一、鋁電解電容失效形式與要素概述
鋁電解電容器正極、負極引出電極和外殼都是是高純鋁，鋁電解電容器的介質(zhì)是在正極外表構成的三氧化二鋁膜，真實(shí)的負極是電解液，作業(yè)時(shí)適當一個(gè)電解槽，只不過(guò)正極外表的陽(yáng)極氧化層現已構成，不再發(fā)作電化學(xué)反應，理論上電流為零，因為電極與電解液雜質(zhì)的存在，會(huì )引起細小的漏電流。從現象上看，鋁電解電容器常見(jiàn)的失效現象與失效形式有：電解液干枯、壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作、短路、開(kāi)路（無(wú)電容量）、漏電流過(guò)大等。
鋁電解電容器運用環(huán)境
如果鋁電解電容器在質(zhì)量上沒(méi)有問(wèn)題，失效問(wèn)題的出現就是出現在運用環(huán)境中。鋁電解電容器規劃運用環(huán)境主要有：環(huán)境溫度、散熱辦法、電壓、電流參數等。對電容器的運用者而言，短路、開(kāi)路歸于“災難性的失效”，或曰“致命的失效”，使其完喪失了電容器的功能。其他幾類(lèi)失效形式（即由第二類(lèi)要素形成的失效），一般歸為“劣化失效”，或曰“耗盡失效”。
二、鋁電解電容的失效機理
耗盡失效
耗盡失效（1）
一般電解電容器壽命的終了評判依據是電容量下降到額外（初始值）的80%以下。因為前期鋁電解電容器的電解液充盈，鋁電解電容器的電容量在作業(yè)前期緩慢下降。跟著(zhù)負荷進(jìn)程中作業(yè)電解液不斷修補倍雜質(zhì)損害的陽(yáng)極氧化膜所致電解液逐步削減。到運用后期，因為電解液蒸騰而削減，粘稠度增大的電解液就難于充分觸摸經(jīng)腐蝕處理的粗糙的鋁箔外表上的氧化膜層，這樣就使鋁電解電容器的極板有用面積減小，即陽(yáng)極、陰極鋁箔容量削減，引起電容量急劇下降。因而，能夠認為鋁電解電容器的容量下降是因為電解液蒸騰形成。而形成電解液的蒸騰的最主要的原因就是高溫環(huán)境或發(fā)熱。
耗盡失效（2）
因為運用條件使鋁電解電容器發(fā)熱的原因是鋁電解電容器在作業(yè)在整流濾波（包括開(kāi)關(guān)電源輸出的高頻整流濾波）、功率電爐的電源旁路時(shí)的紋波（或稱(chēng)脈動(dòng)）電流流過(guò)鋁電解電容器，在鋁電解電容器的ESR發(fā)生損耗并轉變成熱使其發(fā)熱。
當鋁電解電容器電解液蒸騰較多、溶液變稠時(shí)，電阻率因粘稠度增大而上升，使作業(yè)電解質(zhì)的等效串聯(lián)電阻增大，導致電容器損耗顯著(zhù)上升，損耗角增大。例如關(guān)于105度作業(yè)溫度的電解電容器，其最大芯包溫度高于125度時(shí)，電解液粘稠度驟增，電解液的ESR添加近十倍。.增大的等效串聯(lián)電阻會(huì )發(fā)生更大熱量，形成電解液的更大蒸騰。如此循環(huán)往復，鋁電解電容器容量急劇下降，乃至會(huì )形成爆破。
耗盡失效（3）
漏電流添加往往導致鋁電解電容器失效。
運用電壓過(guò)高和溫度過(guò)高都會(huì )引起漏電流的添加
壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作
壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作
為了防止鋁電解電容器中電解液因為內部高溫歡騰的氣體或電化學(xué)進(jìn)程而發(fā)生的氣體而引起內部高氣壓形成鋁電解電容器的爆破。為了消除鋁電解電容器的爆破，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設置了壓力
