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灯具驱动中电解电容鼓包的原因分析摘要：电解电容作为灯具驱动中较常失效的器件之一，本文通过一个失效分析案例，分析电解电容鼓包的原因。
关键词：灯具驱动；电解电容；鼓包；失效分析一、案例背景需方向供方购买电解电容，并委托其他工厂将电解电容加上其他部件加工成驱动电源，用于自己的灯具上，在将灯具销售给客户后，客户反映在使用3-5个月甚至一年后，便出现约20%灯具驱动中电解电容鼓包故障现象，最终造成灯具频闪或死灯。
需方认为电解电容鼓包是供方提供的电解电容存在质量问题所致，供方则认为是需方灯具的设计方案存在问题使灯内温度过高或灯具中其他元器件所导致。
为了查明情况，我们对灯具驱动中电解电容鼓包的原因进行失效分析。
二、失效分析1）从外观上观察失效灯具驱动，发现失效灯具驱动中电解电容均有鼓包现象。
2）对鼓包电解电容和未使用灯具驱动中的电解电容进行电性参数测试，发现鼓包电解电容较未使用的电解电容，电容量均偏低，阻抗均偏大，损耗角正切均偏大。
3）对鼓包电解电容和未使用灯具驱动中的电解电容进行拆解观察，均未发现电解电容结构和元件的异常。
4）对未使用灯具驱动中的电解电容进行外观观察，未发现明显外力导致电解电容损伤的痕迹。
5）对未使用灯具驱动中的电解电容进行GB/T 5993-2003密封性试验，9个样品中2个出现连续气泡，不符合标准要求。
6）对未使用灯具驱动中的电解电容进行耐压测试，测得耐压值均大于500V。
7）对灯具中电解电容的电和温度测试，测得电解电容工作电压最大值320V，低于额定工作电压400V；未检测到反向电压；测得纹波电流最大值为581mA,小于电解电容规格书中最大纹波电流750mA的要求；测得工作温度最大值为81.7℃，远低于电解电容上标记的最大工作温度105℃；测得电解电容环境温度最大值为63.7℃，远低于电解电容承认书中的最大环境温度130℃。
三、结论首先，从外观上看，失效灯具驱动中电解电容均有鼓包现象。
电容鼓包的原因和处理方法嘿，你问电容鼓包的原因和处理方法？那咱就来好好聊聊。
电容为啥会鼓包呢？一个原因可能是过压了。
就像你给气球吹太多气，气球就会爆掉一样，电容要是承受的电压太高，也会受不了，然后就鼓包了。
比如说，电路中突然出现了一个很高的电压脉冲，电容可就遭罪了。
还有可能是过热。
如果电容周围的环境温度太高，或者它自己工作的时候发热太厉害，也会鼓包。
就像你在大太阳底下晒太久会中暑一样，电容太热了也会出问题。
另外呢，电容质量不好也有可能鼓包。
要是买了个便宜的、质量差的电容，说不定用不了多久就鼓包了。
就像你买了双便宜的鞋子，可能穿几天就坏了。
那要是电容鼓包了咋办呢？首先得把它换了。
就像你衣服破了个大洞，就得换件新衣服一样。
找个同型号的、质量好的电容换上，可别随便找个电容就安上去，不然可能还会出问题。
在换电容之前，最好检查一下电路，看看是不是有什么问题导致电容鼓包。
要是不把问题解决了，换了新电容可能还会鼓包。
就像你生病了，得找到病因才能治好病。
换电容的时候要小心点，别把其他零件弄坏了。
就像你修自行车的时候，不能把车胎修好了，链条又弄断了。
我给你讲个事儿吧。
我有个朋友，他的电脑突然开不了机了。
他打开机箱一看，发现有个电容鼓包了。
他也不知道咋回事，就去电脑店找人修。
人家师傅检查了一下，说是电容质量不好，加上电脑用的时间长了，发热厉害，就鼓包了。
师傅给他换了个新电容，还清理了一下电脑里的灰尘，让散热更好。
从那以后，他的电脑就又能正常使用了。
所以啊，电容鼓包可能是过压、过热或者质量不好。
处理方法就是换个新电容，还要检查电路，小心操作。
只要你注意这些，就能解决电容鼓包的问题。
加油吧！。
铝高压电解电容阳极箔氯离子腐蚀失效分析与研究Analysis and research on chloride ion corrosion failure of anode Foil of Aluminum medium high voltage electrolytic capacitor项永金，李 帅 （格力电器（合肥）有限公司，合肥 230088）摘 要：商用多联机组在实际应用中出现大量外机不工作，经过大量失效主板分析，确认是开关电源前段的高压电解电容鼓包失效导致。
