开关电源电解电容寿命计算
开关电源中电解电容寿命预测分析
开关电源中电解电容寿命预测分析摘要：本文首先阐述了铝电解电容的失效机理探究，接着分析了电容寿命影响因素，最后对电容寿命预测进行了探讨。
关键词：开关电源;电容;失效引言：在开关电源产品中，电解电容是不可或缺的关键储能与电能变换元件。
然而，在高纹波电流、高温的功率变换应用场合中，相对于其他电子元器件，电解电容的寿命是最短的。
因此，电解电容是制约电源产品使用寿命的关键元件。
1铝电解电容的失效机理探究1.1漏液铝电解电容的工作电解液呈酸性,漏出之后会严重污染和腐蚀周围元器件和印刷电路板。
同时,由于漏液而使工作电解质逐渐干涸,丧失了修补阳极氧化膜介质的能力,导致电容器击穿或电参数恶化而失效。
1.2爆炸当工作电压中交流成分过大,或氧化膜介质有较多缺陷,或存在Cl-、SO42-之类有害离子时漏电流较大,电解作用产生气体的速率较快,且工作时间越长,漏电流越大,温度愈高,内气压愈高。
若电容密封不佳可造成漏液,密封良好时则引起爆炸。
1.3开路在高温或潮湿环境中长期工作时可能出现开路失效,其原因是阳极引出箔片遭受电化学腐蚀而断裂。
此外,阳极引出箔片和阳极铆接后如果未经充分压平,则由于接触不良会出现间歇开路现象。
另外,阳极引出箔片和焊片的铆接部分由于氧化也可引起开路。
1.4击穿这是阳极氧化膜破裂,导致电解液直接与阳极接触而造成。
氧化膜可能因材料、工艺或环境条件等方面的各种原因而受到局部损伤,若在损伤部分存在杂质离子或其他缺陷,使填平修复工作无法完善,则在阳极氧化膜上会留下微孔,从而造成击穿。
1.5电容量下降与损耗增大在使用后期,由于电解液损耗较多,溶液变稠,电阻率因黏度增大而上升,使工作电解质的等效串联电阻增大,导致电容器损耗增大。
同时黏度增大的电解液难以充分接触经腐蚀处理的凹凸不平铝箔表面上的氧化膜,使极板有限面积减小,引起容量急剧下降,导致寿命近于结束。
此外,工作电解液在低温下由于黏度增大,也会造成损耗增大与电容量下降。
决定开关电源寿命的元器件,各部件寿命的评估计算
决定开关电源寿命的元器件,各部件寿命的评估计算
1、决定开关电源寿命的元器件
①电解电容器
电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液，这种现象会随着温度的升高而加速，一般认为温度每上升10℃，泄漏速度会提高至2倍。
因此可以说电
解电容器决定了电源装置的寿命。
②风扇
球形轴承及轴承的润滑油枯竭、机械装置部件的磨损，会加速风扇的老化。
加之近年的DC风扇的驱动回路开始使用电解电容器等部件，所以有必要将
回路部件寿命等因素也一并考虑进去。
③光电耦合器。
电解电容使用寿命的分析和计算
1.1 阿列纽斯(ARRHENIUS).................................................................................................................................. 3 1.1.1 阿列纽斯方程........................................................................................................................................ 3 1.1.2 阿列纽斯结论........................................................................................................................................ 3
β散热系数（W/℃ Cm2）， S 电解电容的表面积（ cm2 ），R 电解电容等效阻抗（ESR Ω）
开关电源电容选择计算方法
开关电源电容选择计算方法开关电源的寿命很大程度受到电解电容的制约，而电解电容的寿命取决于其内核温升。
本文从纹波电流计算、纹波电流实测、电解电容选型、温度测试方法、寿命估算等方面，对电解电容作了全面的分析。
纹波电流产生的热量引起电容的内部温升，加速电解液的蒸发，当容值下降20%或损耗角增大为初始值的2~3倍时，预示着电解电容寿命的终结。
通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。
本文以连续工作模式的反激变换器输出电容分析为例，重点从纹波电流角度全面分析电解电容的选型与寿命。
