铝电解电容器纹波电流计算公式

铝电解电容的纹波电流铝电解电容是一种常见的电容器，它由铝箔作为正极和负极，以及介质层组成。

纹波电流是指在电容器中流动的交流电流中的纹波成分。

本文将以铝电解电容的纹波电流为主题，探讨其产生的原因以及对电容器性能的影响。

一、纹波电流的产生原因铝电解电容器用于直流电源滤波电路时，由于电源的输出电压存在纹波成分，即具有交流成分。

这是由于电源本身的波动以及其他因素导致的。

当直流电压波动时，电容器会通过电解液中的离子迁移来补偿电容器的极间电位差，从而产生纹波电流。

纹波电流的大小与电容器的容值、电源电压的纹波幅值以及电容器的等效串联电阻等因素有关。

二、纹波电流对电容器性能的影响1. 加热：纹波电流通过电容器的等效串联电阻会引起电容器发热。

长时间高纹波电流的作用下，电容器温度升高，可能导致电容器内部电解液的蒸发，从而降低电容器的寿命。

2. 寿命：高纹波电流会加速电解液中金属铝的氧化，从而缩短电容器的使用寿命。

3. 电容器容值：纹波电流会影响电容器的有效容值，使其减小。

这是因为纹波电流通过电容器时，会在电容器的电解液中产生电压降，从而降低电容器的有效工作电压范围。

4. 电源负载：纹波电流会对电源产生负载，可能导致电源输出电压的纹波增加。

三、减小纹波电流的方法1. 选择合适的电容器：对于需要滤波效果好的电路，应选择容值大、纹波电流小的电容器，如铝电解电容器的寿命长、纹波电流小的型号。

2. 并联电容器：可以通过在电路中并联多个电容器来减小纹波电流。

这是因为电容器并联时，总的纹波电流等于各个并联电容器的纹波电流之和。

3. 增加电容器的容值：增大电容器的容值可以降低纹波电流。

可以通过串联多个电容器或选择容值更大的电容器来实现。

4. 降低电源纹波幅值：可以通过使用更稳定的电源或增加滤波电路来降低电源输出的纹波幅值。

四、结语铝电解电容器的纹波电流是其应用中需要考虑的重要因素之一。

了解纹波电流产生的原因以及对电容器性能的影响，可以帮助我们选择合适的电容器并采取相应的措施来减小纹波电流。

一、前言：铝电解电容的工作状态及工作环境,是影响其寿命的主要因素。

在众多因素中，又以环境温度的高低和 Ripple Current 纹波电流的大小对电容寿命的影响最大。

所以在实际使用中，电解电容Ripple Current有否超规格，电解电容工作温度有否超标准值，是影响电容失效爆浆的最主要原因，特别是在整机测试未对电解电容寿命进行估算计算的情况下，电解电容Ripple Current 的测试，计算及判定，尤为重要。

二、标准测试:1、一次侧Bulk Cap.纹波电流说明：一次侧Bulk Cap.纹波电流通常由基本频率(低频率)和高频(开关频率)电流构成，因此在计算时，要通过合成公式，利用频率系数计算出其在指定频率下的合成有效值。

(如图1所示) R/C(Ripple Current) = Lowf(Low Freq.Current) +Hif(High Freq. Current)一次侧Bulk Cap.是指：一次侧主电解电容；Lowf 是指：低频纹波电流有效值； Hif 是指：高频纹波电流有效值。

图(1)2、二次侧Filter Cap.纹波电流说明：二次侧Filer Cap.纹波电流通常由高频电流构成。

R/C(Ripple Current) = Hif(High Freq. Current) 二次侧Filter Cap.是指二次侧滤波电解电容。

3、温度机种名称： 机种编号： 机种类别： 电路拓扑：输出规格：编写单位：应用类别：材料应用受控日期：201 年 月 日应用编号：AR500XbcEedDFf P应用描述： 电解电容纹波电流的测试，计算及判定Temperature Meas. = Cap. Case 实测值.-----------此处指电容壳温。

