2-2.考虑纹波电流时寿命的推算
叠加纹波电流,由于内部等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响电容器的使用寿命,产生的热量可由下式计算
P=I2R………………..(2)
I:纹波电流(Arms)
R:等效串联电阻(Ω)
由于发热引起的温升
其中,△T: 电容器中心的温升(℃)
I: 纹波电流 (Arms)
R: ESR (Ω)
A: 电容器的表面积(cm2)
H: 散热系数( 1.5~2.0x10-3W/cm2x℃)
上面公式(3)显示电容器的温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,般情况下,△T<5℃。下图表示纹波电流引起的温升的测量处
测试结果:
(1).考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式
其中,Ld:直流工作电压下的使用寿命
(K=2,纹波电流允许的范围内)
(K=4,超过纹波电流范围时)
T0:最高使用温度
T :工作温度
△T:中心温升
(2)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(4)式得到,如下:
其中,Lr:工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命(h)
△T0:最高工作温度下的电容器中心容许温升。
(3)考虑纹波电流,环境温度时可由(5)式得到下式:
其中,I0:最高工作温度下的额定纹波电流(Arms)
I:叠加的纹波电流(Arms)
由于直接测量电容器的内部温升存在着困难,下表列出了表面温度和内部核心温度的换算关系。
图表2-1
直径
|
~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
|
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。
(表2-1 寿命推算曲线)