1、纹波电流计算假设已知连续工作模式的反激变换器，其输出电流Io 为1.25A，纹波率r为1.1，占空比D为0.62，开关频率为60kHz，由此可以计算次级纹波电流ΔIo和有效值电流Io.rms。
次级纹波电流ΔIo：有效值电流Io.rms：最终得到流过输出电容的纹波电流：图1直观的显示了该电容的纹波电流波形：图1 纹波电流波形2、电解电容选型由上述计算分析得到流过电容的纹波电流为1.72A，综合考虑体积和成本，选择了纹波电流为1.655A的电解电容。
该纹波电流需在电源开关频率下选择，如下列图某厂家电容手册的纹波电流有频率因子，不同频率下的纹波电流不同。
高频低阻电容均会给出100kHz下的纹波电流，本设计开关频率为60kHz，频率因子为0.96~1之间，在此取1即可。
图2 电容纹波电流频率因子注：纹波电流还有一个温度系数，例如105℃电容，在85℃环境温度下，允许的最大纹波电流约为额定最大纹波电流的1.73倍，该参数一般不在电容手册中表达。
3、纹波电流实测测试电解电容纹波电流时，需将电容引脚穿入电流探头中，通过示波器可读得交流有效值。
本设计实例的纹波电流测试结果如图3所示，示波器读得有效纹波电流为1.64A，与理论设计接近。
因此理论计算具有较大的工程指导意义。
图3 实测电容纹波电流4、温度测试方法测量容体表面温度Ts：需在电容器侧面的中间位置开展，如果由于外部影响导致电容器表面温度不均匀、不稳定，需综合测量电容器表面4个点的温度，再取平均值。
电解电容寿命计算
电解电容寿命计算
电解电容是一种常见的电子元件，在电路中扮演着储存电荷和滤
波的重要角色。
然而，电解电容的使用寿命并不长久，经过长时间使
用后容易损坏，导致电路出现故障。
为了提高电容的使用寿命，需要
进行寿命计算并采取相应措施。
电解电容的寿命主要取决于两个因素：工作温度和应用电压。
下面我们将介绍如何进行电解电容寿命计算。
第一步是确定电容的工作温度和应用电压。
通常，电容的温度和
电压会在其产品规格书中给出。
如果规格书中没有给出，可以使用温
度计和万用表等测试仪器进行测量。
如果电容的实际工作温度和应用
电压超过了其规格书中的限制，可能会导致电容的寿命缩短。
第二步是根据电容的工作温度和应用电压计算其寿命。
电容的寿
命可以用以下公式表示：
T= A * exp(Ea/ (k * T))
其中，T表示电容的寿命，A是通过实验测定的电容寿命常数，
Ea是电解电容的活化能，k是玻尔兹曼常数，T是电容的工作温度。
根据以上公式，可以得出结论：随着电容工作温度升高，其寿命
将减少；而随着应用电压升高，其寿命也会减少。
因此，在使用电容时，要严格遵守其工作温度和电压的限制，以延长其使用寿命。
总之，电解电容的寿命计算是非常重要的。
了解电容的使用寿命，可以帮助我们更好地进行电路设计和电子元件的选择，从而保证电路
的可靠性和稳定性。
希望以上介绍能对大家有所帮助。
如何计算电解电容使用寿命
如何计算电解电容使用寿命
作为电子产品的重要部件电解电容，在开关电源中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与开关电源的寿命息息相关。
在大量的生产实践与理论探讨中，当开关电源中电容发生损坏，特别是电解电容冒顶，电解液外溢时，电源厂家怀疑电容质量有问题，而电容厂家说电源设计不当，双方争执不下。
以下就电解电容的使用寿命和使用安全作些分析,给电子工程师提供一些判断依据。
1、阿列纽斯(Arrhenius)
1.1 阿列纽斯方程
阿列纽斯方程是用来描述化学物质反应速率随温度变化关系的经验公式。
电解电容内部是由金属铝等和电解液等化学物质组成的,所以电解电容的寿命与阿列纽斯方程密切相关。
阿列纽斯方程公式：k=Ae－Ea/RT 或lnk=lnA—Ea／RT (作图法)
●K 化学反应速率
●R 为摩尔气体常量
●T 为热力学温度
●Ea 为表观活化能
●A 为频率因子
1.2 阿列纽斯结论
根据阿列纽斯方程可知,温度升高，化学反应速率（寿命消耗）增大，一般来说，环境温度每升高10℃，化学反应速率(K 值) 将增大2-10 倍，即电容工作温度每升高10℃，电容寿命减小一倍,电容工作温度每下降10℃，其寿命增加一倍，所以,环境温度是影响电解电容寿命的重要因素。
2、电解电容使用寿命分析
1)公式:
根据阿列纽斯方程结论可知，电解电容使用寿命计算公式如下：。
电解电容寿命计算方法
电解电容寿命计算方法寿命估算(Life Expectancy)：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。
