0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电源设计时教你4种如何有效地测量电容寿命

电源联盟 来源:未知 作者:佚名 2017-11-11 08:44 次阅读

本文主要是通过纹波电流的计算,然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度,在得到中心点温度后,也就是得到电容的工作点最高的问题后,通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。

首先,电容等效成电容、电阻( ESR )和电感( ESL )的串联。关于此请参考其他资料,接下来演示电容寿命计算步骤:

1 、纹波电流计算,纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数,在设计电容时候,我们必须首先确定下来电流的纹波大小,这和设计规格和具体拓扑结构相关。铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压,我们在选择好具体拓扑结构后,根据规格要求得到最小的电容值:

控制某一纹波电压所需的电容容值为:

P: 负载功率(单位 W )

注意:这是应用所需要的最小电容容值。此外,电容容值有误差,在工作寿命期内,容值会逐步降低,随着温度降低,容值也会降低。

必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。

fmain 是电网电流的频率。

电容的放电时间则为:

充电电流的峰值为

dU 是纹波电压( Umax – Umin )

则充电电流有效值:

接下来计算放电电流峰值和有效值。

最后计算得出:整流模块后纹波电流:

这个有效值只是纹波电流的计算式,在复杂的市电输入的情况下,我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值,也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加,才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波,也就是需要将电流傅立叶分解。

2 、计算功率损耗

在得到纹波电流后,我们可以计算各阶电流的纹波损耗,然后将各阶纹波求和:

3 、计算电容中心点温度

得到功率损耗后,我们由电容的热等效模型(参考其他资料)计算中心点温度:

Th 电容为电容中心点温度 , 为电容最高温度,其值直接影响到电容寿命,是电容寿命计算公式中的重要参数。

Rth 为电容的热阻,其值和风速等有关 ,Ta 表示电容表面温度。

P Loss 为纹波电流的中损耗。

4 、计算电容寿命

得到电解电容中心点最高温度后,我们可以计算电容的寿命,各个电容生产厂商会有不同的电容寿命的计算参数,也有不同的电容寿命修正值,现我们介绍阿列纽斯理论来计算电容寿命,其公式是说,电容工作每下降 10 度,其寿命增加一倍,反过来也就是电容温度升高 10 度,电容寿命减小一倍:

Lop 为电容工作寿命,即设计寿命

Lo 为电容在最大温度时的寿命

Tmax 为电容的最大工作温度,在电容的说明书上会有电容的最大温度值

Th 为电容的实际工作时候的温度,也即以上计算出来的电容中心点温度。

以上Lo 和 Tmax 都是电容产品规格书上的数据, Th 我们已经计算出来,故可以得到电容的设计寿命。其中阿列纽斯理论是一个经验总结的理论,各个厂商可能有自己的寿命计算公式,可以向各个厂商咨询,在本栏目的电容设计中也有介绍各个知名厂商的电容寿命计算公式,各位可以参考。

以上是电容寿命估算的一般步骤,当然,如果已经设计好了产品,我们还有一种方法来估计电容寿命,即已经有产品,我们来检验电容寿命设计是否合理,我们可以通过测试电容中心点温度的方法,然后通过电容的寿命计算公式来检验。


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源设计
    +关注

    关注

    30

    文章

    1532

    浏览量

    66308
  • 电容
    +关注

    关注

    99

    文章

    6003

    浏览量

    150065

原文标题:电容温度每上升10度寿命降低一半,有理论依据吗?

文章出处:【微信号:Power-union,微信公众号:电源联盟】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    电容寿命影响因素分析

    电容寿命影响因素分析 1. 电容器类型 电容器的类型是影响其寿命的首要因素。常见的电容器类型包
    的头像 发表于 11-15 10:49 312次阅读

    电解电容寿命受哪些因素影响?

    电解电容寿命受多种因素影响,这些因素可以归纳为以下几个方面: 一、工作环境温度 电解电容寿命与其工作环境温度密切相关。一般来说,环境温度越高,电解
    的头像 发表于 11-11 14:59 208次阅读
    电解<b class='flag-5'>电容</b>的<b class='flag-5'>寿命</b>受哪些因素影响?

