铝电解电容器纹波电流自动计算列表
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VINMIN=85*1.414-20=100
VOU=24V IOUT=1.25A VD=0.7
D=100/(100+100)=0.5
反射电压:100V
匝比:N=100/24.7=4.04
求工作在CCM下的次级峰值电流
先估算临界电流 以80%输出电流计算等于0.8*1.25=1A
求次级峰值电流=1.25/(1-0.5)+1A/(1-0.5)=4.5
求初级峰值电流=次级峰值4.5/匝数比4.04=1.11A
求次级总有效值电流=(0.5^0.5)*4.5=3.181A
求次级交流纹波电流=总的有效值电流的平方减去输出电流的平方再开根上面计算的交流纹波电流用来选择输出电解和变压器的线径的大小
求初级总纹波电流等于占空比开根号*初级峰值电流=0.5^0.5*1.11A=0.7求初级直流纹波电流等于占空比*初级峰值电流=0.5*1.11A=0.555A
求初级交流纹波电流等于初级总纹波电流的平方-初级直流纹波电流的平
5=1A
1-0.5)=4.5
平方减去输出电流的平方再开根号=3.181^2-1.25^2再开根号 等于2.92A
电解和变压器的线径的大小
级峰值电流=0.5^0.5*1.11A=0.785A
值电流=0.5*1.11A=0.555A
流的平方-初级直流纹波电流的平方再开根号=0.785^2-0.55^2再开根号 等于0.56A。
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。
电解电容器的参数特性上海BIT-CAP技术中心2.1容量2.1.1标称容量(C R)电容器设计所确定的容量和通常在电容器上所标出的电容量值。
2.1.2容量公差容量偏差是指电容器的实际容量离开标称容量的范围,容量偏差一般会标示在出货检验单上和包装箱盒贴上。
YM产品的容量公差为±20%。
2.1.3容量偏差等级为了保证每批电容器容量的一致性,保证客户装在同一台机器上的所有电容器之间的容量偏差在。
特别为每一个电容器贴上表示容量偏差的标签。
客户在装机时选用同一标签的电容器装在一台设备内,这样能够有效的保证了同一台设备内的电容器容量的一致性。
偏差等级见表1。
容量等级代码容量偏差D-20%≤Cap<-15%C-15%≤Cap<-10%B-10%≤Cap<-5%A-5%≤Cap<0E0≤Cap<5%F5%≤Cap<10%G10%≤Cap<15%H15%≤Cap≤20%表1容量偏差等级表2.1.4容量的温度特性电解电容的容量不是所有的工作温度下都是常量,温度对容量的影响很大。
温度降低时,电解液的粘性增加,导电能力下降,容量下降。
图4容量温度特性(测试频率120Hz )2.1.5容量的频率特性电解电容器的容量决定于温度,还决定于测试频率。
容量频率关系:C 代表容量,单位F f 代表频率,单位Hz z代表阻抗,单位Ω图5容量频率特性曲线(测试温度20℃)2.1.6频繁的电压波动及充放电频繁的电压波动及充放电都会导致容量下降,为了应对频繁的电压波动及充放电的使用条件,特别设计了ER6系列产品(充放电应对品)。
详细情况请联系我们。
2.2损耗角的正切值tan δ用于脉动电路中的铝电解电容器,实际上要消耗一部分的有功功率,这可以用损耗角的正切值来表征。
损耗角的正切值为在正弦电压下有功功率与无功功率的比值。
对于电解电容器较常采用的等效电路,如图6,则损耗角的正切值为:图6等效串联电路图BIT 各系列的最大损耗角的正切值:系列ES3、ES6、ES3M 、ES6M 、ES6HEH3、EH6EW3、EW6、ER6、EL20、EL6020℃,120Hz 下的损耗值(tan δ)0.180.300.15表2各系列电容器的最大损耗角的正切值注:这些值适用于的最大容量为47000μF ,相应的容量更高的电容器的损耗角的正切值会更大。
纹波电流计算公式
波形电流计算公式是:I=V/R+∆I=∆V/R+∆I,其中,I表示波形电流,V表示波形电压,R表示电阻,∆I表示噪声信号电流。