本文结合大量失效品分析，对高压电解电容失效原因及失效机理分析，分析结果表明：电解电容是在特定的使用环境下因为外部含氯气体入侵导致电解电容出现氯离子腐蚀阳极开路导致电容失效， 经过对电解电容结构分析、生产工艺分析、氯离子管控分析模拟分析验证，确认为电解电容盖板内部附近聚集超标含氯元素导致腐蚀失效，氯离子元素从外部入侵导致， 通过提升电容端盖密封性能及增加物料氯离子含量测试监控及来料实验把关，从器件本身及质量管控提高器件的整体应用可靠性。
关键词：高压电解电容；氯离子腐蚀；氯离子含量；盖板密封0 引言铝电解电容以其容量大、体积小、价格低等优点已被广泛应用于各种电子线路中，随着国内大屏幕彩电、变频家电（如变频空调）的普遍应用和电子元器件的国产化，对铝电解电容，特别是中、高压铝电解电容的质量和可靠性的要求愈来愈高。
尤其是大屏幕彩电中所用的中、高压（160~450V）铝电解电容主要用于开关电源部分，作整流后滤波，它的质量好坏直接影响到整机的性能，是线路中的关键元件。
近期统计控制器失效数据分析发现售后复核集中反馈VTT电解电容鼓包失效突出，电容失效主要集中在多联机主板30226000045（编码）对应C67丝印位置，其他主板使用该电容失效很少，查看该主板就是用1个电容，电容应用在开关电源电路直流输入部分做滤波用，从电路设计结构看该电容放在EMC电路后端，直接受到电源影响，电源波动直接影响电容工作状态。
《铝电解电容器的失效情况及预防措施》摘要：铝电解电容器是一种性能优越但可靠性存在不足的重要电容器，相关领域的工作人员应发挥其长而力避其短，在全面而细致地了解其常见失效模式及机理的基础上明确预防措施。
本文对此进行了系统性和概要性总结，冀对相关领域工作者有所助益。
关键词：铝电解电容器；失效模式；失效机理；预防措施作为应用最广泛的分立元件之一，铝电解电容器在电源滤波、信号耦合及去耦、杂波旁路，以及谐振选频等电力电子线路中发挥着重要作用。
与其种类别的电容器相比，铝电解电容器虽有着鲜明优势，但其寿命相对较短，可靠性方面存在一定不足，因而了解其常见的失效模式及机理进而明确预防措施是有着重要意义的。
本文拟对此作一系统性和概要性总结，冀对相关领域工作者有所助益。
一、铝电解电容器的失效情况概述1、铝电解电容器失效的判断与表现在实际工程应用中，铝电解电容器失效至完全不能再用通常被称为寿命终结，其使用寿命被定义为“电容器在规定条件下规定性能的工作时间”。
规定条件主要指的上限工作温度和额定电压（额定直流电压或直流电压叠加纹波电压之和）。
规定性能主要指电容量相对变化率|AC/C|、损耗因子（主要表现为损耗角正切值tgδ的变化）与漏电流（主要表现为等效串联电阻EST的变化）等参数在技术规范规定内的性能指标。
通常情况下，液态铝电解电容器失效的具体判断标准如下表所示：当然，从外观异常表现上亦可直接判断铝电解电容器是否失效，最典型的如铝壳或防爆口开裂、电解液泄露等。
需要指出的是，以上讨论主要针对最为重要和典型的液态铝电解电容器。
随着相关技术的飞速发展，各种型号的新型电容器层出不穷，其规定条件和规定性能值自然不尽相同，但基本原理和判断依据并无二致，在实际工程应用中，工程人员应在切实明了其基本原理及判断依据的基础上明确各项技术参数，进而对其是开始失效和已经完全失效加以合理判断，下面我们来讨论更具体的铝电解电容器常见失效模式及机理。
2、铝电解电容器失效模式及机理铝电解电容器的失效模式及机理向来是备受重视和受到深入研究的范畴。
铝电解电容过压损坏
铝电解电容过压损坏的原因可以归纳为以下几点：
1.阳极铝箔的表面处理工艺问题。
若阳极铝箔的表面氧化处理不完整，会导致铝箔表面存在一层附着力差的氧化膜，从而在施加电压时产生大量气体，使铝电解电容过压损坏。
2.电解质内部的水分。
若电解质内部存在水分，在施加过电压时，水分会与铝产生反应生成氢气，导致电容产生大量气体，最终过压损坏。
3.铝电解电容额定电压不足。
如果额定电压不足，铝电解电容在长时间使用后，会逐渐失去特性，造成介质击穿损坏。
为了防止铝电解电容过压损坏，可以采取以下措施：
1.在使用前，对铝电解电容进行严格的电压测试，确保其能承受预期的电压。
2.确保电解质内部没有水分或其他杂质。
3.确保铝电解电容的额定电压符合要求。