Lx=Lo*2(To-Ta)/10Lx=实际工作寿命Lo=保证寿命To=最高工作温度(85℃or105℃)Ta= 电容器实际工作周围温度Example：规范值105℃/1000Hrs65℃寿命推估：Lx=1000*2(105-65)/10实际工作寿命：16000Hrs高温负荷寿命(Load Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap：试验前之值的20%以内tanδ：初期特性规格值的200%以下LC ：初期特性规格值以下高温放置寿命(Shelf Life)：将电解电容器在最高工作温度下，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap: 试验前之值的20%以内tanδ:初期特性规格值的200%以下LC:初期特性规格值以下高温充放电试验(Charge/Discharge Test)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经充电30秒后再放电330秒为一cycle，如此经1,000 cycles 后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的10%以内tanδ : 初期特性规格值的175%以下LC : 初期特性规格值以下纹波负荷试验(Ripple Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加直流电压及最大纹波电流（直流电压+最大涟波电压峰值=额定工作电压），经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的20%以内tanδ : 初期特性规格值的200%以下LC : 初期特性规格值以下常用电解电容公式容抗 : XC=1/(2πfC) 【Ω】感抗 : XL=2πfL 【Ω】阻抗: Z=√ESR2+(XL-XC)2 【Ω】纹波电流: IR=√(βA△T/ESR) 【mArms】功率 : P=I2ESR 【W】谐振频率 : fo=1/(2π√LC) 【Hz】。
电源电解电容计算公式
电源电解电容计算公式电源电解电容的计算公式，这可是个挺有趣的话题。
咱先来说说为啥要搞清楚这个计算公式。
就好比咱家里用电，要是不晓得电器的功率和电压，那可容易出乱子。
在电路设计中，电源电解电容的选择要是不合适，那整个电路可能就不稳定，设备就没法好好工作啦。
咱们来瞧瞧这计算公式到底是咋回事。
一般来说，电源电解电容的容量可以通过这个式子来估算：C = I × Δt / ΔV 。
这里的 C 就是电容的容量，单位是法拉（F）；I 是负载电流，单位是安培（A）；Δt 是电源断电后维持输出电压的时间，单位是秒（s）；ΔV 是在Δt 时间内允许的输出电压变化量，单位是伏特（V）。
举个例子吧，比如说有个小设备，它的负载电流是 1 安培，咱希望在电源断电后还能维持 10 毫秒的稳定输出，并且允许输出电压下降不超过 1 伏。
那按照这个公式算，电容的容量就得是 1×0.01÷1 = 0.01 法拉，也就是 10000 微法。
不过，这只是个大概的估算。
实际应用中，还得考虑好多其他因素。
比如说，电容的耐压值得足够高，不然可容易被击穿。
还有啊，不同类型的电解电容，性能也不太一样。
我之前就碰到过这么个事儿。
有一次帮朋友修一个旧音响，打开一看，里面的电源电解电容都鼓包了。
我就按照上面说的公式算了算，给他换了合适容量和耐压值的电容。
嘿，修好之后那音响效果又杠杠的了。
总之，电源电解电容的计算公式虽然不复杂，但要想真正用好，还得结合实际情况，多琢磨琢磨。
咱可不能马虎，不然电路出了问题，那可就麻烦啦！希望大家以后在碰到相关问题的时候，都能算得准准的，让电路稳稳当当工作。
电解电容寿命计算
Ф(mm) β ×10 -3
5~8
10
2.16
2.10
6.C F: 频率补偿系数 : 参考目录资料。
13
16
1.20
1.25
13
16
2.05
2.00
注: 此寿命计算公式只适用于东莞冠坤电子有限公司的所有系列
75 20 1.90
18 1.30
18 1.96
85
105
15
5
1.70 1.00
22 1.35
25 1.40
30 35 1.50 1.65
22
25
30 35
40
1.88
1.84 1.75 1.64
1.58
β: 放热系数． A:电容器的表面积 (cm 2 ).
