电解电容寿命推算资料

铝电解电容寿命的简单推算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“10℃法则”，即环境温度每上升10℃寿命减半，反之亦然。

这个10℃法则只在零纹波电流条件下适用，在铝点解电容流过比较大的纹波电流时不一定适用。

2） 公式推算。

在额定电压下，铝电解电容器的寿命可以由下式计算：)10(200TT L L -⨯= 式中，L 和0L 分别为实际环境温度T 时的寿命和额定最高温度0T 时的寿命。

上面的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，对于明显含有纹波电流的场合上述方法不一定适用，这时候应该将纹波电流的效应考虑在应用条件中。

铝电解电容寿命估算 环境因子 包括环境温度，应用电压，纹波电流voltage tem p K K Lr Lx ⨯⨯=Lx 估算的寿命 Lr 寿命基数temp K 温度系数 voltage K 电压系数环境温度系数铝电解电容器是一种电化学元件，化学反应速度遵循Arrhenius 方程10)(0002r T T tem p L K L Lr -⨯=⨯= 10)(02r T T tem p K -=Lr 估算寿命0L 寿命基数 0T 最高额定温度 r T 实际环境温度电压系数voltage K =1纹波电流的影响DC AC W W W +=D C D C e AC I V R I W ⨯+⨯=2W 内部功率损耗AC W 电源纹波电流造成的功率损耗 DC W 直流电源造成的功率损耗 AC I 纹波电流e R 纹波频率下的ESRDC V DC 电压 DC I 漏电流如果DC 电压在额定电压下，漏电流远远小于纹波电流，纹波功率损耗远大于直流功率损耗。

功率损耗计算公式：e AC A R I W W ⨯==2电容温度提到到一定程度，内部产生的热量与热辐射平衡。

平衡的温度计算公式。

T A R I e AC ∆⨯⨯=⨯β2 所以AR I T eAC ⨯⨯=∆β2=β热辐射常数W⨯3-10℃2cm=A 表面面积)(2Cm 、对L D ⨯ψ电容)4()4/(L D D A +=πT ∆由于纹波电流导致的核心温度上升使用条件与铝电解电容寿命的关系在很多应用中 铝电解电容器中将流过纹波电流，甚至是非常高的纹波电流。

电解电容使用寿命
影响电解电容寿命的因素有很多种，比如电解液的类型、工作状态、封装规格和使用环境等等，计算电容寿命公式:Lx＝L0*KT*KR1*Kv
Lx:电容预期寿命
L0/LR:电容加速寿命,可以查阅电容规格书.
KT:环境温度影响系数(每升高10度,寿命降低一半)
KT等于2的(T0-Tx)/10次方
T0:电容最高工作温度(85或105)
Tx:电容实际工作温度
KR1/KR2:纹波电流影响系数.
KR1与L0对应,等于2的-T/5次方.T:纹波电流所引起的电容内部温升
Kv:工作电压影响系数
康富松电解电容（KFSON）厂家生产的电容器产品系列众多，品种齐全；产品包括：长寿命电解电容器、高频低阻电解电容、UPS 专用电解电容，LED专用电解电容器等，康富松产品被广泛用于LED驱动电源、UPS电源、工业控制设备等各大领域。

如何计算电解电容使用寿命
作为电子产品的重要部件电解电容，在开关电源中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与开关电源的寿命息息相关。

在大量的生产实践与理论探讨中，当开关电源中电容发生损坏，特别是电解电容冒顶，电解液外溢时，电源厂家怀疑电容质量有问题，而电容厂家说电源设计不当，双方争执不下。

以下就电解电容的使用寿命和使用安全作些分析,给电子工程师提供一些判断依据。

1、阿列纽斯(Arrhenius)
1.1 阿列纽斯方程
阿列纽斯方程是用来描述化学物质反应速率随温度变化关系的经验公式。

电解电容内部是由金属铝等和电解液等化学物质组成的,所以电解电容的寿命与阿列纽斯方程密切相关。

阿列纽斯方程公式：k=Ae－Ea/RT 或lnk=lnA—Ea／RT (作图法)
●K 化学反应速率
●R 为摩尔气体常量
●T 为热力学温度
●Ea 为表观活化能
●A 为频率因子
1.2 阿列纽斯结论
根据阿列纽斯方程可知,温度升高，化学反应速率（寿命消耗）增大，一般来说，环境温度每升高10℃，化学反应速率(K 值) 将增大2-10 倍，即电容工作温度每升高10℃，电容寿命减小一倍,电容工作温度每下降10℃，其寿命增加一倍，所以,环境温度是影响电解电容寿命的重要因素。

2、电解电容使用寿命分析
1)公式:
根据阿列纽斯方程结论可知，电解电容使用寿命计算公式如下：。

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)/10Lx=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℃/1000Hrs65℃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】。

精心整理
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
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），
精心整理
S ： 电解电容的表面积（cm 2），S=πD ×（D ＋4L ）/4， β： 热辐射常数，一般取β＝2.3×10-3×S -0.2，
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
K 值取。