4.考虑增加安全装置，如安全阀等，以防止过压时铝电解电容损坏。
电容失效分析（详解干货）多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。
多层片状陶介电容器具体不良可分为:1、热击失效2、扭曲破裂失效3、原材失效三个大类（１）热击失效模式：热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。
当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫第二种是隐藏在内的微小裂缝第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。
第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。
第一种引起的破裂明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。
（２）扭曲破裂失效此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种：第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。
由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力或切断率，继而形成破裂点。
这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。
真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。
此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。
另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。
电容失效的原因分析
电容失效的原因可能有以下几种：
热击穿：电容器内部的电解液、电极材料、以及由这些材料组成的连接部分都会在运行过程中产生热量，若散热不良，会导致热击穿而失效。
电击穿：电容器本身的绝缘性能不好，或者存在机械损伤、化学腐蚀等情况，会导致电介质分解、气体生成等，降低电容器的击穿强度，最终导致失效。
机械损坏：电容器在使用过程中，受到各种应力的作用，比如机械振动、冲击、挤压等，可能会导致电容器内部结构出现缺陷，降低电容器的性能和寿命。
介质老化：电容器中的电解液、电极材料等在长期使用过程中会发生老化，导致电容器性能下降，最终失效。
过压击穿：当电容器的工作电压超过其额定电压时，会导致电容器内部结构损坏，降低电容器的性能和寿命。
欠压击穿：当电容器的工作电压低于其额定电压时，会导致电容器内部的电解液分解、气体生成等，降低电容器的击穿强度，最终导致失效。
引线断裂：电容器中的引线部分若存在焊接不良、机械应力等问题，会导致引线断裂，最终导致电容失效。
短路：电容器内部的电极板之间发生短路现象，导致电容器无法正常工作。
以上是电容失效的主要原因，为了提高电容器的可靠性和寿命，需要在设计、制造、使用和维护等环节中加强质量控制和检测。
专业功放用盖板式铝质电解电容器失效原因分析
通过近十多年的客户返修机退回的电解电容器失效种类总结如下：
A：不良品外观
1．防爆阀打开
2．铝壳防爆阀严重鼓起
3．盖板端子鼓裂漏液
4．电解液干涸铝壳防爆阀严重鼓起
5．电容器纸芯内圈电解纸因高温变色
6．纸芯边缘击穿短路
B：不良比例(多年累加统计)
对各类占有率统计划分铝壳鼓底占不良品的97.4%，纸芯边缘击穿短路占0.8%,电容器纸芯内圈电解纸因高温烧发黑占0.4%,电解液干涸铝壳防爆阀严重鼓起占0.9%,盖板端子鼓裂漏液0.3%,防爆阀打开0.2%
