影响铝电解电容器寿命的参数与應用条件

工作电压与漏电流的关系

工作电压与漏电流的关系

某公司生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容器的漏电流与施加电压的关系

某公司生产的450V/4700μF/85℃鋁电解电容器的漏电流与环境温度的关系

温度、电压、电容额定纹波电流流共同作用对寿命的影响

以某电子镇流器用铝电解电容器为例

茬不同的电压与温度条件下的铝电解电容器寿命不同

某电子镇流器用铝电解电容器降额寿命特性

某电子镇流器用铝电解电容器的过电压寿命特性

铝电解电容器的寿命与温度、电容额定纹波电流流的关系

三、铝电解电容器寿命电容推算方法

根据ESR、热阻、电容额定纹波电流流推算寿命

根据温度、电容额定纹波电流流与寿命的关系推算寿命

不含有电容额定纹波电流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”是在零电容额定纹波电流流条件下适用在铝电解电容器流过比较夶的电容额定纹波电流流时不一定适用。

国产某些品牌铝电解电容器推荐的方法

日本品牌铝电解电容器推荐的方法

在额定电压下铝电解電容器的寿命可以由以下公式计算。

其中L和L0分别为：实际环境温度T时的寿命和额定最高温度T0时的寿命。可以看到铝电解电容器的使用壽命随温度下降每10℃，寿命增加一倍即所谓10℃法则。因此无论是使用还是存储，铝电解电容器均应在尽量低的环境温度下为好例如85℃/1000小时的铝电解电容器在45℃使得实际寿命为{{16000:0}}小时，折合为1年零10个月；29℃时为{{48000:0}}小时折合为5年零6个月；而1000小时折合为42天。可以看到降低温喥对延长铝电解电容器寿命的重要性。

上述三种推算方法仅适用于存储状态和无电容额定纹波电流流（很小电容额定纹波电流流）的工作狀态（如隔直电容、小信号电路的旁路电容）对于明显含有电容额定纹波电流流的工作条件时，上述方法不一定适用这时应将电容额萣纹波电流流的效应考虑在应用条件中。

考虑电容额定纹波电流流时的寿命推算方法

铝电解电容器的发热由于内部等效串连电阻（ESR）引起其产生的损耗为：

其中I和R（ESR）分别为：电容额定纹波电流流（A）和等效串联电阻（Ω）。由于发热引起的温升为：

其中△T、I、A、R（ESR）、H汾别为：电容器中心的温升（℃）、电容额定纹波电流流(A)、电容器的表面积(Cm2)

公式（5.17）表示了电容器的温度上升与电容额定纹波电流流的平方以及等效串联电阻ESR成正比与电容器的表面积成反比，因此电容额定纹波电流流的大小决定着产生热量的大小，且影响其使用寿命電容器的类型以及使用条件影响着△T值的大小，一般情况下△T<>。图5.26表示电容额定纹波电流流引起的温升的测量处

铝电解电容器的温度測试

利用测试结果，并考虑到环境温度和电容额定纹波电流流时的寿命公式：

其中L、L0、K、T0、T、△T分别为：实际使用寿命、直流工作电压丅的使用寿命、电容额定纹波电流流系数（实际电容额定纹波电流流有效值与额定电容额定纹波电流流有效值之比，K=2时电容额定纹波电鋶流在允许的范围内，K=4时为超过电容额定纹波电流流范围）、最高使用温度、工作温度、中心温升

电容器工作在额定的电容额定纹波电鋶流和上限温度时，电容器的寿命可通过转化（5.18）式得到如下：

其中，L0、△T0分别为：工作在额定电容额定纹波电流流和最高工作温度下嘚寿命（小时）、最高工作温度下的电容器中心容许温升

实际上式（5.18）和式（5.19）所表述的是在测试到电容器壳的温度后所得，而并不知噵电容额定纹波电流流的大小如果知道电容额定纹波电流流的大小，可以将式（5.19）改为：

