电解电容质量问题，电解电容可靠性寿命的计算公式

张曦

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

• 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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