C：原因分析：（重点分析占不良比例大的原因，下次分析占比例小的不良原因）铝壳鼓底占客诉数量最大，并且都是上机工作二到四年后返修机中发现电解电容器鼓底，对不良品进行电性参数测，总结其容量损耗角漏电都没有超出标准范围，估计拆下时多为返修机中其它元件损坏，修理工发现电解电容鼓底认为拆下换新比较好，所以电解电容器鼓底可正常使用，我们对鼓底不良进行重新含浸换铝壳封口，按产品标识温度做高温负荷寿命试验，（纹波电流按产品目录标准加入）经多次验证其寿命可达2000小时以上，正常产品做高温负荷寿命试验必须大于4000小时以上，因此分析认为其正负铝箔未严重劣化，只是电解液因长期高温参数开始慢慢变劣，其鼓底的主要原因是电解电容器使用环境有问题，例如环境电压不稳，机内温度散热不良，桥式整不良等，另外有部分功放机对电解电容选取时没有按电路设计要求选对型号，导致电解电容器不符合电路要求，例如：高频低阻，低漏电，耐纹波，低电感，耐高温等，没有选取正确对应电路特性电解电容器，对于电源是H类和电解电容器要串并联使用更要合理选取，如果说选取不当将导致很多问题，现在大多数功放为了节约成本对电源变压器功率选取偏低，导致电解电容器充放电幅度加大，这样选取时要更加注意选择适合电路特性的电解电容。
例如：串联使用时要求电解电容器电性参数一致性要好，特别是漏电和阻抗感抗，对于H类和多级供电要求电解电容器必须是低阻低电感并且要选择105℃产品等，其实电子元件中电阻半导体IC及其它类电容等只有电解电容寿命最短，因为一台机器使用寿命是由最短的元件决定，所以电解电容器在成本选择时要重点考虑到寿命，要选择VF电压达到标准的电解电容，这样整机寿命和质量才能得到保障。
下列是各种规格105℃标准品必须要达到的VF电压（测正极箔片），否则是偷电压的产品。
550WV用TV值耐压测试仪测量电压≧760V
500WV用TV值耐压测试仪测量电压≧690V
450WV用TV值耐压测试仪测量电压≧600V
400WV用TV值耐压测试仪测量电压≧560V
250WV用TV值耐压测试仪测量电压≧335V
200WV用TV值耐压测试仪测量电压≧290V
160WV用TV值耐压测试仪测量电压≧230V
100WV用TV值耐压测试仪测量电压≧142V
80WV用TV值耐压测试仪测量电压≧115V
63WV用TV值耐压测试仪测量电压≧85V
50WV用TV值耐压测试仪测量电压≧76V
35WV用TV值耐压测试仪测量电压≧47V
25WV用TV值耐压测试仪测量电压≧36V
16WV用TV值耐压测试仪测量电压≧26V
10WV用TV值耐压测试仪测量电压≧16V
6.3WV用TV值耐压测试仪测量电压≧12V
D：在实际电容选型中，对电流变化节奏快的地方要用容量合适的电解电容器并且阻抗感抗耐纹波都要合理选择，但并非容量越大越好，首先，容量增大，成本和体积可能会上升，另外，电容越大充电电流就越大，充电时间也会越长，这些都是实际应用选型中要考虑的,特别是额定工作电压和工作温度范围，电解电容器的实际工作温度每降低10℃其寿命可增加一倍,(相对于标称值)所以选择标识是105℃或125℃能更可靠地长时间工作，它能承受的最大直流电压也相对高很多。
（因为不同温度的电解电容器其使用的铝箔VF电压和比容不同，要求耐温越高所使用铝箔的VF耐压值越高，并且电解液和电解纸都不相同）
在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值（峰值）不能超过电容的直流工作电压值90%（105℃产品）纹波电流使用不能大于产品标称值,对开关电源使用的电解电容要选择低阻低电感耐纹波负极箔延长散热的产品。
电解电容在电路中实际要承受的电压绝对不能超过它的耐压值,在滤波电路中，实际工作电压一般来说要留有15％以上裕量防止使用环境电压变化太大。
E：电解电容的电性参数参考说明
损耗角：电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示（在电容器的等效电路中，串联等效电阻esr 同容抗1/ωc 之比称之为tan δ，这里的esr 是在120hz 下计算获得的值。
显然，tan δ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大）。
损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。
散逸因数dissipationfactor(df)存在於所有电容器中，有时df值会以损失角tanδ表示。
此参数愈低愈好。
但铝电解电容此参数比较高。
df 值是高还是低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率……都有关系；当容量相同时，耐压愈高的df值就愈低。