π
A=
D
4
D:铝壳的直径 (cm);L: 铝壳的长度（ cm）
R:内部阻抗 ( 串联等效阻抗 ).
R=
tan δ 2πfc
× (D+4L)
tan δ: 损失角正切值 f ：测试频率（ HZ） C：容量.I RC=I × C F × C T I: 额定纹波电流 . （参考规格表中的规定值） CF: 频率补偿系数． CT: 温度补偿系数．
Su'scon electronic enterprise co.,ltd.
電解電容器壽命推算公式
1. 在額定 DC電壓下的保正壽命 ( 適用于不必考慮紋波電流影響的場合）
Lx=Lo × 2
To-Tx 10
×2
- △Ｔ △To
2. 在允許最大紋波電流疊加條件下的保證壽命
( 適用于須考慮紋波電流影響的場合）
Lx=Lr × 2
电解电容寿命计算公式 说明(1)
周围温度+纹波电流引起自身发热的限界值是指：
① 最高使用温度为105℃的HT系列：110℃
② 85℃一般标准规格：95℃
③ 其他系列：最高使用温度+5℃
举例：不同环境温度条件下有不同上限值
● 环境温度与自身发热限界值
环境温度（℃）
40
55
65
85
105
△T0
30
30
25
15
5
●最高使用温度为105℃系列的，符合最高使用温度的纹波电流所引起的发热是5℃为限界值(共 110℃)，
◆铝电解电容器外径与温度差系数
电容器外径ФD(mm) 5Ф
6.3Ф
8Ф
10Ф
13Ф
16Ф
温度差系数
1.1
1.1
1.1
1.15
1.2
1.25
电容器外径ФD(mm) 18Ф
22Ф
25Ф
30Ф
35Ф
40Ф
温度差系数
1.3
1.35
1.4
1.5
1.65
1.75
◆ 纹波电流引起的发热△T是按下列公式来计算，最高使用温度为105℃系列，△T 0=5℃
铝电解电容器的使用寿命计算公式
1、周围温度与寿命
温度对寿命的影响有静电容量的减少，损失角正接的增大，导致电解液通过封口部扩散到外部，电气
特性随时间的变化值与周围温度间成立试验公式，其关系式类似于温度增加，化学反应速度成指数倍 增加之化学反应规律式，称之为温度与铝电解电容寿命10℃法则。
LX=L0×B
<1> 关于 TX（实际使用时的周围温度）的注意事项 温度加速试验中确认为10℃的 2倍，以40℃-最高使用温度为范围。从市扬的反退品的测定结果来看，
电容寿命计算公式
电容寿命计算公式RIFA、Nichicon、Rubycon的电解电容计算公式电解电容寿命计算是电容电路设计的最关键的一步，它直接考量电容的设计寿命，电容寿命主要受到温度的影响，所以在设计时候考虑到热源和风道，是提高电容寿命的有效方式，在设计时尽量让电容远离热源，通风好，有时利用强制风冷的方式，尽量让电容工作于低温情况下。
关于电容的寿命计算步骤这里不详述，请参考“电解电容寿命设计步骤”一文，以下主要介绍 rifa ， nichicon ，Rubycon 电容寿命得计算公式。
1、 nichicon 的电解电容寿命计算公式nichicon 的电解电容寿命计算公式分为两种: a 、大封装电解电容( large can type ); b 、小封装( miniature type )的电容，以下针对两种电容分别列出其计算公式。
A、 large can type电容结算公式如下:其中:Ln: 估算之寿命(在环境温度 Tn 和总纹波 In )Lo: 在最大允许工作温度 To 和最大允许工作纹波 Im 条件下的额定寿命To: 最大允许工作温度Tn: 环境温度to: 在最大允许工作温度 To 和最大允许工作纹波电流 Im 条件下内部温升量Im : 在最大允许工作温度 To 条件下的最大允许工作纹波电流有效值(在标准频率条件下的正弦波) In : 实际应用的纹波电流有效值Δ tn: 在环境温度 Tn 和纹波电流 In 条件下致使的内部温升K: 因纹波损耗引起温升的加速系数( Tn 从实际应用环境获得， In 根据其规格书中的纹波系数将实际纹波有效值归一到标准频率上的有效值。
其它参数可从规格书中得到)以上公式给出的是一个基本寿命与环境温度函数、热点温度及纹波电流函数之积。
其内部温升Δ tn 估算并非由电阻损耗计算方式，而是提供了一个参考点值和相应的比例转换公式。
此公式关键点是归一到标准频率的等效电流有效值In 的求解。
电解电容寿命计算