三、計算公式 :1、一次侧Bulk Cap.纹波计算：R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()()TFHifFLowf222/1/+R/C Stress：纹波电流计算压力值，F1=低频时的纹波系数(120Hz)，T= 纹波温度系数，F2=高频时的纹波系数(>10KHz)；2、二次侧Filter Cap.纹波计算:R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()TF Hif2/F2 =高频时的纹波系数(>10KHz)，T = 纹波温度系数；R/C Stress：纹波电流计算压力值。

电解电容纹波电流与频率电解电容纹波电流与频率1. 引言电解电容器是一种常见的电子元件，用于存储电荷和平滑直流电源中的纹波电压。

在实际应用中，了解电解电容纹波电流与频率之间的关系对优化电路设计和避免电解电容器过载起着重要作用。

本文将探讨电解电容纹波电流与频率之间的关系，并提供一些个人观点和理解。

2. 电解电容器的工作原理电解电容器是由两个电极和介质电解质组成的。

当电解质中通过电流时，电极会发生电化学反应，形成电化学界面，从而使电容器具备存储电荷的能力。

在直流电路中，电解电容器可以平滑纹波电压，通过吸收纹波电流并在需要时释放。

但是，电解电容器也存在一定的限制，包括容量、电压和频率等方面。

3. 电解电容纹波电流的定义与计算电解电容纹波电流是指电容器上产生的交流电流，通常由交流电源中的纹波电压引起。

纹波电流是由电容器对纹波电压变化的响应造成的，其幅度取决于电容器的性能和频率。

计算纹波电流的方法包括根据电容器的容量值和纹波电压的频率进行计算，或者通过实验测量获得。

4. 纹波电流与频率之间的关系纹波电流与频率之间存在着一定的关系。

当频率增加时，纹波电流的幅度往往会增加，因为电容器需要更快地对纹波电压变化做出响应。

而对于相同幅度的纹波电压，频率越低，纹波电流越小。

这是因为频率较低时，电容器有更多的时间来响应纹波电压的变化，从而限制了纹波电流的大小。

5. 影响纹波电流的因素除了频率之外，纹波电流还受到其他因素的影响。

首先是电容器的容量值。

较大的容量值可以存储更多的电荷，从而降低纹波电流的大小。

其次是电解电容器的串联等效电阻。

电解电容器具有一定的等效电阻，会导致纹波电流的增加。

电解电容器的工作温度和负载电流也会对纹波电流产生影响。

6. 个人观点和理解在我看来，电解电容纹波电流与频率之间的关系是一种动态平衡。

在不同频率下，纹波电流的幅度会发生变化，这取决于电容器对纹波电压变化的响应速度。

对于高频率的纹波电压，电容器需要更快地对其进行响应，因此纹波电流的幅度较大。

2013年11月日本贵弥功株式会社香港嘉美工有限公司UC343011铝电解电容器寿命计算说明资料【目次】1.关于铝电解电容器的经时恶化2.铝电解电容器寿命计算公式3.纹波电流发热取得办法4.周围温度取得办法5.纹波电流计算办法6.寿命计算例7.参考资料（关于补正系数）关于铝电解电容器的经时恶化2阳极箔阴极箔R AL KL A封口橡胶电解液在铝电解电容器的电气特性上起着至关重要的作用。

温度特性的概念静电容量变化率（%）温度E S R （Ω）温度特性图表流动容易高低电解液的状态UPUP流动不容易箔厚100μm箔断面图蚀刻部扩大照片电解纸扩大图像DownDown离子电解纸纤维4寿命（特性恶化）的概念静电容量变化率（%）初期电解液沸腾电解液减少时间加快电解液减少E S R （Ω）电解电容器的断面图耐久性图表UP素子封口橡胶Down6铝电解电容器寿命计算公式9Ｌ；复合条件的推定寿命纹波电流发热温度取得办法182225.4 1.35 1.4 1003.1周围温度取得办法24纹波电流计算办法（带Active-PFC电路）26取得示波器读出的电流RMS作为后续公式中的In计算使用,此处的In为混合频率信号,计算纹波电流发热部分时需要将混合频率结果为电源实测数据由该公式可计算出在高频部分的电流值I High,继而可以得到在低频时的电流值I Low =I high x K T(NCC调查结果如上表, K T=0.2~0.3,实际状况下K T会随着拓扑方式的不同而改变) *我们将继续研究PFC电路的纹波电流。