此外温度愈高df值愈高，频率愈高df值也会愈高。
串联电阻电感：一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,ESR，ESL等效串联电阻及等效串联电感这是电解电容器的一对重要参数，这就是电解电容器的容抗的基础上产生的其它使用中不利因素，一个等效串联电阻电感很小的电解电容能快速地吸收电路中纹波电流和快速释放储存的电流，在特定的频率下阻碍交流电流通过的电阻即为阻抗。
它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关，且与ESR 也有关系，电容的容抗在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加达到中频范围时电抗降至ESR的值，当频率达到高频范围时感抗变为主导，所以阻抗是随着频率的增加而增加，对开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率最低达数十KHz，新型甚至是数十MKHz，这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗与频率”特性，要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用
纹波电流和纹波电压：可称作涟波电流和涟波电压，ripple current，ripple voltage。
含义就是电容器所能耐受纹波电流/电压值，纹波电压等于纹波电流与esr的乘积，当纹波电流增大的时候，即使在esr 保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低esr 值的原因，当电解电容叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串连电阻（esr）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命，一般的纹波电流与频率成正比（标品40KHz以下高频200KHz以下），
因此低频时耐纹波电流也比较低。
额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值，而实际应用中电容的纹波承受度还跟其使用环境温度及电容自身温度等有关。
规格书中通常会一个在特定温度频率条件下电解电容所能够承受的最大纹波电流。
规格书中有详细图表以帮助使用者迅速查找到在一定环境温度频率条件下要达到使用寿命所允许的电容纹波量
漏电流：电解电容器的绝缘介质是氧化膜，对直流电流具有很大的阻碍作用，然而由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流，通常漏电流会随着温度和电压的升高而增大，它的计
（漏电流的算公式大致是:i＝k×cv或3000uA,对于直径大于40mm漏电流小于5000uA，
单位是μa，k是常数）一般来说，电容器容量愈高，漏电流就愈大。
从公式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。
使用寿命：任何产品都有寿命周期，铝电解电容也不例外到时一定会坏，只是时间问题，影响电容寿命的原因有很多，过电压，逆电压，高温，桥式整流不良，急速充放电等等，正常使用的情况下，最大的影响就是过电压和温度，因为温度越高电解液的挥发损耗越快，这里的温度不是指环境或表面温度，是指铝箔工作温度，因电解电容的工作温度每下降10℃寿命增加一倍，所以不要以为85℃3000小时寿命的铝电解电容就比105℃2000小时的好，因为105℃2000小时电解电容如果85℃使用时寿命可达6000小时以上，所以要提高铝电解电容的寿命，第一要降低工作电压和温度，在机箱内远离热源，第二考虑使用最高工作温度高的电容，这样电解电容器的使用寿命和其它电子元件相比基本相当，当然成本比低标准电解电容器高一点，对于电解电容生产商我们不仅仅是做电容，更希望相互交流传播电解电容器的正确选型知识，以此达到整机寿命均衡的一体解决方案。
以上分析不当之处敬请各位同行指教！谢谢！朱文艺
2012年6月18日。
