

搜索

你的位置：

電源適配器中電解電容器的失效機理

分類：行業動態
作者：索源科技
來源：http://www.ceeloo.net
發布時間：2020-05-13
訪問量：250

【概要描述】電源適配器的長期性能及使用壽命，應主要考慮電解電容的預期壽命。內部的電解液最終會蒸發，使電容值下降，降至某一值以下時，我們可以宣布電容”死亡”,不能再使用。多數制造商都規定了電容的有效壽命，這指的是電容值在初始電容值的基礎上僅降低20%。但是要記住電容的初始電容值就已經是-20%的（通常初始的公差是±20%）

電源適配器中電解電容器的失效機理

分類：行業動態
作者：索源科技
來源：http://www.ceeloo.net
發布時間：2020-05-13
訪問量：250

詳情

電源適配器的長期性能及使用壽命，應主要考慮電解電容的預期壽命。內部的電解液最終會蒸發，使電容值下降，降至某一值以下時，我們可以宣布電容”死亡”,不能再使用。多數制造商都規定了電容的有效壽命，這指的是電容值在初始電容值的基礎上僅降低20%。但是要記住電容的初始電容值就已經是-20%的（通常初始的公差是±20%）。因此電容壽命終了時的容值為0.8*0.8=0.64，也就是說比額定值少36%（并非20%+20%=40%）。如果電容量是100uF，當壽命終結時，最惡劣的情況是容值僅為64uF.因此如果你設計的電源適配器中的電容值比較低，意外將很快發生，保持時間將很快變得不足。即使是正常運行時輸入紋波也將變得非常大，以至于它的“平均值”顯著下降，尤其當電源電壓低時。所以，隨著時間的增長，管子的發熱將越來越嚴重。效率會惡化，輸出紋波也會增加，很可能使電源適配器運行不正常。因此，如果你計算出所需要的電容值為100uF,那么實際上你應選用初始容值為C=100/0.64=156uF的電解電容，總是要選用比計算值大56%的電容。

電源適配器

那么電解電容超過它的有效壽命時會發生什么呢？換句話說，假設直到100uF的電容壽命結束，電容值降到64uF為止，你的電源都是工作正常的。你能指望老天會讓你的電源多正常運行幾年嗎？當然不會，因為電解電容壽命的結束基于兩個重要的標準，即容值降低20%，和耗散因素增加200%。耗散因素（DF）定義為阻尼電阻ESR與容抗的比值（120Hz時）。因此一個100uF的電容，若其ESR為1歐姆，則其DF值在120Hz時為ESR*2πfC=0.075。試著記住這個值，還要記住DF與ESR和C(以及頻率)成正比。這有助于你迅速弄明白ESR和DF間的關系。注意，DF也稱為損耗角正切或損耗角。一般而言，對于電容，如果額定容值等于或大于10uF,則標準測量頻率為120Hz，否則為1KHz。但對于電解電容，這一測試頻率總是固定為120Hz。你可以在選用的電解電容的數據手冊中得到確認。

如果假定電解電容在其壽命終結時，容值下降了20%，同時使DF也下降了20%。由計算得出，此時ESR增加了200/0.8=250%。也就是說，在電容器壽命結束時，盡管電容值可能下降的不多，但ESR卻增加了2.5倍。因此，如果電容的作用是消除高頻交流紋波（如降壓和升壓開關電源的輸入濾波電容，或者是輸出濾波電容），它的發熱將增加2.5×2.5=6.25倍。那么結果會怎么樣呢？當然，效率會受到明顯的影響，但別忘了熱是使電解電容電解液變干的首要因素。因此，熱失控現象即將發生，發熱越多—ESR越大—發熱更多—ESR更大。

讓我們總結一下電容老化過程中的幾個關鍵因素。

1. 電容端口的密封性能。任何結合處的性能都不能百分之百地理想，隨著時間的增加，蒸發就會慢慢發生。我們可以選擇供貨質量好的供應商。原則上，可以將電容完全密封起來，比方說將其完全浸入到環氧樹脂或超強力的膠水中。但電解電容的設計有排氣孔，用來在高壓時將蒸汽派出（非常像高壓鍋）。然而，盡管采取了如此多的安全性措施，但我們還是見到一些電解電容器發生了強烈的爆炸。

2. 環境溫度。熱可能來自周圍功率器件或來自本身內部熱損耗。如果溫度比較高，蒸發率會上升使壽命縮短。

3. 內核溫度。因為電容器內部的導熱性并不完美，所以我們認為電容內部有一些熱點。在最壞情況下，熱點溫度成為計算壽命所使用的溫度。

4. 阻尼電阻ESR。顯然，ESR會影響內部熱損耗，很可能使溫度升高并加速蒸發過程。

5. 頻率。由于ESR是頻率的函數，因此頻率將間接地影響電容的壽命。

6. 紋波電流。電解電容數據手冊中最重要的參數是額定紋波電流。通常指的是頻率為120Hz,溫度為105℃情況下的電流有效值。額定紋波電流本質上的含義為，如果環境溫度為最大額定溫度105℃，且電容流過大小為前述有效值的電流，電容的壽命將和預期壽命相等。在這樣的條件下，電容壽命通常在2000小時到10000小時之間。在開關電源中，基本不使用85℃的電解電容，因為環境溫度高時，它們無法滿足壽命要求。

關鍵詞：

掃二維碼用手機看

上一個: 電源適配器中鋁電解電容器的特性

下一個: 電源適配器中電解電容的使用壽命

上一個: 電源適配器中鋁電解電容器的特性

下一個: 電源適配器中電解電容的使用壽命

相關新聞

行業動態 :