電解電容遍及應(yīng)用在電力電子的差異規(guī)模,主要是用于滑膩、儲(chǔ)存能量可能交換電壓整流后的濾波,別的還用于非緊密的時(shí)序延時(shí)等。在開關(guān)電源的MTBF估量時(shí),模子闡明功效表白電解電容是影響開關(guān)電源壽命的主要因素,因此相識(shí)、影響電容壽命的因素很是重要。
電解電容的壽命取決于其內(nèi)部溫度。因此,電解電容的設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件城市影響到電解電容的壽命。從設(shè)計(jì)角度,電解電容的設(shè)計(jì)要領(lǐng)、質(zhì)料、加工工藝抉擇了電容的壽命和不變性。而對(duì)應(yīng)用者來講,利用電壓、紋波電流、開關(guān)頻率、安裝形式、散熱方法等都影響電解電容的壽命。
電解電容的非正常失效
一些因素會(huì)引起電解電容失效,如極低的溫度,電容溫升(焊接溫度,情況溫度,交換紋波),過高的電壓,瞬時(shí)電壓,甚高頻或反偏壓;個(gè)中溫升是對(duì)電解電容事情壽命(Lop)影響最大的因素。
電容的導(dǎo)電本領(lǐng)由電解液的電離本領(lǐng)和粘度抉擇。當(dāng)溫度低落時(shí),電解液粘度增加,因而離子移動(dòng)性和導(dǎo)電本領(lǐng)低落。當(dāng)電解液冷凍時(shí),離子移動(dòng)本領(lǐng)很是低乃至很是高的電阻。相反,過高的熱量將加快電解液蒸發(fā),當(dāng)電解液的量淘汰到必然極限時(shí),電容壽命也就終止了。在高寒地域(一般-25℃以下)事情時(shí),就需要舉辦加熱,擔(dān)保電解電容的正常事情溫度。如室外型UPS,在我國東北地域都配有加熱板。
電容器在過壓狀態(tài)下容易被擊穿,而實(shí)際應(yīng)用中的浪涌電壓和瞬時(shí)高電壓是常常呈現(xiàn)的。尤其我國幅員廣漠,各地電網(wǎng)巨大,因此,交換電網(wǎng)很巨大,常常會(huì)呈現(xiàn)超出正常電壓的30%,尤其是單相輸入,相偏會(huì)加重交換輸入的正常范疇。經(jīng)測試表白,常用的450V/470uF 105℃的入口普通2000小時(shí)電解電容,在額定電壓的1.34倍電壓下,2小時(shí)后電容會(huì)呈現(xiàn)漏液冒氣,頂部沖開。按照統(tǒng)計(jì)和闡明,與電網(wǎng)靠近的通信開關(guān)電源PFC輸出電解電容的失效,主要是由于電網(wǎng)浪涌和高壓損壞。電解電容的電壓選擇一般舉辦二級(jí)降額,降到額定值的80%利用較為公道。
壽命影響因素闡明
除了非正常的失效,電解電容的壽命與溫度有指數(shù)級(jí)的干系。因利用非固態(tài)電解液,電解電容的壽命還取決于電解液的蒸發(fā)速度,由此導(dǎo)致的電氣機(jī)能低落。這些參數(shù)包羅電容的容值,泄電流和等效串聯(lián)電阻(ESR)。
參考RIFA公司估量壽命的公式:
PLOSS = (IRMS)2x ESR?。?)
Th = Ta + PLOSS x Rth (2)
Lop = A x 2 Hours (3)
B = 參考溫度值(典范值為85 ℃)
A = 參考溫度下的電容壽命(按照電容器直徑的差異而變革)
C = 導(dǎo)致電容壽命淘汰一半所需的溫升度數(shù)
從上面的公式中,我們可以明明的看到,影響電解電容壽命的幾個(gè)直接因素:紋波電流(IRMS)和等效串聯(lián)電阻值(ESR)、情況溫度(Ta)、從熱點(diǎn)通報(bào)到周圍情況的總的熱阻(Rth)。電容內(nèi)部溫度最高的點(diǎn),叫熱點(diǎn)溫度(Th)。熱點(diǎn)溫度值是影響電容事情壽命的主要因素。而下列因素又抉擇了熱點(diǎn)溫度值實(shí)際應(yīng)用中的外界溫度(情況溫度Ta), 從熱點(diǎn)通報(bào)到周圍情況的總的熱阻(Rth)和由交換電流引起的能量損耗(PLOSS)。電容的內(nèi)部溫升與能量損耗成線形干系。
電容充放電時(shí),電流在流過電阻時(shí)會(huì)引起能量損耗,電壓的變革在通過電介質(zhì)時(shí)也會(huì)引起能量損耗,再加上泄電流造成的能量損耗,所有的這些損耗導(dǎo)致的功效是電容內(nèi)部溫度升高.
設(shè)計(jì)上思量因素
在非固態(tài)電解液的電容里,電介質(zhì)為陽極鋁箔氧化層。電解液作為陰極鋁箔和陽極鋁箔氧化層之間的電打仗。接收電解液的紙介層成為陰極鋁箔與陽極鋁箔之間的斷絕層,鋁箔通過電極引接片毗連到電容的終端。
通過低落ESR值,可淘汰電容內(nèi)由紋波電流引起的內(nèi)部溫升。這可通過回收多個(gè)電極引接片、激光焊接電極等法子實(shí)現(xiàn)。
ESR值和紋波電流抉擇了電容的溫升。促使電容能有滿足的ESR值的主要法子之一是:凡是用一個(gè)或多個(gè)金屬電極引接片毗連外部電極和芯包,低落芯包和引腳之間的阻抗。芯包上的電極引接片越多,電容的ESR值越低。借助于激光焊接技能, 0.22uf 50v,可在芯包上加上更多的電極引接片,因此使電容能到達(dá)較低的ESR值。這也意味著電容能擔(dān)當(dāng)更高的紋波電流和具有較低內(nèi)部溫升,也就是說更長的事情壽命。這樣做也有利于提高電容抗擊震動(dòng)的本領(lǐng),不然有大概導(dǎo)致內(nèi)部短路、高的泄電流、容值損失、ESR值的上升和電路開路。
通過對(duì)電容芯包和鋁殼底部之間精采的機(jī)器打仗及通過芯包中間的熱沉,可將電容內(nèi)部熱量有效地從鋁殼底部釋放到與之聯(lián)接的底板。
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