開(kāi)釋設備，這些壓力開(kāi)釋設備在鋁電解電容器內部的氣壓到達尚未使鋁電解電容器爆破的風(fēng)險壓力前動(dòng)作，泄放出氣體。跟著(zhù)鋁電解電容器的壓力開(kāi)釋設備的動(dòng)作，鋁電解電容器即宣告失效。
鋁電解電容器壓力開(kāi)釋設備（中心的十字）
電化學(xué)進(jìn)程導致壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作
鋁電解電容器的漏電流就是電化學(xué)進(jìn)程，前面現已翔實(shí)論說(shuō)，不再贅述。電化學(xué)進(jìn)程將發(fā)生氣體，這些氣體的聚積將形成鋁電解電容器的內部氣壓上升，最終到達壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作泄壓。
溫度過(guò)高導致壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作
鋁電解電容器溫度過(guò)高可能是環(huán)境溫度過(guò)高，如鋁電解電容器鄰近有發(fā)熱元件或整個(gè)電子設備就出在高溫環(huán)境；
鋁電解電容器溫度過(guò)高的第二個(gè)原因是芯包溫度過(guò)高。鋁電解電容器芯包溫度過(guò)高的底子原因是鋁電解電容器流過(guò)過(guò)高的紋波電流。過(guò)高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中發(fā)生過(guò)度的損耗而發(fā)生過(guò)度的發(fā)熱使電解液歡騰發(fā)生很多氣體使鋁電解電容器內部壓力及急劇升高時(shí)壓力開(kāi)釋設備動(dòng)作。
瞬時(shí)超溫
一般鋁電解電容器的芯包中心溫度每下降10℃，其壽命將增大到本來(lái)的一倍。這個(gè)中心大致坐落電容器的中心，是電容器內部最熱的點(diǎn)?？墒?，當電容器升溫接近其最大答應溫度時(shí)，關(guān)于大大都類(lèi)型電容器在125℃時(shí)，其電解液要遭到電容器芯包的架空（driven），導致電容器的ESR增大到本來(lái)的10倍。在這種效果下，瞬間超溫或過(guò)電流能夠使ESR永久性的增大，然后形成電容器失效。在高溫文大紋波電流的運用中特別要警惕瞬時(shí)超溫發(fā)作的可能，還要額外留意鋁電解電容器的冷卻。
瞬時(shí)過(guò)電壓的發(fā)生
上電沖擊
上電進(jìn)程中，因為濾波電感開(kāi)釋儲能到濾波電容器中，導致濾波電容器的過(guò)瞬時(shí)過(guò)電壓。
上電過(guò)電壓示意
電容過(guò)電壓失效的防備
電容器在過(guò)壓狀況下簡(jiǎn)略被擊穿，而實(shí)踐運用中的瞬時(shí)高電壓是經(jīng)常出現的。
挑選承受瞬時(shí)過(guò)電壓功能好的鋁電解電容器，RIFA有的鋁電解電容器就給出了瞬時(shí)過(guò)電壓值得參數。
電解液干枯是鋁電解電容器失效的最主要原因
電解液干枯的原因
電解液自然蒸騰
電解液的耗費
電解液自然蒸騰
電解液的蒸騰速度隨溫度的升高
電解液的蒸騰速度與電容器的密封質(zhì)量有關(guān)，無(wú)論在高溫仍是在低溫條件下都要有良好的密封性
電解液的耗費
漏電流所引起的電化學(xué)效應耗費電解液
鋁電解電容器的壽命隨漏電流添加而削減
漏電流隨溫度的升高而添加：25℃時(shí)漏電流僅僅是85℃時(shí)漏電流的不到十分之一漏電流隨施加電壓升高而添加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額外電壓下的漏電流大約是90%額外電壓下的漏電流的5倍。
電解液干枯的時(shí)刻就是鋁電解電容器的壽命
影響鋁電解電容器壽命的的要素（溫度1）
依據鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高作業(yè)溫度可分為：