寿命计算例31参考资料关于补正系数34。

电解电容器中的纹波电流和额定纹波电流电解电容器中的纹波电流和额定纹波电流电解电容器在使用过程。

加在电解电容器两端的电压随时间波动变化，忽高忽低，电容器就产生充放电，有电荷流动，形成电流，电解电容器上这个高低不停变化的电压，其随时间变化的曲线类似在平静的池塘面投下一块石子，石子在水面激起的一圈圈链漪有波峰也有波谷。

于是人们形象的把电解电容器两端的这种电压称纹波电压，由纹波电压所加在电容器上，电容器就进行充放电，由此在电容器中形成的电流就形象的称之为纹波电流。

电解电容器中的纹波电流I和其两端的纹波电压V及容量C，其上的电量Q有下面的关系：∵ C=Q/V=( dQ/dt)/(dV/dt) dQ/dt=I∴I=C*(dV/dt)电解电容器在使用过程中有一个重要参数：电解电容器的额定纹波电流，该参数不同的厂家有不同的值，就是同一厂家同一规格不同系列的产品，其额定的纹波电流也不一定相同。

它是由电解电容器制造商给出的。

电解电容器中的纹波电流和其额定纹波电流是两个不同的概念。

电解电容器的额定纹波电流的确定，主要是根据该规格电解电容器的用途及使用条件及工作时间（俗称寿命）来和电容器自身的材料性能由电解电容制造商来确定的。

在确定某一规格电解电容器的额定纹波电流需要考虑的因素有以下几点。

1、电解电容器的寿命，它是电解电容器制造商对用户的承诺，简单点讲就是电容器在一定使用条件所能有效工作的时间，也是用户进行电解电容选型的重要观注点之一，这个一般各制造商在其产品手册上都会给出。

2、电解电容的等效串联电阻ESR，ESR大小决定了纹波电流在电解电容器中的发热量的大小。

理论上讲纹波电流在电解电容器中产生的热量（单位时间里）：Q-I2*ESR这里I是纹波电流的有效值。

ESR是电容器的等效串联电阻。

3、电解电容在上限温度时，电解电容内部的压力。

当工作时，电解电容工作时所处的环境温度比较高。

由于电解电容器自身的损耗发热，其内部的温度比处的环境温度要高，一般的湿式电解电容器的液态电解液都会产汽化，产生一定的蒸汽压，该蒸汽压和被封在电解电容器内部的空气所产生的压力构成了电解电容内部的总压力，各种分压的大小遵从道尔顿分压定理。

电解电容器中的纹波电流和额定纹波电流电解电容器在使用过程。

加在电解电容器两端的电压随时间波动变化，忽高忽低，电容器就产生充放电，有电荷流动，形成电流，电解电容器上这个高低不停变化的电压，其随时间变化的曲线类似在平静的池塘面投下一块石子，石子在水面激起的一圈圈链漪有波峰也有波谷。

于是人们形象的把电解电容器两端的这种电压称纹波电压，由纹波电压所加在电容器上，电容器就进行充放电，由此在电容器中形成的电流就形象的称之为纹波电流。

电解电容器中的纹波电流I和其两端的纹波电压V及容量C，其上的电量Q有下面的关系：••• C=Q/V=( dQ/dt)/(dV/dt) dQ/dt=l••• l= C*(dV/dt)电解电容器在使用过程中有一个重要参数：电解电容器的额定纹波电流，该参数不同的厂家有不同的值，就是同一厂家同一规格不同系列的产品，其额定的纹波电流也不一定相同。

它是由电解电容器制造商给出的。

电解电容器中的纹波电流和其额定纹波电流是两个不同的概念。

电解电容器的额定纹波电流的确定，主要是根据该规格电解电容器的用途及使用条件及工作时间(俗称寿命)来和电容器自身的材料性能由电解电容制造商来确定的。

在确定某一规格电解电容器的额定纹波电流需要考虑的因素有以下几点。

1、电解电容器的寿命，它是电解电容器制造商对用户的承诺，简单点讲就是电容器在一定使用条件所能有效工作的时间，也是用户进行电解电容选型的重要观注点之一，这个一般各制造商在其产品手册上都会给出。

