流加载保证品 C) 螺丝端子型(额定电压350V以上) 螺丝端子型(额定电压 以上) D) 导电性高分子电容器
? 温度测定方法
A) 周围温度测定方法 B) 单元中心发热温度测定方法 1) 单元中心温度测定 2) 周围温度/电容器表面温度测定 3) 纹波电流测定 >>> 发热温度计算
注意事项
纹波电流频率修正系数与温度修正系数使用方法
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推定寿命计算式
A) DC加载保证品 ) 加载保 品
Lx L = Lo × 2
Tx ? To 10
×2
? ?T 5
Lx (hrs):推定寿命 Lo (hrs):保证寿命 Tx (℃):最大可能周围温度 To (℃):实际使用周围温度 ( ) 纹波电流发热温度 ⊿T (℃):纹波电流发热温度 <应用系列> 贴片型:全般 引钱型:SRM/SRE/KRE/SRA/KMA/SRG/KRG/SMQ/SMG/ 引钱型 SRM/SRE/KRE/SRA/KMA/SRG/KRG/SMQ/SMG/ SME-BP/KME-BP/LLA
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3电解电容纹波及寿命测试方法
电解电容寿命分析
MTBF寿命计算公式
电解电容寿命设计
铝电解电容寿命计算
纹波电容计算
电解电容寿命计算方法
电解电容寿命的计算方法
铝电解电容器寿命的计算方法
电容寿命计算公式
铝电解电容寿命计算
铝电解电容的寿命计算方法
铝电解电容的失效分析
电容纹波寿命计算方法及测试
电解电容寿命计算公式
电解电容寿命计算公式