一般用處：85℃
一般高溫用處：105℃
特別高溫用處：125℃
轎車(chē)發(fā)動(dòng)機艙：140~150℃
影響鋁電解電容器壽命的的要素（額外壽命小時(shí)數）
按壽命小時(shí)數鋁電解電容器能夠分為：
一般用處（常溫，3年以?xún)龋?000小時(shí)
一般用處（常溫，期望比較長(cháng)的時(shí)刻）：2000小時(shí)以上
工業(yè)級：更長(cháng)的壽命小時(shí)數
影響鋁電解電容器壽命的的要素（溫度2）
溫度每升高10℃，壽命小時(shí)數折半
影響鋁電解電容器壽命的的要素（電解液）
電解液的多與寡決議鋁電解電容器的壽命
影響鋁電解電容器壽命的的要素（運用條件）
高溫縮短鋁電解電容器壽命
高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命
作業(yè)電壓過(guò)高縮短鋁電解電容器壽命
影響鋁電解電容器壽命的參數與運用條件
作業(yè)電壓與漏電流的聯(lián)系
作業(yè)電壓與漏電流的聯(lián)系
某公司出產(chǎn)的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的聯(lián)系
溫度與漏電流的聯(lián)系
某公司出產(chǎn)的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與環(huán)境溫度的聯(lián)系
溫度、電壓、紋波電流一起效果對壽命的影響
以某電子鎮流器用鋁電解電容器為例。
在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同
某電子鎮流器用鋁電解電容器降額壽命特性
某電子鎮流器用鋁電解電容器的過(guò)電壓壽命特性
鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的聯(lián)系
三、鋁電解電容器壽命電容核算辦法
簡(jiǎn)略壽命核算
依據ESR、熱阻、紋波電流核算壽命
依據溫度、紋波電流與壽命的聯(lián)系核算壽命
簡(jiǎn)略壽命核算辦法1
不含有紋波電流作業(yè)狀況的鋁電解電容器的核算：底子依據為“10℃規律”，即環(huán)境溫度每上升10℃壽命折半，反之亦然，這個(gè)“10℃規律”是在零紋波電流條件下適用。在鋁電解電容器流過(guò)比較大的紋波電流時(shí)不一定適用。
簡(jiǎn)略壽命核算辦法2
國產(chǎn)某些品牌鋁電解電容器引薦的辦法
日本品牌鋁電解電容器引薦的辦法
底子思路
在額外電壓下，鋁電解電容器的壽命能夠由以下公式核算。
其間，L和L0分別為：實(shí)踐環(huán)境溫度T時(shí)的壽命和額外最高溫度T0時(shí)的壽命。能夠看到，鋁電解電容器的運用壽命隨溫度下降每10℃，壽命添加一倍，即所謂10℃規律。因而，無(wú)論是運用仍是存儲，鋁電解電容器均應在盡量低的環(huán)境溫度下為好。例如85℃/1000小時(shí)的鋁電解電容器在45℃使得實(shí)踐壽命為16000小時(shí)，折合為1年零10個(gè)月；29℃時(shí)為48000小時(shí)，折合為5年零6個(gè)月；而1000小時(shí)折合為42天。能夠看到，下降溫度對延伸鋁電解電容器壽命的重要性。
圖解核算
存在的問(wèn)題
上述三種核算辦法僅適用于存儲狀況和無(wú)紋波電流（很小紋波電流）的作業(yè)狀況（如隔直電容、小信號電路的旁路電容）。關(guān)于顯著(zhù)含有紋波電流的作業(yè)條件時(shí)，上述辦法不一定適用，這時(shí)應將紋波電流的效應考慮在運用條件中。
考慮紋波電流時(shí)的壽命核算辦法
鋁電解電容器的發(fā)熱因為內部等效串連電阻（ESR）引起，其發(fā)生的損耗為：
