2-2.考慮紋波電流時壽命的推算
疊加紋波電流,由于內(nèi)部等效串連電阻(ESR)引起發(fā)熱,從而影響電容器的使用壽命,產(chǎn)生的熱量可由下式計算
P=I2R………………..(2)
I:紋波電流(Arms)
R:等效串聯(lián)電阻(Ω)
由于發(fā)熱引起的溫升
其中,△T: 電容器中心的溫升(℃)
I: 紋波電流 (Arms)
R: ESR (Ω)
A: 電容器的表面積(cm2)
H: 散熱系數(shù)( 1.5~2.0x10-3W/cm2x℃)
上面公式(3)顯示電容器的溫度上升與紋波電流的平方以及等效串聯(lián)電阻ESR成正比,與電容器的表面積成反比,因此,紋波電流的大小決定著產(chǎn)生熱量的大小,且影響其使用壽命,電容器的類型以及使用條件影響著△T值的大小,般情況下,△T<5℃。下圖表示紋波電流引起的溫升的測量處
測試結(jié)果:
(1).考慮到環(huán)境溫度和紋波電流時的壽命公式
其中,Ld:直流工作電壓下的使用壽命
(K=2,紋波電流允許的范圍內(nèi))
(K=4,超過紋波電流范圍時)
T0:最高使用溫度
T :工作溫度
△T:中心溫升
(2)電容器工作在額定的紋波電流和上限溫度時,電容器的壽命可通過轉(zhuǎn)化(4)式得到,如下:
其中,Lr:工作在額定紋波電流和最高工作溫度下的壽命(h)
△T0:最高工作溫度下的電容器中心容許溫升。
(3)考慮紋波電流,環(huán)境溫度時可由(5)式得到下式:
其中,I0:最高工作溫度下的額定紋波電流(Arms)
I:疊加的紋波電流(Arms)
由于直接測量電容器的內(nèi)部溫升存在著困難,下表列出了表面溫度和內(nèi)部核心溫度的換算關(guān)系。
圖表2-1
直徑
|
~10
|
12.5~16
|
18
|
22
|
25
|
30
|
35
|
中心/表面
|
1.1
|
1.2
|
1.25
|
1.3
|
1.4
|
1.6
|
1.65
|
壽命的推算公式,原則上適用于周圍環(huán)境溫度為+40℃到最高工作溫度范圍內(nèi),但由于封口材料的老化等因素,實際的推算壽命時間一般最大為15年。
(表2-1 壽命推算曲線)