电解电容器作为电子产品的重要组成部分，在开关电源中起着不可或缺的作用，其使用寿命和工作状况与开关电源的使用寿命密切相关。
在大量的生产实践和理论讨论中，当开关电源中的电容损坏，特别是电解电容崩溃，电解液溢出时，电源厂商怀疑电容质量有问题，而电容厂商却说电源设计不当，双方相持不下。
下面对电解电容器的使用寿命和安全性进行分析，为电子工程师提供一些判断依据。
1、阿伦尼乌斯
1.1阿伦尼乌斯方程
阿伦尼乌斯方程是用来描述化学物质反应速率与温度关系的经验公式。电解电容器内部由铝和电解液组成，因此电解电容器的寿命与阿伦尼乌斯方程密切相关。
阿伦尼乌斯方程公式：K=AE-EA/RT或LNK=LNA-EA/RT(作图法)。
低k化学反应速率
R是摩尔气体常数。
T是热力学温度。
Ea为表观活化能。
A是频率因子。
1.2阿伦尼乌斯结论
根据阿伦尼乌斯方程，化学反应速率(寿命消耗)随着温度的升高而增加。一般来说，环境温度每升高10，化学反应速率(k值)会增加2-10倍，即工作温度每升高10，电容器寿命增加一倍，工作温度每降低10，电容器寿命增加一倍。因此，环境温度是影响电解电容器寿命的重要因素。
电解电容器寿命分析2、
1)公式：
根据阿伦尼乌斯方程的结论，电解电容器使用寿命的计算公式如下：
L环境温度为t时电解电容器的使用寿命(小时)
最高温度l0时电解电容器的额定寿命(小时)
t0电解电容器的额定最高使用温度()
环境温度(摄氏度)
T0-T温升()
2)分析：
根据公式(1)
当电解电容器的工作温度工作在最高工作温度时(即T0=T)，由公式(1)计算的电解电容器的最小使用寿命为L=L020=L0，等于额定寿命，如8000小时，8000/8760=0.9年。
当电解电容器的工作温度低于最高工作温度10时，由公式(1)计算的电解电容器的使用寿命为L=L02[T0-(T0-10)]/10=L021，等于额定寿命的两倍，即16000小时，16000/8760=1.8264年。
可以看出，电解电容器使用寿命的计算公式符合阿伦尼乌斯方程的结论。
3、电解电容器使用寿命的计算
在电子产品中，影响电解电容寿命的因素有环境温度T和纹波电流Irms。
电容器承受的负载功率与纹波电流成正比。负载越大，纹波电流越大(电解充放电越深)，内部氧化膜分解时产生的热量越强烈，修复时消耗的电解液越多。参见图1。
纹波电流越大，发热量越大，因此在计算电解电容器寿命时应考虑纹波电流引起的发热量。
3.1纹波电流的计算
1)电容容量
2)充电时间
3)放电时间
4)充电电流
5)放电电流
6)纹波电流
3.2功率损耗的计算
3.3电解电容器加热公式
达到热平衡时，容器中心温度T0和环境温度t的温升由散热方式(空气散热、容器散热)和散热功率PD决定，散热功率PD用热阻来描述，热阻)Rq单位为(/W):
T当加入纹波电流I时，电解电容自身发热()。
I实际工作纹波电流(A rms)，
散热系数(W/
S电解电容器的表面积(cm2)
电解电容器的R等效阻抗(ESR )
3.4合成纹波电流的计算
因为在实际电路中，纹波电流包括各种频率波形的纹波电流，所以计算时
IR电容器(Arms)的额定纹波电流
I是(计算的)实际工作纹波电流(Arms)。
3.6电解电容器寿命的计算
从以上分析可以看出，考虑纹波电流后电解电容的寿命计算公式最终为：
T0是额定温度(例如105)。
t是额定温度下5的最大允许温升。
T是环境工作温度(例如55)。
t是纹波电流在t温度(如20)下产生的发热值。
4、示例
一种电容器ED33uF/200V/105，额定寿命L0=8000小时，允许纹波电流I=195mA/120Hz，应用于55110v/60Hz电路中。
1.三角波
2.弦波
合成
4.发热
5、使用寿命
1)没有考虑纹波电流的使用寿命。
2)考虑纹波电流的实际使用寿命。
结论
从上面的例子计算可以看出，纹波电流对电解电容的使用寿命影响很大。电路工程师在设计和使用电解电容器时，不仅要考虑电容器的环境温度，还要考虑电路纹波电流对电解电容器使用寿命的影响，尽可能延长电解电容器的使用寿命。
电路的电容或强电感会影响晶体管的安全开关等等，加重晶体管损耗，增加发热。而且会在电解电容上叠加一个很高的单尖峰纹波电流，使充放电纹波电流变窄并增大。最后电解电容会严重发热直至损坏，出现冒顶、冒汽、漏液或爆炸。
尽量选择质量好、密封性能好的电解电容器，切勿拆卸使用寿命只有一半的电解电容器。为电解电容器提供安全的工作环境和合理的设计，是解决电解电容器冒顶、漏汽、漏液问题，延长其寿命的解决方案。
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