（5.16）
其間I和R（ESR）分別為：紋波電流（A）和等效串聯(lián)電阻（Ω）。因為發(fā)熱引起的溫升為：
（5.17）
其間△T、I、A、R（ESR）、H分別為：電容器中心的溫升（℃）、紋波電流(A)、電容器的外表積(Cm2) 、ESR (Ω)、散熱系數{1.5～2.0)×10-3W/（Cm2×℃）}。
公式（5.17）表明了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，與電容器的外表積成反比，因而，紋波電流的巨細決議著(zhù)發(fā)生熱量的巨細，且影響其運用壽命，電容器的類(lèi)型以及運用條件影響著(zhù)△T值的巨細，一般情況下，△T<5℃。圖5.26表明紋波電流引起的溫升的丈量處。
鋁電解電容器的溫度測驗
運用測驗成果，并考慮到環(huán)境溫度和紋波電流時(shí)的壽命公式：
（5.18）
其間，L、L0、K、T0、T、△T分別為：實(shí)踐運用壽命、直流作業(yè)電壓下的運用壽命、紋波電流系數（實(shí)踐紋波電流有用值與額外紋波電流有用值之比，K=2時(shí)，紋波電流在答應的規模內，K=4時(shí)為超越紋波電流規模）、最高運用溫度、作業(yè)溫度、中心溫升。
電容器作業(yè)在額外的紋波電流和上限溫度時(shí)，電容器的壽命可經(jīng)過(guò)轉化（5.18）式得到，如下：
（5.19）
其間，L0、△T0分別為：作業(yè)在額外紋波電流和最高作業(yè)溫度下的壽命（小時(shí)）、最高作業(yè)溫度下的電容器中心容許溫升。
實(shí)踐上式（5.18）和式（5.19）所表述的是在測驗到電容器殼的溫度后所得，而并不知道紋波電流的巨細，如果知道紋波電流的巨細，能夠將式（5.19）改為：
（5.20）
其間，I0、I分別為：最高作業(yè)溫度下的額外紋波電流（A）：實(shí)踐的紋波電流（A）。
問(wèn)題
按照式（5.17）存在的問(wèn)題就是散熱系數的斷定，出產(chǎn)廠(chǎng)商不給出用戶(hù)就無(wú)法精確核算，如果大略估算將會(huì )發(fā)生至少30%的誤差。因為直接丈量電容器的內部溫升存在著(zhù)困難，能夠運用下表列出了外表溫度和芯包溫度的換算聯(lián)系。
鋁電解電容器芯包與外殼溫度的聯(lián)系
問(wèn)題
以上的壽命的核算公式，原則上適用于周?chē)h(huán)境溫度為+40℃到最高作業(yè)溫度規模內，但因為封口資料的老化等要素，實(shí)踐的核算壽命時(shí)刻一般最大為15年。
式5.17到式5.20的表述與核算均十分費事，并且因為測驗以及個(gè)別電容器的導熱差異而使核算成果很不精確，僅能作為近似估計值。
問(wèn)題
如果想得到比較精確的核算成果，最好的辦法是運用電容器出產(chǎn)廠(chǎng)商所給的溫度壽命曲線(xiàn)。比較負責任的國外鋁電解電容器廠(chǎng)商能均給出鋁電解電容器壽命與環(huán)境溫度及紋波電流的聯(lián)系曲線(xiàn)。
依據ESR、熱阻、紋波電流核算壽命
EPCOS的B43550標準的鋁電解電容器壽命與溫度、紋波電流的聯(lián)系
RIFA的壽命核算辦法
依據功率損耗、熱阻、實(shí)踐的ESR核算壽命
為核算鋁電解電容器的作業(yè)壽（LOP），有必要知道：
作業(yè)電壓（Uapplied），
流過(guò)鋁電解電容器的紋波電流的有用值(IRMS)，
環(huán)境溫度(Ta)
熱阻(Rth) 。
相關(guān)公式
核算辦法
首要，在ESR矩陣中，查出不同頻率及芯包溫度(Th)時(shí)對應的“ESR”值，然后核算出紋波電流IRMS流過(guò)鋁電解電容器時(shí)發(fā)生的“功率損耗（PLOSS）”。若IRMS由屢次諧波構成，則需核算每次諧波發(fā)生的功率損耗并順次相加。電容繞組芯包至環(huán)境溫度的“熱阻值”能夠在“熱阻矩陣”查出，由此能夠核算出實(shí)踐“芯包溫度(Th)”，若此實(shí)踐值與從前選取ESR值時(shí)的假定值Th不符，則需批改假定，從頭查出ESR值，重復疊代核算，直至成果吻合。