2、电解电容的等效串联电阻ESR，ESR大小决定了纹波电流在电解电容器中的发热量的大小。

理论上讲纹波电流在电解电容器中产生的热量（单位时间里）：Q-l2*ESR这里I是纹波电流的有效值。

ESR是电容器的等效串联电阻。

3、电解电容在上限温度时，电解电容内部的压力。

当工作时，电解电容工作时所处的环境温度比较高。

由于电解电容器自身的损耗发热，其内部的温度比处的环境温度要高，一般的湿式电解电容器的液态电解液都会产汽化，产生一定的蒸汽压，该蒸汽压和被封在电解电容器内部的空气所产生的压力构成了电解电容内部的总压力，各种分压的大小遵从道尔顿分压定理。

铝电解电容器之纹波电流
纹波电流即是在电容器内流过的交流电流，英文：rated ripple current。

之所以把它叫电流是因为交流电压迭加在电容器的直流偏压上与水面上面上的波纹很相似。

纹波电
流会使电容器发热，纹波电流额定值的确定办法是在额定工作温度下规定一个允许的
温升值，在此条件下电容器仍符合规使用寿命要求。

通常85℃的电容器允许的最高温升为10℃，即芯包中心最高温度为95℃；一般105℃的产品，允许的最高温升为5℃，芯包中心最温度可到110℃。

实际的芯包最高允许温度因电容种类和制造厂家的不同而有差异。

但过高的温升则会使电容器超过其允许的最高芯包温度而快速失效，而在接近最高芯
包允许温度的条件下工作则会很明显地缩期的使用寿命。

当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大；当工作频率为120HZ之外的其他频率时，额定纹波电流可以进行调整。

过纹波电流会缩短电容器的耐久性,当纹波电流超过额定值，纹波电流引起的内部发热每升高5℃电容器寿命减半。

当要求电容器具有长寿命性能时，降低纹泳文波电流是
必须的。

南通华裕电子有限公司内部文档。

寿命计算公式：1.不考虑纹波时：L=L 0×2（T0-T）/10L: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/10L: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 6.3810131618H×10-3W/cm 2φd(mm)222530354050～100H×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1.961.88 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0.162A1.不考虑纹波时：（T0-T）/10=（105-85）/10=2L=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。

铝电解电容器的基本原理1-1. 铝电解电容器的基本原理当在两个正对的金属电极上施加电压时，电荷将据电压的大小被储存起来，铝电解电容器的基本原理可以用图1-1来描述：Q=CV Q:电量( C ) V:电压(V ) C:电容量μF C:电容器的电容量可以由电极面积S [m2]，介质厚度t [m]以及相对介电常数ε来表示： C[F]=ε0·ε·S/tε0:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)铝氧化膜的相对介电常数为7~8，要想获得更大的电容，可以通过增加表面积S或者减少其厚度t来获得。

表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数，在很多情况下，电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的，例如：铝电解电容器、钽电容器等。

图1-3介质相对介电常数介质相对介电常数铝氧化膜7 ~ 8 陶瓷10 ~ 120薄膜树脂 3.2 聚苯乙烯 2.5云母 6 ~ 8 钽氧化膜10 ~ 20虽然铝电解电容器非常小，但它具有相对较大的电容量，因为其通过电化学腐蚀后，电极箔的表面积被扩大了，并且它的介质氧化膜非常薄。

图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。

1-2电解电容器的等效电路电容器的等效电路图可由下图2表示R1：电极和引出端子的电阻；R2：阳极氧化膜和电解质的电阻；R3：损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻；D1：具有单向导电性的阳极氧化膜；C1：阳极箔的容量；C2：阴极箔的容量L ：电极及引线端子等所引起的等效电感量1-3电解电容器基本的电性能1-3-1 电容量电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。