波形电流计算的基础是电路的基本定律。
可以求出一个直流电路的电流,这个电流称为定常电流。
当电路中的某些参数发生改变后,定常电流也会发生变化,从而影响电路的整体运行情况,这就是纹波电流。
因为定常电流在时间变化上呈现出周期性的变化,而这种变化正是纹波电流的特性。
在计算纹波电流时,将定常电流和噪声信号电流合并可以得到纹波电流。
实际中,可以通过测量电压和电阻来计算纹波电流,即:I=V/R。
同时,还需要将噪声信号电流(∆I)加上,得到最终的纹波电流。
因此,纹波电流的计算公式可以表示为:I=V/R+∆I。
电解电容纹波电流测试方法1、测试工况:被测样机在可能出现的最恶劣的环境下运行(例如:最大制冷/最大制热)。
2、测试设备:示波器以及配套电流探头。
3、测试方法:3.1 简易图示:测试方法说明:经岛专家确认,将电解电容用焊线引出(焊线尽可能的短),然后用电流钳卡在电解电容一个引脚,此时测试的是单个电容的纹波电流值。
3.2 纹波电流有效值计算方法3.3 纹波电流合成计算公式纹波电流通常是由基本频率和高频电流构成。
因此,在计算时要通过合成公式:图1:纹波电流合成公式3.4 测试实例电解电容型号:CD 291 参数:400V/680uF 最大允许纹波电流:2.9A 整机运行状态:最大制冷整机运行电流:7.2AIL 数据计算公式将ΔY=537mV 带入图5 公式计算得:3.79A I(r.m.s):纹波电流合成有效值IL:基本频率纹波电流有效值IH:高频率纹波电流有效值ηL:基本频率纹波电流的频率系数通常取1.0 ηH:高频率纹波电流的频率系数通常取1.4 高频信号低频信号图6 高频纹波电流T1=21us 图7 高频纹波电流T=200us 图8 高频纹波电流IH 数据计算公式将图3 中ΔY=300mV,图6 中T1,图7 中T 带入图8 公式计算IH 得0.9A 将IL/IH 带入公式得I rms =3.8A备注:经岛先生确认,纹波电流测试可用以下两种测试方案方案1:通过波形读取Ip,然后根据公式进行计算;方案2:直接从示波器读取RMS 值,但是此值仅限于“能单独测试直流成分的示波器”而对于只可以测定交流成分的示波器,由于通过电解电容的纹波电流基本是直流电流,不要束缚在负方向没有图像的想法中,实际画面显示的有效值就是将波形按正负方向分开,把它作为交流而得出的结果,也就是说,把Vp-p 的一半左右换算成Vrms 值,显示为Vrms= Vp-p ×1/2 ×0.7,反过来说,图像中,如果显示Vrms=300mV,读取的时候就要读取600mV。
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。
纹波电流计算公式
纹波电流计算公式
纹波电流是指一种具有周期性变化的电流,它具有一定的频率,并且在一个完整的周期内不断重复。
它可以通过纹波电流计算公式来计算。
最常用的纹波电流计算公式是“纹波电流=电压/阻抗”,其中电压是指电路中的电压,阻抗则是指电路中的阻抗。
纹波电流的计算涉及多个电路参数,如电压、阻抗、电流、功率、频率等。
由于其中涉及的参数较多,因此纹波电流计算时需要考虑这些参数,而不能仅仅依赖“纹波电流=电压/阻抗”这一计算公式。
纹波电流可以用于检测电路中的故障,以及评估电路的性能。
例如,当电路中的阻抗发生变化时,纹波电流也会发生变化,从而可以进一步判断电路中存在故障。
此外,通过测量纹波电流,还可以进一步评估电路的性能,如噪声、功率损耗等。
纹波电流的计算是一个复杂的过程,它涉及多个电路参数,而且需要考虑多种因素,才能得到准确的结果。
因此,在计算纹波电流时,除了要熟悉“纹波电流=电压/阻抗”这一计算公式外,还需要对其他电路参数有所了解,以便得到准确的计算结果。
电解电容器中的纹波电流和额定纹波电流————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: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。
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。