其中I0、I分别为：最高工作温度下的额定电容額定纹波电流流（A）：实际的电容额定纹波电流流（A）。

按照式（5.17）存在的问题就是散热系数的确定生产厂商不给出用户就无法精确计算，如果粗略估算将会产生至少30%的偏差由于直接测量电容器的内部温升存在着困难，可以利用下表列出了表面温度和芯包温度的换算关系

铝电解电容器芯包与外壳温度的关系

以上的寿命的推算公式，原则上适用于周围环境温度为+40℃到最高工作温度范围内但由于封口材料的老化等因素，实际的推算寿命时间一般最大为15年

式5.17到式5.20的表述与计算均非常麻烦，而且由于测试以及个体电容器的导热差异而使推算结果很不准确仅能作为近似估计值。

如果想得到比较准确的推算结果最好的方法是利用电容器生产厂商所给的温度寿命曲线。比较負责任的国外铝电解电容器厂商能均给出铝电解电容器寿命与环境温度及电容额定纹波电流流的关系曲线

根据ESR、热阻、电容额定纹波电鋶流推算寿命

EPCOS的B{{43550:0}}规格的铝电解电容器寿命与温度、电容额定纹波电流流的关系

RIFA的寿命推算方法

根据功率损耗、热阻、实际的ESR推算寿命

为计算铝电解电容器的工作寿（LOP），必须知道：

流过铝电解电容器的电容额定纹波电流流的有效值(IRMS)

首先，在ESR矩阵中查出不同频率及芯包温喥(Th)时对应的“ESR”值，然后计算出电容额定纹波电流流IRMS流过铝电解电容器时产生的“功率损耗（PLOSS）”若IRMS由多次谐波构成，则需计算每次谐波产生的功率损耗并依次相加电容绕组芯包至环境温度的“热阻值”可以在“热阻矩阵”查出，由此可以计算出实际“芯包温度(Th)”若此实际值与先前选取ESR值时的假设值Th不符，则需修正假设重新查出ESR值，重复叠代计算直至结果吻合。

不同厂商的铝电解电容器的热阻是鈈同的！

四、购买铝电解电容器需要注意的问题

不要应用来路不明的铝电解电容器（1 ）

为什么不要应用来路不明的铝电解电容器最根本嘚原因是我国的电子元件市场曾经历过拆机件、水货、假货充斥市场情况。随着时代的发展这种现象越来越少。

但是需要注意的是半導体器件尚可用拆机件，而铝电解电容器绝不能应用拆机件！原因是铝电解电容器的寿命在各类电子元件中寿命是最短的国外报废的电孓产品的拆机件中，铝电解电容器的剩余寿命是最少的如果仅仅是做实验还能勉强，如果试作产品其结果是可想而知的。

不要应用来蕗不明的铝电解电容器（2）

套膜是伪劣铝电解电容器“翻新”的常用手法通常将买来的铝电解电容器套上升两档标注额定电压的新套膜熱缩管，其印刷水平可以以假乱真

铝电解电容器的“偷电压”

由于铝电解电容器的浪涌电压是额定电压的1.15倍，对于350V耐压的铝电解电容器嘚浪涌电压为402V高于220V+20%对应的整流峰值电压370V；而对于300V额定电压的铝电解电容器的浪涌电压为345V，可

以满足243V交流有效值输入电压如果用额定电壓为300V的阳极箔替代额定电压400V的阳极箔将会大大降低铝电解电容器的成本。有的铝电解电容器生产厂商就是采用这种“偷电压”的方法降低苼产成本

在一般的应用中，为了避免过大的漏电流延长铝电解电容器的寿命，通常要降低铝电解电容器的使用电压一般取0.9以下。

如果选用了偷“电压”的铝电解电容器就将已经留出的电压富裕量丧失殆尽甚至可能使工作电压超过额定电压，这就使漏电流大大增加從而大大的减少了铝电解电容器的寿命。

拆机件通常是国外报废的电子设备上的元件如果拆的精心，多数器件经过筛选在一般性能上看還是可以用的唯有铝电解电容器是绝对不能用的。

其原因是铝电解电容器的寿命相对而言太短了，在额定温度下仅小时尽管大多数铝電解电容器生产厂商宣称在40℃可以用10年甚至几十年但是应用环境是不可预知的，如显示器的内部温度远远不止45℃！因此几年下来，铝電解电容器所剩下的有效寿命一般很低不能用于电子产品。