本文主要是通过纹波电流的计算，然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度，在得到中心点温度后，也就是得到电容的工作点最高的问题后，通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。
首先，电容等效成电容、电阻（ ESR ）和电感（ ESL ）的串联。
关于此请参考其他资料，接下来演示电容寿命计算步骤：1 、纹波电流计算，纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数，在设计电容时候，我们必须首先确定下来电流的纹波大小，这和设计规格和具体拓扑结构相关。
铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压，我们在选择好具体拓扑结构后，根据规格要求得到最小的电容值：控制某一纹波电压所需的电容容值为：P: 负载功率（单位 W ）注意：这是应用所需要的最小电容容值。
此外，电容容值有误差，在工作寿命期内，容值会逐步降低，随着温度降低，容值也会降低。
必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。
可以首先计算出电容的充电时间。
f main是电网电流的频率。
电容的放电时间则为：充电电流的峰值为dU 是纹波电压（ U max – U min）则充电电流有效值：接下来计算放电电流峰值和有效值。
最后计算得出：整流模块后纹波电流：这个有效值只是纹波电流的计算式，在复杂的市电输入的情况下，我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值，也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加，才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波，也就是需要将电流傅立叶分解。
2 、计算功率损耗在得到纹波电流后，我们可以计算各阶电流的纹波损耗，然后将各阶纹波求和：3 、计算电容中心点温度得到功率损耗后，我们由电容的热等效模型（参考其他资料）计算中心点温度：其中：Th 电容为电容中心点温度 , 为电容最高温度，其值直接影响到电容寿命，是电容寿命计算公式中的重要参数。
Rth 为电容的热阻，其值和风速等有关 ,Ta 表示电容表面温度。
P Loss 为纹波电流的中损耗。
4 、计算电容寿命得到电解电容中心点最高温度后，我们可以计算电容的寿命，各个电容生产厂商会有不同的电容寿命的计算参数，也有不同的电容寿命修正值，现我们介绍阿列纽斯理论来计算电容寿命，其公式是说，电容工作没下降 10 度，其寿命增加一倍，反过来也就是电容温度升高 10 度，电容寿命减小一倍：Lop 为电容工作寿命，即设计寿命Lo 为电容在最大温度时的寿命Tmax 为电容的最大工作温度，在电容的说明书上会有电容的最大温度值Th 为电容的实际工作时候的温度，也即以上计算出来的电容中心点温度。
电解电容寿命的计算方法
Load lifeIf the capacitor`s max.operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) for Lo hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification.where L0 is called ”load life” or “useful life (lifetime) at 105℃(85℃)”.L x=L0x2(To-Tx)/10x2—△Tx/5where △T x=△T0x(I x/I0)2Ripple life:If the capacitor`s max .operating temperature is at 105℃(85℃),then after applying capacitor`s rated voltage (WV) with the ripple current for Lr hours at 105℃(85℃),the capacitor shall meet the requirements in detail specification . where Lr is called ”ripple life” or ”useful ripple life (ripple lifetime) at105℃(85℃) ”.Lx= L r x2(To-Tx)/10x2(△To-△Tx)/5where △T x=△T0x(Ix/I0)2The (ripple) life expectancy at a lower temperature than the specified maximum temperature may be estimated by the following equation , but this expectancy formula does not apply for ambient below+40℃.L0 = Expected life period (hrs) at maximum operating temperature allowedLr = Expected ripple life period (hrs) at maximum operating temperature allowedLx = Expected life period (hrs) at actual operating temperatureT0 = Maximum operating temperature (℃) allowedTx = Actual operating ambient temperature(℃)Ix = Actual applied ripple current (mArms) at operating frequency fo (Hz)I0 = Rated maximum permissible ripple current IR (mArms) x frequency multiplier (C f) at f0 (Hz)△T0≦5℃= Maximum temperature rise (℃) for applying Io (mArms)△Tc = Temperature rise (℃) of capacitor case for applying Ix (mA/rms)△T x = Temperature rise (℃) of capacitor element for applying Ix (mArms)= K c△T c= K c(T c-T x)where T c is the surface temperature (℃) of capacitor caseTx is ditto.K c is transfer coefficient between element and case of capacitorFrom table below:Dia ≦8Φ10Φ12.5Φ13Φ16Φ18Φ22Φ25Φ30Φ35ΦKc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65鋁電解電容器的壽命估算法則:Lx=Lr*2(To-Tx)/10*2(△To-△Tx)/5△T x=kc(Tc-Tx)△T x=△T0*(Ix/I0)2當取△T x=△T0*(Ix/I0)2時.上述公式為:Lx=Lr*2(To-Tx)/10*2[1-(Ix/I c)2]式中:Lx:實際工作溫度下期望的壽命時間Lr:在允許的最大工作溫度下期望的壽命時間To:允許的最高工作溫度Tx:實際工作時的環境溫度△To:施加紋波電流Io時的最大溫升.一般≦5℃△Tx:施加紋波電流Ix時電容器內部溫升Ix:在工作頻率fo時實際施加的紋波電流Io: 在工作頻率fo時.額定允許的最大紋波電流乘頻率系數所得出的紋波電流Tc:電解電容器外殼的表面溫度Kc:電容器內部和外殼之間的熱傳導系數外殼直徑≦8Φ10Φ12.5Φ13Φ16Φ18Φ22Φ25Φ30Φ35ΦKc 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 1.65公式使用限制:1.溫度低於規定的最高溫度2.不適用於環境溫度低於+40℃电解电容寿命10℃法则t1-t2L2=L1*2*△tL1: 为电容器工作在t1温度时的寿命。
电解电容寿命计算基本公式
