影响电解电容寿命的几个因素

发布时间:2024-06-24

铝电解电容器的寿命

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铝电解电容器的使用寿命会因使用条件而受到很大的影响。 作为环境条件包括温度、湿度、气压、振动等,电气条件的话,有电压、纹波电流、充放电等。平常在平滑电路下的使用时、温度和纹波电流所产生的发热是决定寿命的重要因素、作为耐久性在目录及纳入仕样书中均有记载。

而且,如持续在高湿度、振动的用途及频繁充放电的用途的情况下, 要考虑各个条件下的耐久性。

 

5-1 周围温度与寿命

铝电解电容器的寿命、一般受电解液通过封口部向外蒸发的现象的影响、表现为静电容量的减少、损失角正切值的增大。

电解液的蒸发速度和温度的关系用阿雷尼厄斯定律表示(4()5)

对于低温段的寿命,因为没有实际的评估数据、且对于长时间的耐久性,不仅要考虑电解液的蒸发以外还要考虑封口材质劣化等要素,所以请把40℃作为下限,并把15年作为推算寿命的上限。

 

1,000,000

 

 

 

100,000

 

 

 

10,000

 

-E

k=Ae RT

⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)

1,000

 

ln k= -E RT

)+ln A

⋯⋯⋯(5)

 

100

 

k :反应速度常数

A :频度因子

E :活性化能量

R :气体常数(8.31J/deg)

 

 

10

2.3

 

 

2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

1/T(K -1)

 

 

3.0

 

 

3.1

 

 

3.2

×10-3

 

T :绝对温度(K)

 

把上述公式(5)应用于铝电解电容器的寿命的话,就成了公(6)、变换成公式(7)。

图19: 阿雷尼厄斯定律和10℃2倍数的寿命计算结果

 

lo(g

Lx )=

E ( 1 -

1  )⋯⋯⋯⋯⋯(6)

5-2 施加电压与寿命

 

log Lx=

E 1 - 1 2.303R  Tx To

)+log Lo

⋯⋯(7)

在额定电压以下使用的话,一般来讲施加的电压对其使用寿命影响很小,与其周围温度及纹波电流所产生的发热的影响相比, 影响

几乎可以不用考虑。

 

Lo :温度To时的寿命(小时)

Lx :温度Tx时的寿命(小时) To :制品的工作上限温度(K)

Tx :实际使用时的周围温度(K)

 

(%)

0

-10

 

 

用公式(8)来推算实际的寿命。

Lx= Lo·Bt (To-Tx)/10      ⋯⋯⋯⋯⋯(8)

Lo :在工作温度的上限、施加额定电压或额定纹波电流重叠时的规定寿命(hours)

(各制品的耐久性规定时间) Lx :温度Tx时的寿命(小时)

To :制品的工作上限温度(℃)

-20

-30

 

-40 10

 

1

 

0.1

 

0.01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

试验时间

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(hours)

 

Tx :实际使用时的周围温度(℃)

Bt :温度加速系数

在此,温度加速系数Bt,在60~95℃时太约为2,适用于10℃ 2倍数定律。但是、在阿雷尼厄斯公式(6),绝对温度的倒数1/T和寿命的对数之间有着直线关系,因此严格来讲,也有并不近似10℃ 2倍数定律的温度范围。(图-19)

特别是当制品的保证温度为超过105℃时的寿命推算,根据推算温度加速系数Bt的温度范围,而必须改变系数。关于实际的寿命  推算请另行咨询。

图20 :耐久性(电压参数)

(注)因施加电压的差异很小,很多测试点重合。

 

不过、尺寸大的高压品,因为电解液的搭载量多,除了因温度而使电解液蒸发以外,也不可忽视因施加电压而让氧化膜劣化的因素。因此,额定电压为350V以上的一部分LG制品,在寿命推算中  要考虑减小施加电压所产生的因素。

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