這種核算是最精確的！
需求的條件：
電容器的熱阻參數
ESR參數
不同廠(chǎng)商的鋁電解電容器的熱阻是不同的！
四、購買(mǎi)鋁電解電容器需求留意的問(wèn)題
不要運用來(lái)路不明的鋁電解電容器（1 ）
為什么不要運用來(lái)路不明的鋁電解電容器？最底子的原因是我國的電子元件商場(chǎng)曾經(jīng)歷過(guò)拆機件、水貨、假貨充滿(mǎn)商場(chǎng)情況。跟著(zhù)年代的發(fā)展，這種現象越來(lái)越少。
可是需求留意的是，半導體器材尚可用拆機件，而鋁電解電容器絕不能運用拆機件！原因是鋁電解電容器的壽命在各類(lèi)電子元件中壽命是最短的。國外作廢的電子產(chǎn)品的拆機件中，鋁電解電容器的剩余壽命是最少的。如果僅僅是做試驗還能牽強，如果試作產(chǎn)品，其成果是可想而知的。
不要運用來(lái)路不明的鋁電解電容器（2）
套膜是偽劣鋁電解電容器“創(chuàng )新”的常用辦法。一般將買(mǎi)來(lái)的鋁電解電容器套上升兩檔標示額外電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平能夠以假亂真。
鋁電解電容器的“偷電壓”
因為鋁電解電容器的浪涌電壓是額外電壓的1.15倍，關(guān)于350V耐壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為402V，高于220V+20%對應的整流峰值電壓370V；而關(guān)于300V額外電壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為345V，可
以滿(mǎn)意243V溝通有用值輸入電壓。如果用額外電壓為300V的陽(yáng)極箔代替額外電壓400V的陽(yáng)極箔將會(huì )大大下降鋁電解電容器的本錢(qián)。有的鋁電解電容器出產(chǎn)廠(chǎng)商就是采用這種“偷電壓”的辦法下降出產(chǎn)本錢(qián)。
偷“電壓”的結果
在一般的運用中，為了防止過(guò)大的漏電流，延伸鋁電解電容器的壽命，一般要下降鋁電解電容器的運用電壓，一般取0.9以下。
如果選用了偷“電壓”的鋁電解電容器就將現已留出的電壓殷實(shí)量喪失殆盡，乃至可能使作業(yè)電壓超越額外電壓，這就使漏電流大大添加，然后大大的削減了鋁電解電容器的壽命。
拆機件
拆機件一般是國外作廢的電子設備上的元件，如果拆的精心，大都器材經(jīng)過(guò)挑選在一般功能上看仍是能夠用的。唯有鋁電解電容器是絕對不能用的。
其原因是，鋁電解電容器的壽命相對而言太短了，在額外溫度下僅1000~4000小時(shí)雖然大大都鋁電解電容器出產(chǎn)廠(chǎng)商宣稱(chēng)在40℃能夠用10年乃至幾十年，可是運用環(huán)境是不行預知的，如顯示器的內部溫度遠遠不止45℃！因而，幾年下來(lái)，鋁電解電容器所剩余的有用壽命一般很低，不能用于電子產(chǎn)品。
創(chuàng )新鋁電解電容器
創(chuàng )新鋁電解電容器也比較惡劣，一般是收集國外下線(xiàn)鋁電解電容器，從頭浸電解液后封裝。雖然國外聞名鋁電解電容器檢測比國內嚴格，有些下線(xiàn)的鋁電解電容器功能仍是接近于國內正品率電解電容器?？墒?，其功能仍是不如國內正牌鋁電解電容器。
下線(xiàn)電容器（一）
在國內電子商場(chǎng)上能夠看到下線(xiàn)鋁電解電容器，一般是一些不負責任的出售商為了取得商場(chǎng)競爭力，到鋁電解電容器出產(chǎn)廠(chǎng)收購下線(xiàn)鋁電解電容器，除掉沒(méi)有電容量和擊穿的后拿到商場(chǎng)上出售。
