概述
作為電子產(chǎn)品的重要部件電解電容，在開關(guān)電源中起著不可或缺的作用，它的使用壽命和工作狀況與開關(guān)電源的壽命息息相關(guān)。
在大量的生產(chǎn)實踐與理論闡述中，當(dāng)開關(guān)電源中電容發(fā)生破損，非常是電解電容冒頂，電解液外溢時，電源廠家懷疑電容質(zhì)量有問題，而電容廠家說電源設(shè)計不當(dāng)，雙方爭吵不下。
以下就電解電容的使用壽命和使用安全作些剖析,給電子工程師提供一些判定根據(jù)。
1阿列紐斯()
1.1阿列紐斯多項式
阿列紐斯多項式是拿來描述物理物質(zhì)反應(yīng)速度隨氣溫變化關(guān)系的經(jīng)驗公式。電解電容內(nèi)部是由金屬鋁等和電解液等物理物質(zhì)組成的,所以電解電容的壽命與阿列紐斯多項式密切相關(guān)。
阿列紐斯多項式公式：k=Ae－Ea/RT或lnk=lnA—Ea／RT(畫圖法)
●K物理反應(yīng)速度
●R為摩爾二氧化碳常量
●T為熱力學(xué)氣溫
●Ea為表觀活化能
●A為頻度因子
1.2阿列紐斯推論
按照阿列紐斯多項式可知,氣溫下降，物理反應(yīng)速度（壽命消耗）減小，通常來說，環(huán)境氣溫每下降10℃，物理反應(yīng)速度(K值)將減小2-10倍電流8000ma等于功率多少w，即電容工作氣溫每下降10℃，電容壽命減少一倍,電容工作氣溫每升高10℃，其壽命降低一倍，所以,環(huán)境濕度是影響電解電容壽命的重要誘因。
2電解電容使用壽命剖析
1)公式:
按照阿列紐斯多項式推論可知，電解電容使用壽命估算公式如下：
●L環(huán)境濕度為T時電解電容使用壽命（hour）
●L0最大氣溫時電解電容的額定壽命(hour)
●T0電解電容額定最高使用室溫（deg℃）
●T環(huán)境濕度（deg℃）
●T0-T溫升（deg℃）
2)剖析:
依據(jù)公式(1)可知
當(dāng)電解電容工作氣溫在最高使用室溫工作時(即T0=T)時,由公式(1)估算得到電解電容最小使用壽命為L=L0×20=L0即等于額定壽命,例如8000小時，8000/8760=0.9年。
當(dāng)電解電容工作氣溫高于最高使用氣溫10℃時,由公式(1)估算得到電解電容使用壽命為L=L0×2[T0-(T0-10℃）]/10℃=L0×21即等于額定壽命的2倍,即16000小時,16000/8760=1.8264年。
可見,電解電容使用壽命估算公式符合阿列紐斯多項式推論
3電解電容使用壽命估算
在電子產(chǎn)品中，影響電解電容壽命的誘因有環(huán)境濕度T和諧波電壓Irms。
電容承當(dāng)?shù)呢?fù)載功率與基極電壓成反比，負(fù)載越大，基極電壓越大(電解充放電越深)，內(nèi)部氧化膜分解時發(fā)熱越厲害，修復(fù)時電解液消耗越多。見圖1
基極電壓越大造成的發(fā)熱越大電流8000ma等于功率多少w，所以基極電壓造成的發(fā)熱在電解電容壽命估算中要考慮。
3.1基極電壓估算
1)電容容量
2)充電時間
3)放電時間
4)充電電壓
5)放電電壓
6)基極電壓
3.2功率耗損估算
3.3電解電容發(fā)熱公式
達(dá)到熱平衡時容器中心氣溫T0和環(huán)境濕度T的溫升由散熱方法（空氣散熱、容器散熱）和耗散功率PD決定，用熱容來描述，泊松比()Rq，單位（℃/W）：
●△T加雜訊電壓I時電解電容自身發(fā)熱（deg℃）
●I實際工作諧波電壓（Arms）,
●β散熱系數(shù)（W/℃Cm2）
●S電解電容的表面積（cm2）
●R電解電容等效阻抗（ESRΩ）
3.4合成諧波電壓估算
由于實際電路中,諧波電壓包含有各類頻度波形的諧波電壓,所以對實際電路雜訊電壓的估算應(yīng)當(dāng)由合成雜訊電壓Irms得到：
3.5額定工作氣溫
電解電容的行業(yè)規(guī)定，在額定氣溫T0下，加上容許額定雜訊電壓I形成的最大發(fā)熱△t≤5deg℃
因而實際諧波電壓為Ir時，電容器自身的發(fā)熱是
●△t為額定濕度下加上額定雜訊電壓時電容器容許最大溫升（deg℃）
●Ir電容器額定雜訊電壓（Arms）
●I為（估算的）實際工作雜訊電壓（Arms）
3.6電解電容壽命估算
由前面的剖析可知,考慮鐵損電壓后的電解電容的壽命估算公式最后為:
●T0為額定氣溫(例如105℃)
●Δt為額定氣溫時最大容許溫升5℃
●T為環(huán)境工作氣溫(例如55℃)
●ΔT為T氣溫時雜訊電壓形成的發(fā)熱值(例如20℃)
4舉例
一電容/200V/105℃，額定壽命L0=8000小時，容許諧波電壓I=195mA/120Hz,在環(huán)境為55℃的110V/60Hz電路中應(yīng)用。
1.三角波
2.弦波
3.合成
4.發(fā)熱
5.壽命
1)不考慮雜訊電壓的使用壽命
2)考慮鐵損電壓的實際使用壽命
5推論
由前面事例估算可知,諧波電壓對電解電容壽命的影響是極其大的,電路工程師在設(shè)計使用電解電容時,不但要考慮電容工作的環(huán)境濕度,還要考慮電路雜訊電壓對電解電容壽命帶來的影響,盡可能的延長電解電容的使用壽命。
電路呈容性或強感性會影響到二極管等安全切換,使晶體管耗損加重,發(fā)熱減小，并在電解電容上疊加有很高的單尖鋒雜訊電壓，充放電雜訊電壓變窄變高，最后使電解電容嚴(yán)重發(fā)熱直到受損,表現(xiàn)為冒頂﹑冒汽﹑漏液或爆燃。
盡量選擇質(zhì)量好的電解電容，密封性能好的電容，切不可使用壽命減半的拆件電解電容。給電解電容一個安全的工作環(huán)境，合理的設(shè)計，才是解決電解電容冒頂﹑冒汽﹑漏液以延長壽命的解決之道。
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