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电解电容质量问题,电解电容可靠性寿命的计算公式

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发表于 2021-2-26 23:24:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
液态电解电容都应该是故障率最高的元器件,电解电容出现鼓起、爆浆等异常,尤其是开关电源及一些驱动电路里。造成电解电容鼓起、爆浆的原因主要有以下几点。

一. 电容质量问题

电容质量不过关,达不到标注的耐压耐热值,客观上导致电容超负荷工作。时间稍长,或者电压波动稍大,就会使电容爆裂。

二. 散热问题

工作时间长,加之自身发热量大,会使电容长期处于高温状态下。如果温度超出了电容的额定温度范围,会导致电解液体积增大,对于水性的电解液,会产生气泡,最终爆开电解电容的保护阀。

三. 电压电流问题

如果电脑的开关电源或主板供电元件出现故障,会导致加载到显卡电容上的瞬间电压、电流增大,如果超出电容的耐受值,会使电解液温度上升,最终因电解液体积严重增大而撑破电容外壳。

电容的作用是稳压滤波,一旦损坏,会影响电脑部件运行的稳定性,严重的会因无法抑制瞬间的强压、强流,而导致元件被击穿,加之电解液有很强的腐蚀作用,因此,电解电容损坏后,应当尽快更换同型号的元件。

知道了电容的问题点,哪么就需要去验证所选择电容是否符合目前的电路设计,电解电容可靠性寿命的计算公式。

电解电容内部结构.JPG

电解电容内部结构.JPG

电解电容可靠性

电解电容器的寿命主要受温度的影响。通常,温度每降低10°C 电解电容的预期寿命会增加一倍。因此,建议在低于规格书中保证的最高温度之内,以尽可能低的温度使用电解电容器。因为如果工作温度超过规格书中最大的保证极限,电容器的电参数会下降,在最坏的情况下极有损坏的危险。因为电解电容是靠其内部的电解液来工作的,而电解液会不断蒸发变少,温度越高,蒸发越快,从而会大大减少电解电容的寿命。那么如何分析电解电容的温升呢?要计算电解电容的最高工作温度,必须考虑以下因素:

  • 环境温度
  • 电容器纹波电流引起的温升。这个值基本上取决于电容器的ESR,也就是其内部电阻,以及工作频率。
  • 在同一电路板上,靠近电容器的其他电子组件(功率晶体管,稳压器,功率电阻器等)传导和辐射的热量。

电解电容可靠性寿命的计算公式.JPG

电解电容可靠性寿命的计算公式.JPG

  • L 1:在温度T1时的保证寿命(以小时为单位),也就是电解电容规格书中给出的寿命值。
  • L 2:在温度T2下的预期寿命(以小时为单位)。
  • T 1:电解电容规格书中给出的最高工作温度。
  • T 2:电解电容实际工作的最高工作温度。

举个例子,例如某电解电容在最大温度为105℃时,寿命为2000小时。根据计算公式,如果电解电容实际工作的最大温度是40℃,可以计算出其工作寿命是2000*2^(105-40)/10=181019H。但是事实上我们一般是知道设计寿命,然后根据设计寿命计算温升,比如说如果产品的设计使用寿命为3年,也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3℃,那么设计工作温度不能超过65℃。
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