电解电容的失效机理、寿命推算和防范质量陷阱

度上升与纹波电流的平方以及等效串联电阻ESR成正比，与电容器的表面积成反比，因此，纹波电流的大小决定着产生热量的大小，且影响其使用寿命，电容器的类型以及使用条件影响着△T值的大小，一般情况下，△T<5℃。图5.26表示纹波电流引起的温升的测量处。

铝电解电容器的温度测试

利用测试结果，并考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式：

  （5.18）

其中，L、L0、K、T0、T、△T分别为：实际使用寿命、直流工作电压下的使用寿命、纹波电流系数（实际纹波电流有效值与额定纹波电流有效值之比，K=2时，纹波电流在允许的范围内，K=4时为超过纹波电流范围）、最高使用温度、工作温度、中心温升。

电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时，电容器的寿命可通过转化（5.18）式得到，如下：

（5.19）

其中，L0、△T0分别为：工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命（小时）、最高工作温度下的电容器中心容许温升。

实际上式（5.18）和式（5.19）所表述的是在测试到电容器壳的温度后所得，而并不知道纹波电流的大小，如果知道纹波电流的大小，可以将式（5.19）改为：

（5.20）

其中，I0、I分别为：最高工作温度下的额定纹波电流（A）：实际的纹波电流（A）。

问题

按照式（5.17）存在的问题就是散热系数的确定，生产厂商不给出用户就无法精确计算，如果粗略估算将会产生至少30%的偏差。由于直接测量电容器的内部温升存在着困难，可以利用下表列出了表面温度和芯包温度的换算关系。

铝电解电容器芯包与外壳温度的关系

问题

以上的寿命的推算公式，原则上适用于周围环境温度为+40℃到最高工作温度范围内，但由于封口材料的老化等因素，实际的推算寿命时间一般最大为15年。

式5.17到式5.20的表述与计算均非常麻烦，而且由于测试以及个体电容器的导热差异而使推算结果很不准确，仅能作为近似估计值。

问题

如果想得到比较准确的推算结果，最好的方法是利用电容器生产厂商所给的温度寿命曲线。比较负责任的国外铝电解电容器厂商能均给出铝电解电容器寿命与环境温度及纹波电流的关系曲线。

根据ESR、热阻、纹波电流推算寿命

EPCOS的B{{43550:0}}规格的铝电解电容器寿命与温度、纹波电流的关系

RIFA的寿命推算方法

根据功率损耗、热阻、实际的ESR推算寿命

为计算铝电解电容器的工作寿（LOP），必须知道：

工作电压（Uapplied），

流过铝电解电容器的纹波电流的有效值(IRMS)，

环境温度(Ta)

热阻(Rth) 。

相关公式

推算方法

首先，在ESR矩阵中，查出不同频率及芯包温度(Th)时对应的"ESR"值，然后计算出纹波电流IRMS流过铝电解电容器时产生的"功率损耗（PLOSS）"。若IRMS由多次谐波构成，则需计算每次谐波产生的功率损耗并依次相加。电容绕组芯包至环境温度的"热阻值"可以在"热阻矩阵"查出，由此可以计算出实际"芯包温度(Th)"，若此实际值与先前选取ESR值时的假设值Th不符，则需修正假设，重新查出ESR值，重复叠代计算，直至结果吻合。

这种推算是最准确的！

需要的条件：

电容器的热阻参数

ESR参数

不同厂商的铝电解电容器的热阻是不同的！

四、购买铝电解电容器需要注意的问题

不要应用来路不明的铝电解电容器（1 ）

为什么不要应用来路不明的铝电解电容器？最根本的原因是我国的电子元件市场曾经历过拆机件、水货、假货充斥市场情况。随着时代的发展，这种现象越来越少。

但是需要注意的是，半导体器件尚可用拆机件，而铝电解电容器绝不能应用拆机件！原因是铝电解电容器的寿命在各类电子元件中寿命是最短的。国外报废的电子产品的拆机件中，铝电解电容器的剩余寿命是最少的。如果仅仅是做实验还能勉强，如果试作产品，其结果是可想而知的。

不要应用来路不明的铝电解电容器（2）

套膜是伪劣铝电解电容器"翻新"的常用手法。通常将买来的铝电解电容器套上升两档标注额定电压的新套膜热缩管，其印刷水平可以以假乱真。

铝电解电容器的"偷电压"

由于铝电解电容器的浪涌电压是额定电压的1.15倍，对于350V耐压的铝电解电容器的浪涌电压为402V，高于220V+20%对应的整流峰值电压370V；而对于300V额定电压的铝电解电容器的浪涌电压为345V，可

以满足243V交流有效值输入电压。如果用额定电压为300V的阳极箔替代额定电压400V的阳极箔将会大大降低铝电解电容器的成本。有的铝电解电容器生产厂商就是采用这种"偷电压"的方法降低生产成本。

偷"电压"的后果

在一般的应用中，为了避免过大的漏电流，延长铝电解电容器的寿命，通常要降低