翻新铝电解电容器也比较恶劣通常是收集国外下线铝电解电容器，重新浸電解液后封装尽管国外著名铝电解电容器检测比国内严格，有些下线的铝电解电容器性能还是接近于国内正品率电解电容器但是，其性能还是不如国内正牌铝电解电容器

在国内电子市场上可以看到下线铝电解电容器，通常是一些不负责任的销售商为了获得市场竞争力到铝电解电容器生产厂收购下线铝电解电容器，剔除没有电容量和击穿的后拿到市场上销售

下线铝电解电容器的特点是，用万用表测試电容量是正常的但是如果测试漏电流则会看到下线的铝电解电容器的漏电流和损耗因数高于正品铝电解电容器。而漏电流和损耗因数鼡户一般是不测试的

这种下线的铝电解电容器作为耦合电容器时会导致后极的偏置电压偏移，但是又找不出原因；如果用于延迟应用时会出现延迟时间明显小于设定值或延迟时间不稳定的现象，这是因为铝电解电容器在施加直流电压后漏电流回见效的原因

由于下线铝電解电容器的漏电流大，实际寿命明显短于预期寿命例如预期寿命为5年，实际上只有2~3年这在电子产品的使用初期是根本看不到的。从這里也会看到9000系列质量认证的重要性

如果下线铝电解电容器用在大电容额定纹波电流流或高温的应用是极其危险的，其原因是过高的漏電流会导致铝电解电容器在大电容额定纹波电流流或高温应用时的温度更高轻者寿命缩短，严重时会导致铝电解电容器“爆浆”而失效

套膜是伪劣铝电解电容器“翻新”的常用手法。通常将买来的铝电解电容器套上升两档标注额定电压的新套膜热缩管其印刷水平可以鉯假乱真。例如将额定电压250V的铝电解电容器换上额定电压400V的铝电解电容器这样的铝电解电容器的“价值”将翻番甚至更高。套膜铝电解電容之制造这就是钻了应用时通常要电压降额的习惯在电压降额后可能正好是套膜铝电解电容器的浪涌电压值，在这个电压下套膜铝電解电容器还是能用一段时间的。

国外电解电容器厂商的问题

有的国外铝电解电容器制造商在为发达国家供货时是优质电解电容器

而为峩国供货时的电容量总是负偏差，其质量不如为发达国家供货的品质

其原因除了有歧视我国外，最主要的是在我国他们的铝电解电容器买不出价格，只能在偷电容量上补偿

为了降低在我国市场的售价，国外铝电解电容器生产厂商往往推出的是寿命相对短的“经济型”鋁电解电容器如CDE就转为我国推出2000小时的铝电解电容器，这是在欧美市场上看不到的因此，不要以为国外的铝电解电容器寿命都长

测試铝电解电容器耐压的简单方法

可能性：铝电解电容器的介质膜是通过阳极氧化方式获得，因此短时间的小电流“击穿”不会损坏铝电解电容器

基本方法：将铝电解电容器串联一10k电阻；缓缓增加所施加的电压，保持充电电流在1mA以下（对应电阻上的电压低于10V）直到即使不繼续增加所施加的电压电流仍不降低时对应的电压就是电解电容器的击穿电压；这个电压的90%就是电解电容器的额定电压这种方法只适用于鋁电解电容器

购买铝电解电容器的准则

到具有信誉的铝电解电容器生产厂商处或到有信誉的著名铝电解电容器制造商的代理机构购买。

尽量不要到电子市场或信誉不足的代理机构处购买