1.电解电容寿命计算基本公式L X=L0 ×K TEMPL X ：电解电容器实际寿命L0 ：目录标示寿命寿命K TEMP ：温度关系影响系数2.电解电容使用不同温度时寿命计算公式L X ＝L0 ×K TEMP ＝L0 ×B10)0 (TX TL X ：电解电容器实际寿命L0 ：目录标示寿命寿命T0 ：目录标示之电解电容最高使用温度℃T X ：电解电容实际使用温度℃(B：温度系数)22-1例1、使用KLE 5000HR时，使用温度超过目录标示温度时目录105℃ 1000HR寿命使用在115℃时00XL X ＝L0 ×B10)0 (TX T-＝5000×210115 105-＝5000×21010-＝5000×2-1＝2,500 HR2-2例2、使用KLE 5000HR时，使用温度低于目录标示温度时目录105℃ 5000HR寿命使用在75℃时0 0XL X ＝L 0 × B10)0(TX T - ＝5000 × 21075105-＝5000 × 21030＝5000 × 23＝40,000 HR3.电解电容Ripplee 关系寿命计算公式L X = L 0 × K TEMP × K voltage × K ripple= L 0 × B 10)0(TX T -× 250TT ∆-∆※L X：电解电容器实际寿命□L0 ：电解电容器目录标示寿命寿命□B：系数)2(≈□T0 ：目录标示之电解电容最高使用温度℃□T X ：电解电容实际使用温度℃□K ripple：Ripplee系数)2(≈□T0 ：最大标示Ripple印加时温升□T：电容器使用之Ripple电流在电容器中心增加温度3-1例1、使用KLE 5000HR时，Ripple关系（环境温度75℃，电容中心因Ripple温升10℃时）L x = L 0 × B 10)0(TX T - × 250T T ∆-∆ ＝5000 × 21057105℃℃-× 25105℃℃-＝5000 × 21030℃× 255-℃＝5000 × 23× 2-1＝5000 × 8× 1/2＝20,000 HR3-2例2、使用KLE 5000HR 时，Ripple 关系（环境温度85℃，电容中心因Ripple 温升0℃时）L x = L 0 × B 10)0(TX T - × 250T T ∆-∆ ＝5000 × 21058105℃℃-× 2505℃℃-＝5000 × 21020℃× 255℃＝5000 × 22 × 21＝5000 × 4 × 2＝40,000 HR4.电容器中心点上升温度△T□电容器经过涟波电流后中心温度上升 □ 可算出寿命□△T ＝ K C × (Ts – Tx)□K C：下列表中系□T S ：电容器表面之温度□T X ：周围温度￠径（m/m）5￠~8￠10￠12.5￠16￠18￠22￠25￠KC 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 ￠径（m/m）30￠35￠40￠50￠63.5￠76￠89￠100￠KC 1.50 1.65 1.75 1.90 2.20 2.50 2.80 3.10。
电解电容寿命计算公式
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。
电解电容寿命计算公式
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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。
电解电容寿命计算
GND
IIp 0
II = IIp
(假定為三角形波形)
1 1 × 3 2
IO = IOp
(假定為三角形波形)
TO1 3 ⋅ TO
等效紋波電流
II IO Converted value (120 Hz) I = + FI FO
2
2
II , IO : 紋波電流 FI , FO : 頻率係數
L L0 : 實際使用時的推算壽命 : 最高使用溫度時的壽命 f (T) : 溫度係數
f(T) = 2
f (I) : 紋波電流係數
T m a x− T a 10
f(I) = 2
∆Tj C − 10 - 0.25 × ∆ Tj
注:溫度係數及紋波電流係數為敝公司通過實驗取得的結果 Rubycon 保密
B)高頻率 例：100kHz
I ( r .m . s .) =
IL η L
IH + η H
2
2
A)基本頻率 A)基本頻率的紋波電流有效值 AL TL1 TL
I: 紋波電流合成有效值 IL: 基本頻率紋波電流有效值 IH: 高頻率紋波電流有效值 ηL: 基本頻率紋波電流的頻率係數 ηH: 高頻率紋波電流的頻率係數