    电力电容寿命和更换标准

    电力电容器的寿命通常取决于其使用环境、工作负荷和维护状况等因素。一般来说,电力电容器的设计寿命为15到20年,但其实际使用寿命可能会有所不同
    的头像 发表于 11-05 14:11 302次阅读
    电力<b class='flag-5'>电容</b>器<b class='flag-5'>寿命</b>和更换标准

    旁路电容和去耦电容在晶振电路中的作用

    噪声有效地“旁路”到地,从而减少噪声对电路的影响。在晶振电路中,旁路电容的位置应尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这是因为只有靠近负载器件时,旁路电容才能
    发表于 08-12 16:00

    旁路电容和耦合电容怎么判断好坏

    通常与电路中的其他元件并联。当电路中的信号频率较高时,旁路电容可以有效地滤除高频噪声,保证电路的稳定性和可靠性。 旁路电容的原理 旁路电容的原理主要是利用
    的头像 发表于 08-09 15:40 552次阅读

    谷景教你如何有效解决铁氧体磁环电感噪音大的问题

    谷景教你如何有效解决铁氧体磁环电感噪音大的问题 编辑:谷景电子 铁氧体磁环电感是电子电路中特别普遍的一电感元件,我们在使用铁氧体磁环电感的时候,也许有时候会遇到一些困难,比如噪音异响的问题。如果
    的头像 发表于 08-05 22:07 196次阅读

    电源滤波小电容的选择

    ,它会导致电路性能下降,甚至损坏电路。小电容能够有效地抑制电源噪声,提高电路的稳定性。 降低电源纹波 电源纹波是指
    的头像 发表于 07-29 09:16 476次阅读

    简述万能电桥测量电容的步骤

    万能电桥是一测量电感和电容的仪器,具有测量范围广、精度高、操作简便等特点。在测量电容时,万能电
    的头像 发表于 07-26 09:58 771次阅读

    电容电阻代理-贴片电容寿命是多少

    贴片电容寿命是一个相对复杂的问题,因为它受到多种因素的影响,包括使用条件、环境温度、工作负载、元器件质量等。因此,无法给出一个绝对准确的寿命数字。不过,根据多个来源的信息,我们可以对贴片电容
    的头像 发表于 07-16 14:58 306次阅读

    如何有效地设置示波器衰减比呢?

    示波器是一精密的电子测量仪器,用于捕获、显示和分析电信号的波形。
    的头像 发表于 05-19 16:32 2482次阅读

    新型超级电容模组充电电源设计

    新型超级电容模组充电电源设计超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),不同于传统的化学电源,是一
    的头像 发表于 03-11 08:47 769次阅读
    一<b class='flag-5'>种</b>新型超级<b class='flag-5'>电容</b>模组充电<b class='flag-5'>电源</b>设计

    单相电机电容怎么测量好坏

    单相电机电容怎么测量好坏  单相电机电容是单相电机中一重要的元件,用于调整电机的功率因数和提高电机的效率。测量单相电机
    的头像 发表于 12-15 11:28 2622次阅读

    CoWoS技术采用无源硅中介层作为通信层能有效地减少信号干扰和噪声?

    为什么CoWoS技术采用了无源硅中介层作为通信层可以有效地减少信号干扰和噪声? CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)技术是一在集成电路封装中采用的先进技术,它采用
    的头像 发表于 12-07 10:53 505次阅读

    请问AD8436单电源供电是否可以测量AC或DC+AC或DC有效值?

    半波整流信号的有效值?还是芯片异常无法工作? 2该电路能否直接测量DC电压?如果不能,电路是否可以通过调整实现(芯片是否支持DC电压测试) 芯片3脚和2脚之间添加了隔直电容4.7uF,导致直流信号
    发表于 12-07 06:16

    为什么要计算电容寿命

    为什么要计算电容寿命
    的头像 发表于 12-04 14:06 586次阅读
    为什么要计算<b class='flag-5'>电容</b>器<b class='flag-5'>寿命</b>?