您现在的位置是:首页 > 功率器件 > 技术解析

电容应用实践:从设计选型到寿命分析

时间:2018-06-13 来源:互联网 关键字:电容   寿命   

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。

本文引用地址: http://power.21ic.com//poc/technical/201806/63808.html

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体现。

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进行,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。

测量环境温度Tx:热电偶需放置在离铝壳表面20毫米左右处,如果空间不足,则保持最小10毫米距离,如果由于外部影响导致附近环境温度不均匀、不稳定,则需综合测量4个点以上的温度,再取平均值。

图4 环境温度与表面温度测量

5、电解电容寿命估算

本设计,选择的电解电容为-40~105℃、5000小时、1.655A纹波电流的高频低阻电解电容,最高实测环境温度Tx为80℃,壳体表面温度Ts为85℃。则其寿命估算如下步骤如下。

(1)估算实际内核温升:

其中:

△To为To时允许的内核温升,即额定纹波电流时的电容器芯子温升,此次选择的105℃电容△To为5℃,可查原厂或行业资料得到;

△Tx为实际内核温升;

Ix为实际纹波电流1.64A;

Io为额定纹波电流1.655A。

(2)估算电容寿命:

其中:

Lo为额定寿命5000小时;

To为最高额定工作环境温度105℃;

Tx为实际环境温度80℃。

当由于环境因素影响,Tx不易获得时,可用Ts替代,这可以进一步提供安全余量保证产品售寿命。

换一批

延伸阅读

[资讯] 世强元件电商有奖下载:全球市场占有率第一的NCC铝电解电容选型指南

世强元件电商有奖下载:全球市场占有率第一的NCC铝电解电容选型指南

日前,世强元件电商代理全球市场占有率第一的铝电解电容品牌NIPPON CHEMI-CON,黑金刚Nippon Chemi-Con相关元件及最新产品技术资讯、选型指南、数据手册等众多资料,都可登入世强元件电商搜索查询,其产品也可在世强元件电商......

关键字:NCC铝电解电容

[资讯] 屏下指纹传感器全球首次量产

屏下指纹传感器全球首次量产

从今年年初开始,就有消息称三星Note8或者苹果iPhone X将会搭载屏下指纹识别技术。但是,当两款新机面向公众发布之后,屏下指纹均缺失。 ......

关键字:电容传感器 屏下指纹识别

[资讯] 电池寿命可达20年!特斯拉宣布电池研究突破

电池寿命可达20年!特斯拉宣布电池研究突破

特斯拉和松下在内华达州的Gigafactory 1开始生产新型“2170”型电池仅仅一个月后,达恩就声称,其团队的研究成果已经应用到特斯拉的产品中。这两件事并排必然相关,但时机确实很有趣。......

关键字:电池寿命 特斯拉

[资讯] 中科院成功研制硫掺杂石墨烯基柔性全固态超级电容器

中科院成功研制硫掺杂石墨烯基柔性全固态超级电容器

近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所博士王奇和南京师范大学教授韩敏课题组合作,在高性能杂原子掺杂石墨烯基纳米结构的规模化制备及其在柔性全固态超级电容器应用方面取得新进展。 ......

关键字:超级电容器 石墨烯

[资讯] 基美电子推出小型0603 EIA封装尺寸的静电放电(ESD)额定陶瓷电容器

基美电子推出小型0603 EIA封装尺寸的静电放电(ESD)额定陶瓷电容器

基美电子(KEMET),现已推出小型0603 EIA封装尺寸(公制1608)的静电放电(ESD)额定陶瓷电容器,从而为设计人员提供了适用于需要Class-II或Class-I稳定性和抗噪声性能的电路的X7R或C0G电介质新选择。该器件提供汽......

关键字:基美电子 陶瓷电容器

[新鲜事] 美国物理学家爆猛料:外星人已经对人类下手了

美国物理学家爆猛料:外星人已经对人类下手了

就在世人对外星人的存在还将信将疑的时候,美国75岁物理学家斯坦顿·弗里德曼(Stanton Friedman)声称,自己确信外星生物曾到访过地球,并且外星生物在地球上停留很长时间。外星人曾经还劫持过地球人去做实验,这些资料目前被美国政府扣押......

关键字:外星人

[新鲜事] 库克笑了,特朗普表示不会对中国组装的iPhone加征关税

库克笑了,特朗普表示不会对中国组装的iPhone加征关税

6月19日消息,据VentureBeat报道,随着美国计划对中国产品加征500亿美元关税,中美之间的贸易紧张局势继续升级,苹果担心中国将为其产品设置监管和出货障碍。苹果首席执行官蒂姆·库克(Tim Cook)正在与两国政......

关键字:特朗普 库克 iPhone

[真心话] 三大运营商取消流量漫游费,本地流量将被国内流量替代

三大运营商取消流量漫游费,本地流量将被国内流量替代

7月1日,中国移动、中国联通和中国电信正式全面取消流量漫游费,原有套餐中的省内通用流量直接升级为国内流量,但并不包含港澳台地区。目前原来的本地流量已经转化为国内流量。对于本地流量转化为国内流量后价格是否......

关键字:电信 网络流量
发表评论 共有条评论
用户名: 验证码:

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

精确稳定 让平均电流法帮你实现模块电源并联

今天要为大家介绍的是平均电流法,这种方法能够精确稳定的帮助工程师实现电源模块的并……

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

九款最简单的电子镇流器电路图原理图分析

从工作原理而言,电子镇流器是一个电源变换电路,它将交流输入市电电源的波形、频率和……

干货|交流接触器常用接线电路图和实物图

干货|交流接触器常用接线电路图和实物图

今天分享一些电气知识中的交流接触器常用接线电路图和实物图,从简单到复杂。

……

项目外包