影響電解電容壽命的原因分析及對策

2016-09-06

影響鋁電解電容壽命的因素

鋁電解電容廣泛應用在電力電子的不同領域,主要是用于平滑、儲存能量或者交流電壓整流后的濾波,另外還用于非精密的時序延時等。在開關電源的MTBF預計時,模型分析結果表明鋁電解電容是影響開關電源壽命的主要因素,因此了解、影響電容壽命的因素非常重要。

1、鋁電解電容的壽命取決于其內部溫度。

因此,鋁電解電容的設計和應用條件都會影響到鋁電解電容的壽命。從設計角度,鋁電解電容的設計方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩定性。而對應用者來講,使用電壓、紋波電流、開關頻率、安裝形式、散熱方式等都影響鋁電解電容的壽命。

2、鋁電解電容的非正常失效

 一些因素會引起鋁電解電容失效,如極低的溫度,電容溫升(焊接溫度,環境溫度,交流紋波),過高的電壓,瞬時電壓,甚高頻或反偏壓;其中溫升是對鋁電解電容工作壽命(Lop)影響最大的因素。

電容的導電能力由電解液的電離能力和粘度決定。當溫度降低時,電解液粘度增加,因而離子移動性和導電能力降低。當電解液冷凍時,離子移動能力非常低以致非常高的電阻。相反,過高的熱量將加速電解液蒸發,當電解液的量減少到一定極限時,電容壽命也就終止了。在高寒地區(一般-25℃以下)工作時,就需要進行加熱,保證鋁電解電容的正常工作溫度。如室外型UPS,在我國東北地區都配有加熱板。

鋁電容器在過壓狀態下容易被擊穿,而實際應用中的浪涌電壓和瞬時高電壓是經常出現的。尤其我國幅員遼闊,各地電網復雜,因此,交流電網很復雜,經常會出現超出正常電壓的30%,尤其是單相輸入,相偏會加重交流輸入的正常范圍。經測試表明,常用的450V/470uF 105℃的進口普通2000小時電解電容,在額定電壓的1.34倍電壓下,2小時后電容會出現漏液冒氣,頂部沖開。根據統計和分析,與電網接近的通信開關電源PFC輸出電解電容的失效,主要是由于電網浪涌和高壓損壞。鋁電解電容的電壓選擇一般進行二級降額,降到額定值的80%使用較為合理。

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