寿命计算公式

IL (r.m.s.) =
TL1 × AL 2TL
B) 高頻率紋波電流的有效值 TH TH1 AH Rubycon 保密
IH (r.m.s.) =
TH1 × AH TH
8
紋波電流有效值的計算方法
例) 1. 實驗對象 450V 330uF 25x50 MXG (基板自立型) 實驗對象的頻率係數 (見產品目錄)
額定紋波電流×溫度係數
過紋波電流區域 紋波電流
不可使用區域
額定紋波電流
額定紋波電流區域 過熱區域
請確認環境溫度以及電容的紋波電流。 請確認環境溫度以及電容的紋波電流。 請通過對壽命的計算來確認電容的壽命是否可以滿 足您的設計要求。 足您的設計要求。
溫度
最高使用溫度
圖. 紋波電流和溫度的適用範圍
例) 35V ZLH 1000uF 12.5x20
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
65以下 2.1
65℃ 105℃ 溫度
Rubycon 保密
2
I ∆ Tj = ∆ Tj 0 × I0
2
・・・ (1)
∆ Tj = α (Tc − Ta )
・・・ (3)
直徑
5 to 8 1.0
10, 12.5 1.1
16, 18 1.2
20, 22 1.3
25 1.4
30 1.5
35 1.6
α
注:
Tc（電容表面溫度）是電容表面的最高溫度。例如被測電容旁邊有發熱体FET， 則Tc（電容表面溫度）為靠近FET方向的電容表面溫度。 Rubycon 保密
α
: 内部溫升與表面溫升的比例係數 直徑 5 to 8 1.0 10, 12.5 1.1 16, 18 1.2 20, 22 1.3 25 1.4 30 1.5 35 1.6
α
表 2 Rubycon 保密
11
環境溫度(Ta )的獲得方法
環境溫度(Ta)
如果測量環境溫度(Ta) 有困難，可以通過測量電容表面溫度和實際使用的紋波電流來對其進行計算。
∆Tj0
5
C : 請參照下表
Type
SMD type Lead wire type
Series
SEV, JEV, SSV, NSEV, SKV, JKV, SGV, JGV, SJV, SLV, SZV, TZV, JZV, TFV, NSKV, SXV, TXV YK, PK, MS5, MS7, WA, TWL, MW5, NW7, YXA, PX, MH5, MH7, ML, WXA, CFX, BXA, BXC, YXM, ZLG, ZL, ZLH, YXF, YXG, YXH, MBZ, MCZ, NA, NXA, AXW, KXW, VXW, TXW, SXW, SAW, ZT, RX30, RX50 ZLJ MKZ, ZLK
4
如何計算内部上升溫度 (⊿Tj )
根據紋波電流來計算内部上升溫度⊿Tj
電容内部上升溫度可以通過紋波電流有效值進行計算
I ∆ Tj = ∆ Tj 0 × I0
⊿Tj
2
・・・ (1)
: ⊿ Tjo : Io : I :
實際使用時由紋波電流產生的内部上升溫度 疊加額定紋波電流時的内部上升溫度 額定紋波電流 實際使用時的紋波電流
通過測量表面溫度來計算電容内部溫升∆Tj
通過測量電容表面溫度，可以根據下記公式計算内部溫升。 ・・・ (3) 表面溫度(Tc)
直接測量金 屬外殼溫度
∆ Tj = α (Tc − Ta )
: α : Tc : Ta :
⊿Tj
實際使用時由紋波電流產生的内部上升溫度 内部溫升與表面溫升的比例係數 電容表面溫度 工作環境溫度
∆Tjo I Ta = Tc − × α Io
Ta :工作環境溫度 Tc :電容表面溫度 ⊿ Tjo : 印加額定紋波電流時的内部上升溫度 ⊿Tj : 實際使用時由紋波電流產生的内部上升溫度 α: 内部溫升與表面溫升的比例係數 I : 實際使用時的紋波電流 Io : 額定紋波電流
5
紋波電流的測量方法
紋波電流的測量方法
利用下圖所示測量方法測量流經電容的紋波電流。
測量方法 電容
示波器 電流感應器 引線端子
電路板 注: 引線長度要盡可能短。
Rubycon 保密
6
紋波電流有效值的計算方法
A
A
T1
T1
I(r.m.s.) =
A 2
T
I(r.m.s.) =
T1 ×A 3T
A
A
T1 T
Rubycon 保密
電容内部溫度 (∆Tj )的獲得方法
直接測量獲得電容内部溫升∆Tj
通過直接測量内部溫度，可以根據下記公式計算内部溫升。
10
∆ Tj = Tj − Ta
内部溫度 (Tj)
・・・ (2)
插入電容内部的 熱電藕
⊿Tj : 實際使用時由紋波電流產生的内部上升溫度 Tj : 電容内部溫度 Ta : 工作環境溫度
3
壽 命 計 算 公 式
壽命計算公式
敝公司的壽命計算公式如下
L =L 0 ⋅ 2