铝电解电容器的额定电流交流纹波电流流过铝电解电容器,将在其ESR上产生损耗而使铝电解电容器发热,这个发热限度对纹波电流的限制,KEMET就是决定了额定纹波电流值。
其定义为,在最高工作温度下可以确保铝电解电容器额定寿命时间的最大纹波电流值。
对于一般应用的铝电解电容器,多数生产厂商是不给出额定纹波电流数据的,对于开关电源用的低ESR铝电解电容器或电容量比较大的插脚式铝电解电容器则给出这个数据。
实际上铝电解电容器可以承受的纹波电流也是比较低的,对于普通用途的铝电解电容器,可以承受的纹波电流值给人的第一感觉就是太低了。
好在多数应用中并不要求很高的纹波电流。
由于铝电解电容器是电解液负极,随着温度的升高将会达到电解液的沸点。
因此,电解液的沸点将是铝电解电容器不可逾越的最高工作与存储温度。
在实际应用中,最高工作温度要比电解液的沸点低10~20K;同样,也是由于铝电解电容器的负极是电解液,在温度过低时,电解液将变得黏稠甚至凝固,铝电解电容器将不能应用。
因此,铝电解电容器也有工作与存储温度的上下限。
在工作/存储温度上限与下限之间的整个温度范围就是铝电解电容器的工作温度范围。
对于比较低级的商业应用T491U107K004AT铝电解电容器的最高工作/存储温度和最低工作/存储温度为+ 85℃/一20℃。
如果对低温有特殊要求时,最低工作温度可以达到-40℃;如果铝电解电容器的工作/存储温度比较高,则需要105℃最高工作/存储温度的铝电解电容器;当遇到更高的工作温度,如节能灯或汽车发动机舱内的应用时,要求铝电解电容器的最高工作/储温度要达到125℃甚至是150℃。
通过上述分析可以看到,铝电解电容器的最高工作/存储温度可以分为:一般应用的+85。
C,比较高工作/存储温度的+105'C和非常高工作温度的125℃甚至是140 ℃、150℃的铝电解电容器在高温或潮热环境巾长期工作时可能出现开路失效,其原因在于阳极引出箔片遭受电化学腐蚀而断裂。
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。
铝电解电容器的寿命使用条件对于铝电解电容器的寿命有很大的影响。
使用条件可分为环境条件和电条件。
环境条件有温度、湿度、气压、震动等,其中温度对于寿命的影响是最大的。
电条件有电压、纹波电流、充放电条件等。
一.周围温度和寿命周围温度对寿命的影响体现在电容量的减少、损耗角正切值的增大,这些现象起因是电解液从封口部分向外部渐渐扩散。
电性能的时间变化和周围温度之间的关系可得出下列公式。
L x=L o*B To-Tx/10Lo:在最高使用温度下,额定施加电压和额定纹波电流重叠时的保证寿命(hours)Lx:实际使用时的预计寿命(hours)To:产品的最高使用温度(℃)Tx:实际使用时的周围温度(℃)B:温度加速系数在此温度加速系数B若在最高使用温度以下的话,B=2进行计算,10 ℃的升温即等于约两倍的加速率。
电解电容应用时,须考虑环境散热方式、散热强度、电容与热源的距离、电容的安装方式。
二.施加电压和寿命用于绝大多数的机器中的贴片式(SMD)、引线式(radial)、基板自立式(snap-in)之电容器,使用条件在最高使用温度和额定电压值以下的情况时,施加的电压所产生的影响与周围温度的加速和纹波电流的加速所产生的影响相比可以忽略不计。
另,用于高功率电子仪器的螺丝端子式(screw)电容器中350VDC以上的高压品占主流,由于作为铝电解电容器导电体的氧化膜(Al2O3)的性质,额定电压以下的施加电压值的大小将影响其寿命。
三.纹波电流重叠时的寿命由于铝电解电容器和其他的电容器相比损耗较大,因而纹波电流会导致内部发热。
纹波电流产生的热又会使温度上升,所以对于产品寿命有很大影响。
这样一来,需事先根据不同产品设定最大允许纹波电流值。
外加纹波电流的发热度可由下面的计算式得出。
W=I r2* ESR +V*I LW:内部的消耗电力I r:纹波电流ESR:内部电阻(等效串联电阻)V:外加电压I L:漏电流在最高使用温度下,漏电流增加到20℃时的5~10倍,但仍然I r≥I L,则W= I r2〃ESR。