影響電解電容器壽命的因素

曹秋立 康利

摘 要：由于電解電容器應(yīng)用于電力電子的各個應(yīng)用領(lǐng)域，一般是用來平滑、保存電能和交換壓力整流之后的濾波，并且還進(jìn)行非精確的時序延時等工作，其功能是十分巨大的，而電解電容器的壽命也對相關(guān)電器的應(yīng)用有著很重要的影響，所以，本篇將對影響電解電容器壽命的各種因素展開探討與解析，希望能為相關(guān)企業(yè)提供一些有效信息。

關(guān)鍵詞：電解電容器;壽命;因素

電解電容器應(yīng)用于電力電子的各個應(yīng)用領(lǐng)域，一般是進(jìn)行表面光滑、儲存電能和對交換電壓整流之后的濾波，此外還進(jìn)行非精密的時序延時等。在開關(guān)電源中起到不可或缺的作用，所以正確掌握直接影響電容器工作壽命的各種因素十分關(guān)鍵。

電解電容器的工作溫度影響壽命主要取決于其內(nèi)在工作溫度。所以，電解電容器的產(chǎn)品設(shè)計與使用條件均會直接影響著電解電容器的壽壽。從產(chǎn)品設(shè)計視角，電解電容器的產(chǎn)品設(shè)計方式、材質(zhì)、工藝等直接影響了電容器的壽命與穩(wěn)定性。但對于用戶而言，使用電流、紋波額定電流、開關(guān)頻率、放置形狀、散熱方法等均直接影響了電解電容器的壽命。

1電解電容器的非正常失效

電解電容器器可能因某些原因而損壞，例如極低的工作溫度電容器溫度升高（連接工作溫度、環(huán)境工作溫度、交流增量）或電流過大、瞬時電流、VHF或反極性。其中，溫度升高是導(dǎo)致電解電容器工作壽命（LOP）嚴(yán)重受損的原因。

電容器的導(dǎo)電性由電解液的電離能和粘度決定。當(dāng)工作溫度降低時，電解液粘度增大，電離遷移率和導(dǎo)電能降低。當(dāng)電解液凍結(jié)時，由于電離運動能量非常低，會產(chǎn)生相當(dāng)大的電流。相反，過高的熱量也會促進(jìn)電解液在高溫下的蒸發(fā)。當(dāng)電解液的高溫?zé)峤档偷揭欢ㄏ薅葧r，電容器的使用壽命將終止。

2壽命影響因素分析

2.1頻率的影響

如果輸出電壓由基頻和次諧波組成，則需統(tǒng)計一次諧波產(chǎn)生的功率損失數(shù)值，并與計算結(jié)果相對加以得到的損失數(shù)值。在高頻應(yīng)用中，電容器的二端導(dǎo)線距離應(yīng)該盡可能短以降低等效電感。

電容器的諧振頻率（fa）依電容器類型差異而各異。對焊片型和螺栓連接型的鋁電解電容，諧振頻率一般在1.5kHz至150kHz左右。但一旦電容器在超過諧振頻率時應(yīng)用，則外部特征呈感性。

2.2環(huán)境溫度（T.）和熱阻（Rin）

根據(jù)熱點溫度的計算公式，電解電容的應(yīng)用溫度高也是主要原因。在實際使用時，還可以考慮環(huán)境的散熱方案、散熱能力強(qiáng)度、電解電容和熱量源之間的間距、電解電容的放置方法等。電容器內(nèi)的熱能，常常由工作溫度較高的"熱點話題"向周圍環(huán)境工作溫度相應(yīng)較低的組成部分傳輸。熱能傳輸?shù)穆窂接卸喾N：其一是透過鋁箔和電解液傳輸。一旦電容器被安置在散熱片上，一些熱能還將透過分散片傳輸?shù)街車h(huán)境中。此外，延長陰極金屬板和電容器鋁外殼之間的熱接觸也是降低熱阻的一個好方法。但同時，要小心鋁殼會帶來負(fù)電能。不要將其用作負(fù)極電纜。電容器也必須正確定位，以滿足其設(shè)計使用壽命。電容器安放時也應(yīng)該盡量避免過熱元件，否則過高的環(huán)境溫度將會減少電容器的使用壽命，進(jìn)而導(dǎo)致電容器變成了整個電路中使用壽命最少的元件。

2.3紋波電流

紋波電流密度的高低影響電解電容內(nèi)的熱點工作溫度。查閱電解電容的使用手冊后，就能夠獲得紋波電壓的容許范圍。如果超出范圍，則可以通過并聯(lián)方法處理。

2.4貯存條件的影響

我們都知道電容器里有電解液。因此，對儲存條件有一些要求。如果電容器長期暴露在陽光下或灰塵中而不發(fā)生故障，并且溫度過高或過低，則容易干燥電容器內(nèi)的電解液，從而影響電容器的使用壽命。如果將電容器長時間放置在高溫高濕環(huán)境中，不僅會降低輸出le ad的溶解性，還會降低電容器的性能并影響其使用壽命。此外，在長期儲存期間，必須通過定期施加標(biāo)稱電壓來激發(fā)鋁電解質(zhì)電容器，以保持電解質(zhì)的活性，否則電解質(zhì)將失去活性并老化。一旦電解液失去活性并老化，電解液電容器就會失效。

2.5使用過程中的影響

由于電解質(zhì)電容器具有正負(fù)極性，在電路中使用時應(yīng)注意正負(fù)極的連接。在電源電路中，當(dāng)正極電壓釋放時，電解質(zhì)電容器的正極連接到電源輸出端子，負(fù)極被阻斷。釋放負(fù)電壓時，負(fù)極連接到輸出端子，正極接地。當(dāng)饋電電路中電容器的極性反轉(zhuǎn)時，電容器的過濾效果顯著降低。一方面，電源的輸出電壓波動，另一方面，由于能量的轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于電阻的電解質(zhì)電容器被加熱。當(dāng)反向電壓超過一定值時，電容器的反向損耗電阻將變得非常小。這樣，在點火后，電容器會立即因過熱而開裂和損壞，從而影響點解電容器的使用壽命。此外，如果施加在電解電容器兩端的電壓超過其允許工作電壓，則其使用壽命將受到顯著影響。在設(shè)計電容器的實際電路時，必須根據(jù)具體情況保留一定的裕度。

3結(jié)語

正確掌握造成電容壽命的各種因素就十分關(guān)鍵，本章主要從紋波電壓、貯存條件和使用過程以及使用頻率這幾個方面展開了剖析，結(jié)果表明為了防止不正常損壞的情況，可以選用適當(dāng)?shù)氖褂脳l件和環(huán)境，電解電容的壽命也是能夠保證的。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔萬恒. 影響電解電容器壽命的因素Analysis of the Factors Effecting Electrolytic Capaci-tor Life[J]. 電源世界， 2004.

[2]寧武， 孟麗囡， 王宇，等. 電解電容器的應(yīng)用條件與壽命的關(guān)系[J]. 電源世界， 2004， 000（003）：17-18，4.

[3]寧武， 熊飛， 吳君. 電解電容器的應(yīng)用條件與壽命的關(guān)系[J]. 電源世界， 2005（12）：3.

[4]陳燕. 影響電容器壽命試驗質(zhì)量的因素[J]. 電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗， 2003（2）：3.9C059E8C-00B0-46F5-87A0-FE288FE29FA7