電容應用實踐：從100UF 35V設計選型到壽命闡明

　　開關電源的壽命很洪流平受到電解電容的制約，而電解電容的壽命取決于其內核溫升。本文從紋波電流計較、紋波電流實測、電解電容選型、溫度測試要領、壽命估算等方面，對電解電容作了全面的闡明。

　　紋波電流發生的熱量引起電容的內部溫升，加快電解液的蒸發，當容值下降20%或損耗角增大為初始值的2~3倍時，預示著電解電容壽命的終結。通過查抄電容器上的紋波電流，可預測電容器的壽命。本文以持續事情模式的反激調動器輸出電容闡明為例，重點從紋波電流角度全面闡明電解電容的選型與壽命。

　　1、紋波電流計較

　　假設已知持續事情模式的反激調動器，其輸出電流Io為1.25A，紋波率r為1.1，占空比D為0.62，開關頻率為60kHz，由此可以計較次級紋波電流ΔIo和有效值電流Io.rms。

　　次級紋波電流ΔIo：

　　有效值電流Io.rms： 

　　最終獲得流過輸出電容的紋波電流：

　　圖1直觀的顯示了該電容的紋波電流波形：

　　圖1 紋波電流波形

　　2、電解電容選型

　　由上述計較闡明獲得流過電容的紋波電流為1.72A，綜合思量體積和本錢，選擇了紋波電流為1.655A的電解電容。

　　該紋波電流需在電源開關頻率下選擇，如下圖某廠家電容手冊的紋波電流有頻率因子，差異頻率下的紋波電流差異。高頻低阻電容均會給出100kHz下的紋波電流，本設計開關頻率為60kHz，頻率因子為0.96~1之間， 固態，在此取1即可。

　　圖2 電容紋波電流頻率因子

　　注：紋波電流尚有一個溫度系數，譬喻105℃電容，在85℃情況溫度下，答允的最大紋波電流約為額定最大紋波電流的1.73倍，該參數一般不在電容手冊中浮現。

　　3、紋波電流實測

　　測試電解電容紋波電流時，需將電容引腳穿入電流探頭中，通過示波器可讀得交換有效值。本設計實例的紋波電流測試功效如圖3所示，示波器讀得有效紋波電流為1.64A，與理論設計靠近。因此理論計較具有較大的工程指導意義。

　　圖3 實測電容紋波電流

　　4、溫度測試要領

　　丈量容體外貌溫度Ts：需在電容器側面的中間位置舉辦，假如由于外部影響導致電容器外貌溫度不勻稱、不不變，需綜合丈量電容器外貌4個點的溫度，再取平均值。

　　丈量情況溫度Tx：熱電偶需安排在離鋁殼外貌20毫米閣下處，假如空間不敷，則保持最小10毫米間隔，假如由于外部影響導致四周情況溫度不勻稱、不不變，則需綜合丈量4個點以上的溫度，再取平均值。

　　圖4 情況溫度與外貌溫度丈量

　　5、電解電容壽命估算

　　本設計，選擇的電解電容為-40~105℃、5000小時、1.655A紋波電流的高頻低阻電解電容，最高實測情況溫度Tx為80℃， 470uf 16v，殼體外貌溫度Ts為85℃。則其壽命估算如下步調如下。

　　(1)估算實際內核溫升：

　　個中：

　　△To為To時答允的內核溫升，即額定紋波電流時的電容器芯子溫升，此次選擇的105℃電容△To為5℃，可查原廠或行業資料獲得;

　　△Tx為實際內核溫升;

　　Ix為實際紋波電流1.64A;

　　Io為額定紋波電流1.655A。

　　(2)估算電容壽命：

　　個中：

　　Lo為額定壽命5000小時;

　　To為最高額定事情情況溫度105℃;

　　Tx為實際情況溫度80℃。

　　當由于情況因素影響，Tx不易得到時，可用Ts替代，這可以進一步提供安詳余量擔保產物售壽命。