下線(xiàn)鋁電解電容器的特點(diǎn)是，用萬(wàn)用表測驗電容量是正常的?？墒侨绻麥y驗漏電流則會(huì )看到下線(xiàn)的鋁電解電容器的漏電流和損耗因數高于正品鋁電解電容器。而漏電流和損耗因數用戶(hù)一般是不測驗的。
下線(xiàn)電容器（二）
這種下線(xiàn)的鋁電解電容器作為耦合電容器時(shí)會(huì )導致后極的偏置電壓偏移，可是又找不出原因；如果用于推遲運用時(shí)，會(huì )出現推遲時(shí)刻顯著(zhù)小于設定值或推遲時(shí)刻不穩定的現象，這是因為鋁電解電容器在施加直流電壓后漏電流回收效的原因。
因為下線(xiàn)鋁電解電容器的漏電流大，實(shí)踐壽命顯著(zhù)短于預期壽命，例如預期壽命為5年，實(shí)踐上只要2~3年。這在電子產(chǎn)品的運用初期是底子看不到的。從這兒也會(huì )看到9000系列質(zhì)量認證的重要性。
如果下線(xiàn)鋁電解電容器用在大紋波電流或高溫的運用是極端風(fēng)險的，其原因是過(guò)高的漏電流會(huì )導致鋁電解電容器在大紋波電流或高溫運用時(shí)的溫度更高，輕者壽命縮短，嚴峻時(shí)會(huì )導致鋁電解電容器“爆漿”而失效。
套膜電容器
套膜是偽劣鋁電解電容器“創(chuàng )新”的常用辦法。一般將買(mǎi)來(lái)的鋁電解電容器套上升兩檔標示額外電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平能夠以假亂真。例如將額外電壓250V的鋁電解電容器換上額外電壓400V的鋁電解電容器，這樣的鋁電解電容器的“價(jià)值”將翻番乃至更高。套膜鋁電解電容之制造這就是鉆了運用時(shí)一般要電壓降額的習氣，在電壓降額后可能正好是套膜鋁電解電容器的浪涌電壓值，在這個(gè)電壓下，套膜鋁電解電容器仍是能用一段時(shí)刻的。
國外電解電容器廠(chǎng)商的問(wèn)題
有的國外鋁電解電容器制造商在為發(fā)達國家供貨時(shí)是優(yōu)質(zhì)電解電容器。
而為我國供貨時(shí)的電容量總是負誤差，其質(zhì)量不如為發(fā)達國家供貨的品質(zhì)。
其原因除了有輕視我國外，最主要的是在我國，他們的鋁電解電容器買(mǎi)不出價(jià)格，只能在偷電容量上補償。
為了下降在我國商場(chǎng)的售價(jià)，國外鋁電解電容器出產(chǎn)廠(chǎng)商往往推出的是壽命相對短的“經(jīng)濟型”鋁電解電容器，如CDE就轉為我國推出2000小時(shí)的鋁電解電容器，這是在歐美商場(chǎng)上看不到的，因而，不要認為國外的鋁電解電容器壽命都長(cháng)。
測驗鋁電解電容器耐壓的簡(jiǎn)略辦法
可能性：鋁電解電容器的介質(zhì)膜是經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化辦法取得，因而，短時(shí)刻的小電流“擊穿”不會(huì )損壞鋁電解電容器
底子辦法：將鋁電解電容器串聯(lián)一10k電阻；慢慢添加所施加的電壓，堅持充電電流在1mA以下（對應電阻上的電壓低于10V），直到即便不持續添加所施加的電壓電流仍不下降時(shí)對應的電壓就是電解電容器的擊穿電壓；這個(gè)電壓的90%就是電解電容器的額外電壓這種辦法只適用于鋁電解電容器
測驗電路
購買(mǎi)鋁電解電容器的原則
到具有諾言的鋁電解電容器出產(chǎn)廠(chǎng)商處或到有諾言的聞名鋁電解電容器制造商的署理組織購買(mǎi)。
盡量不要到電子商場(chǎng)或諾言不足的署理組織處購買(mǎi)。
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