交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。

电解电容器的容量随频率的增加而减小。

和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。

随着测量温度的下降，电容量会变小。

另一方面，直流电容量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。

详解铝电解电容器的参数铝电解电容器的参数详解之一铝电解电容器的基本参数主要有电压、电容量、最高工作温度及寿命、漏电流和损耗因数，有的铝电解电容器，如开关电源输出滤波用钽电容的铝电解电容器还有额定纹波电流、ESR等参数。

电压铝电解电容器的电压指标主要有额定DC电压、额定浪涌电压、瞬间过压和反向电压，下面将逐一介绍。

1．反向电压钽电容是有极性电容器，通常不允许工作在反向电压。

在需要的地方，可通过连接一个二极管来防止反极性。

通常，采用导通电压约为0. 8V的二极管是允许的。

在短于Vs的时间内，小于或等于1.5V的反向电压也是可以承受的，但仅仅是短时间，绝不能是连续工作状态。

2．工作电压V OP工作电压是电容器在额定温度范围内所允许的连续工作的电压。

在整个工作温度范围内，电容器既可以在满额定电压（包括叠加的交流电压）下连续工作，也可以连续工作在0V与额定电压之间任何电压值。

在短时间内，电容器也可承受幅值不高于-1. 5V的反向电压。

反向电压的危害主要是反向电压将产生减薄氧化铝膜的电化学过程，从而不可逆地损坏铝电解电容器。

3．额定DC电压VR额定DC电压VR是电容器在额定温度范围内所允许的连续工作电压，它包括在电容器两电极间的直流电压和脉动电压或连续脉冲电压之和。

通常，钽电容的额定电压在电容器表面标明。

通常额定电压≤100V为“低压”铝电解电容器，TDK电感而额定电压≥150V为“高压”铝电解电容器。

额定电压的标称电压为：3V、4V、6.3V、(7.5V)、10V、16V、25V、35V、(40V)、50V、63V、80V、100V、160V、200V、250V、300V、(315V)、350V、(385V)、400V、450V、500V、(550V)。

其中括号中的电压值为我国不常见的。

4．额定浪涌电压Vs额定浪涌电压Vs是铝电解电容器在短时间内能承受的电压值，其测试条件是：电容器工作在25℃，在不超过30s，两次间隔不小于5min。

铝电解电容的纹波电流铝电解电容的纹波电流是指在使用过程中，电流大小的周期性变化。

铝电解电容具有容量大、尺寸小、工作稳定等特点，在各个领域得到广泛应用。

然而，由于其内部结构的限制与外界应用的需求之间存在差异，可能会导致纹波电流的产生。

那么我们应该如何理解铝电解电容的纹波电流呢？首先，我们需要知道纹波电流是如何产生的。

在市电供电环境下，电容器往往用于节制余波电流，使输出电流更为稳定。

然而，电容器的设计与应用并非完美无缺，其内部电阻和电感等参数会导致一定程度的纹波电流。

毫无疑问，这一问题对于一些高精度、高要求的电子设备来说是不可忽视的，尤其是在需要输出稳定电流的场合。

其次，我们来看一下纹波电流对铝电解电容的影响。

首先，纹波电流会使铝电解电容在工作时发热加剧，这可能会导致电容器的寿命缩短。

其次，纹波电流还会对电子系统的性能产生不利影响，比如引起工作状态不稳定、信号失真等问题。

因此，在设计和选择铝电解电容时，我们应该充分考虑纹波电流对系统性能的影响，选择合适的容值和额定电流等参数，以保证系统的稳定性和长期可靠性。

如何减小铝电解电容的纹波电流呢？首先，可以采用并联的方式增加电容器的总容量，从而降低电容器内部电压的变化；其次，使用低ESR（等效串联电阻）的电容器，能够减小电流波动对电容器自身产生的影响；此外，适当增加电容器的工作频率，也可有助于降低纹波电流的大小。

综上所述，铝电解电容的纹波电流对于电子系统稳定性和可靠性具有重要影响。

因此，在工程应用中，我们需要充分考虑纹波电流对系统性能的影响，并采取合适的措施来减小纹波电流的大小。

只有这样，铝电解电容才能发挥其应有的作用，为各个领域的电子设备提供稳定可靠的电源支持。