L : L0 : Tmax : Ta : ∆Tjo : ∆Tj :
Tmax − Ta 10
⋅2
∆Tj − C 10 0.25 × ∆ Tj
實際使用時的推算壽命 最高使用溫度時的壽命 最高使用溫度 實際使用時的環境溫度 疊加額定紋波電流時的内部上升溫度 實際使用時由紋波電流產生的内部上升溫度 (内部上升溫度的計算公式見下頁）
C
0.571
5 7 10 5 10
0.571 0.848 1.333 0.571 1.333
Snap-in type
MXC, MXG, MXH, VXG, VXR, AXF, KXF, SXC, SXG, SXR, MXY USC, USG, HXC
表 1 注：此公式計算壽命值包含了誤差，不可以作為保證壽命值使用。請選擇充分滿足壽命要求的電容器。 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
例:
電流
IA IB IC In
… …
tA tB tC tn
(重復)Hale Waihona Puke Baidu
時間
Rubycon 保密
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Rubycon 電 容 的 壽 命 推 算
1)通過使用環境溫度係數， 通過使用環境溫度係數，可以在低於最高使用溫 度的情況下適當增加紋波電流。 度的情況下適當增加紋波電流。 2)電容不能在超過其最高使用溫度的環境中使用。 電容不能在超過其最高使用溫度的環境中使用。
4. 2 × 0.9 2 × 8. 4
2
8.4msec
=0.45 (Arms@120Hz)
B) 高頻率紋波電流的有效值
5usec 0.8A 10usec
=0.605 (Arms@120Hz)
IH (r.m.s.) =
5 × 0.8 10
Rubycon 保密
=0.566 (Arms@100kHz)
9
在實際使用中，流經電容的電流往往是不同頻率的。等效合成電流可以通過以下公式進行計算：
等效合成電流 I(120 Hz) =
IA F A
IB IZ + Λ + + F F B Z
2 2
2
IA to IZ : 紋波電流 FA to Fz : 頻率係數 注 : 各系列產品的頻率係數請參考敝公司的產品目錄或產品規格書。 Rubycon 保密
頻率 (Hz) 係數 60(50) 0.8 120 1 500 1.2 1k 1.25 10k≤ 1.4
A)基本頻率紋波電流 A)基本頻率紋波電流的有效值
0.9A 4.2msec
I L ( r.m.s.) =
I( r .m .s.) =
0 . 45 1 .0
2
0 . 566 + 1 .4
T1 T
I(r.m.s.) =
T1 ×A 2T
Rubycon 保密
I(r.m.s.) =
T1 ×A T
7
紋波電流有效值的計算方法
A) 基本頻率 例： 100Hz
紋波電流通常由基本頻率（ 紋波電流通常由基本頻率（市電頻率） 電頻率）和高 頻（開關頻率） 開關頻率）電流構成。 電流構成。因此， 因此，在計算時， 在計算時， 要通過合成公式， 要通過合成公式，利用頻率係數計算出各 系列產品在指定頻率下的合成有效值。 以下是紋波電流的合成有效值計算公式： 計算公式：
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
額定紋波電流區域 過熱區域
紋波電流 過紋波電流區域 2480x2.1=5208mA
不可使用區域
2480mA
額定紋波電流×溫度係數
環境溫度 (℃) 溫度係數
105 1.00
85 1.7
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 )
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
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壽 命 計 算 公 式
如果疊加在電容上的紋波電流隨著時間的推移而變化，我們可以通過下面的公式對 其壽命進行推算。
t A + tB + t C + Λ + t n L = L0 ⋅ tA tB tC tn + + +Λ + f(T) ⋅ f(IA) f(T) ⋅ f(IB) f(T) ⋅ f(IC) f(T) ⋅ f(In)
計算實例
PFC電路的紋波電流計算方法
通常，PFC回路的紋波電流如下圖所示。 通過對波形的分析，可將PFC回路的紋波電流分爲輸入電流及輸出電流。 對輸入電流和輸出電流的有效值計算后，通過頻率係數將紋波電流進行合成。
PFC紋波電流
GND
輸入電流
輸出電流
GND Sine wave
+
0 IOp TO1 TO