2
壽 命 計 算 公 式
壽命計算公式的由來
鋁電解電容的工作狀態及工作環境，是影響其壽命的主要因素。 在衆多因素中，又以環境溫度的高低和紋波電流的大小對電容壽命的影響最大。 利用溫度係數和紋波電流係數，通過對基本壽命的增減分析，可以推算出特定條件下的壽命。
L =L 0 ⋅ f (T ) ⋅ f ( I )
最高使用溫度 (Tmax)=105℃ 額定紋波電流 =2480mAr.m.s. @100kHz, 105℃ 該產品的溫度係數
电解电容寿命计算
电解电容寿命计算电解电容是一种常见的电子元件，在电源滤波、放大电路、信号耦合等方面有着广泛的应用。
然而，由于电解电容内部结构的特殊性，其使用寿命相对较短，需要合理估计和计算其寿命，以确保电路的可靠性和稳定性。
电解电容的寿命与其内部电解液的质量、工作温度、工作电压、工作电流以及使用环境等因素有关。
根据电解电容的生产厂家提供的信息，一般可根据以下几种方法估计电解电容的使用寿命：1.标称寿命法：电解电容的生产厂家一般会在元件上标注电容的标称寿命，即电容在允许的工作条件下正常工作的预期寿命。
标称寿命一般以小时（h）、年（y）或者温度（℃）为单位进行标注。
2.电压寿命法：电容的工作电压是影响其寿命的重要因素之一、通常，电解电容的寿命与工作电压的关系可以通过公式进行估算。
例如，电容的标称寿命为2000小时，在20℃下工作时，其寿命可以根据公式T'=T*(V/Vr)^n进行计算，其中V为实际工作电压，Vr为额定电压，T为标称寿命，n为系数。
通过测量电容的实际工作电压，可以根据公式计算出电容的寿命。
3.温度寿命法：温度是影响电容寿命的重要因素之一、一般来说，电容的使用温度越高，其寿命越短。
因此，温度寿命法是常用的一种估计电容寿命的方法之一、根据电容的工作温度和厂家提供的温度寿命曲线，可以通过计算电容在不同工作温度下的寿命，从而得到电容的使用寿命。
4.环境寿命法：电容的使用环境也会对其寿命产生一定的影响。
例如，高湿度、高温度、强烈的震动等环境条件都会缩短电容的使用寿命。
因此，在计算电容的使用寿命时，需要考虑到实际的使用环境。
需要注意的是，以上方法只是估计电容使用寿命的一种方法，实际寿命受多个因素影响，由于电容寿命通常通过试验进行估算，因此需要根据实际情况进行合理的估计。
总而言之，电解电容的寿命计算是一个复杂的问题，需要综合考虑电容的工作电压、工作温度、使用环境等因素，结合厂家提供的相关信息进行合理估算。
通过科学的方法计算电解电容的寿命，可以提高电路的可靠性和稳定性，保证电子设备的正常运行。
电解电容的寿命计算
CAPXON 计算公式-3
K ripple = 2
符号 ix Imax Fn
ix ∆T − ∆T × F ×I n max
2
说明 实际等效纹波电流 电解电容标称的允许最大纹波电流 频率系数 105&125 ℃ : ΔT =0.5; 85 ℃ : ΔT=10
单位 mA mA -
ΔT
DVT Dept. 黎维经
OST 计算公式-1
L2 = L1 × 2
符号
L2 L1 T0 Tx Iuse Istd K
DVT Dept. 黎维经
T0 −Tx 10
×2
I use 5−5 I std K
2
说明
实际使用电解电容的预估寿命值 电解电容标称的寿命值 电解电容标称的额定最高温度 实际使用的环境温度 实际使用时的纹波电流 额定纹波电流值 加速因子
符号 L2 L1 KT Kripple
DVT Dept. 黎维经
说明 实际使用电解电容的预估寿命值 厂商标称的寿命值 温度加速因子 (见下表） 纹波电流加速因子（见下表）
单位 小时 小时
RUBYCON 计算公式-2
KT = 2
符号 Tmax Tc ix Imax Fn a
加速因子(k) K=10 K=9.95~9.00 K=8.95~8.00 K=7.95~7.00 K=6.95~6.00 K=5
结尾
从上面提的几个案例中，可以看到对于电解电容， 环境温度（壳温）、纹波电流、工作电压等对其有 重大的影响，所以在计算电解电容过程中，必须查 找到该器件的这些参数。 对于电解电容而言，目前我们关注更多的是耐压值 和温度，很少考虑到纹波电流方面，以华为3COM 的要求，或许我们很多电解电容根本无法满足其要 求：10年寿命。 期望该培训让大家对电解电容的寿命测试有个概 念，在使用过程中得以应用。