Время жизни алюминиевого электролитического конденсатора Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Время жизни

алюминиевого электролитического конденсатира

В статье рассматриваются вопросы влияния температурных и электрических режимов работы алюминиевых электролитических конденсаторов на срок их службы, приводятся рекомендации по выбору типов электролитических конденсаторов.

Сергей Гудков

[email protected]

Для оценки срока службы электронною изде лия разработчики должны учитывать .н|н}»ск тинное нреми жизни каждого электронного компонента. Особенно следует обращать внимание на электролитические конденсаторы, срок службы которых в болыноН степени зависит от температурных режимов 1ксплуатацин. Ниже приведена методика оценки времени жизни алюминиевого электролитическою конденсатора в реальных эксилута-нионных условиях.

Оценка времени жизни при незначительном пульсирующем токе

Нреми жизни алюминиевого электролитического конденсатора тесно связано с окружающей темпера турой и примерно может быть выражено урдннеии ем Аррениуса:

.(И

где Т - рабочая температура (9С),

I — время жизни при і 'uuejMrypcT (час),

Т„ш продельная гарантированная температу ра

СО.

tnl-u — нреми жизни при температуре Т|ГВИ (час). Влияние на время жизни конденсатора таких эф фсктов, как снижение приложенного напряжения и др.. пренебрежимо мало по сравнению с влиянием температурных эффектов.

Оценка времени жизни с учетом пульсирующего тока

Импульсный ток влияет на время жизни конденсатора. так как внутренние потери (за счет эквивалентного последовательного сопротивления) ведут к выработке тепловой лнергнн. Количество тепла определяется по формуле:

Р = Ґ * R лі

тле 1 сила импульсного гока (А),

К эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) (Ом).

С ростом температуры конденсатора:

I — сила импульсного тока (А).

К—ЭПС (Ом).

А площадь поверхности конденсатора (см1* ч — коэффициент теплообмена (окод 1,5-2 -10’Вжм'-Ч,).

Из урлвпезня (3) видно, что рост температури конденсаторі пропорционален квадрату силы про текающего т.жа и ЭПС. н обратно нронорнионалсі площади поверхности конденсатора. Поэтому не інчииа пульсирующего тока о и редел яег количест во выделяемого тепла, нлияющего на время иоізШ конденсатора. Величина Д'Г может быть различно в зависимости от типа конденсатора и условий рі боты. Рекомендуемые условия таковы, чтобы в-личина ДТ оставалась менее 5 °С. Па рис. І показі на точка измерения температуры на новерхн кон де и са тора.

Таким образом, исходя из вышесказанного м< но получить несколько уровней для расчета про ни жизни конденсатора.

1. Уравнение для расчета времени жизни кон, сатора, учитывающее внешнюю температуру пульсирующий ГОК, выглядит следующим об

441

/=/

пост

где АТ — увеличение температуры внутри кон денсаторл (“С),

I де I, . время жизни при рабо ге с постоятш током (час), к коэффициент усиления импульсов (к-2,е ли импульсы не выходят за пределы нормы. к=4 если выходят),

предельная гарантированная гемиерату

СО,

Т — рабочая температура (°С1).

М — товышение температуры внутри конден гора (“С),

2. Уравнение для расчета времени жизни коид сатора при работе с номинальным пульсируют

ГОКОМ И Прй УСЛОВИИ НСПреВЫШеННЯ И|Ч*ДСЛЬНо£ рангированиой температуры, можно получит уравнения (4):

( _, * * ^(лг^-дгую!

где I,,., время жн пш с номинальным ими; иым током при предельной гарантированной нерлтуре (час),

иты и технологии, № 8'2001

Компоненты

ЛТед— увеличение гемпературы внутри Тоблицо ижденсатори при предельной гарантирован ной температуре (“С).

3. Уравнение прсмсни жизни, п котором учитывается температура окружающего воз духа и пульсирующий ГОК. выводится из уравнения <5):

</'/«. Лаг—

1К I — рабочий пульсирующий ток (А),

1пи, — номинальный импульсный ток при предельно» гарантированной температуре (А).

Фактически измерить увеличение температуры на злекгролите конденсатора трудно.

В шлице приведен ко.м|м||иш1ент■ кТ в ими самости 01 диаметра корпуса конденсатора, с помощью которого можно преобразован, увеличение температуры поверхности кон-жнтора к увеличению основной темпера ту рм его ядра *■

Дивывф *opn)xa *«*• -10 | 12.5-16 IB 22 25 30 35 5, | 6 | 89

kI»5Upo/ По*«р»ност» 1,1 ».2 1.25 1,3 1.4 1.6 1.65 1 9 ?. 45 1 2.65 1

в спя in с резким падением спроса на коплен саторы V ТП1„ =85 °( на мировом рынке, многие ведущие производители конденсаторов, гакис как Теаро Hlectronic Corporation. Rubycon Corporation. Illinois Capacitor, Inc.. сокращают их производство. В частности. Гсаро Electronic Corporation в настоящий мо мсит производит и поставляет на российский рынок алюминиевые электролитические кил 1енсаторы только с расширенным темпера гурным лиапазоиом. при этом их цена у лай ною производителя не превышает цену

обыЧНЫХ «ЭЛСКТроЛИТОВ».

Дополнительную информацию можно получить в компании -ИОЛИСЭТ» Iwww. polisei.ru), жсклюзивного представителя Теаро r.lectronic Corporation в России и странах СНГ. ■■

Точка измерения

Рис. 1

U

Приблизительная оценка времени жизни конденсатора в рабочих условиях

Цитируемый срок службы конденсатора ошчает.что его номинальная емкость в те чаше заявленного периода времени при мак оошьных рабочих температуре н илиряже То! не превысит определенною отклонения (обычно 20 % от номинала).

Например, конденсатор имеет срок службы 1000 часов в максимальную рабочую темпера typy 105 ®С. После 1000часов конденсатор бу-аггр/юшк но отклонение его емкости от но мшшабудег постепенно увеличиваться, но-ызлектрошп не высохнет и не проиДОЙДС1 разрыв электрической пени (В UIIHCHMOCTTI 01 серии, до полною высыхания электрод ига мо жег пройти около двух сроков службы).

Срок службы существенно увеличивается,

«д*конденсатор эксплуатируется при рабо «Ятемпературе ниже максимальной. Напри игр, время жизни конденсатора удваивается ори снижении рабочей температуры на каждые ЮТ.. »ю правило действует при синже яви рабочей температуры до И» °С. 11ри сии ItrannoT 40 до 0 “С время жизни конденсаторе увеличивается не так существенно.

Из вышесказанного следует, что заявлен пип вспсинфнкаппм срок службы .клсктро ттпческого конденсатора является очень «иссрвлтнпиой оценкой. И реальных рабочих усюпвих время жизни конденсатора намного больше записи г от мяндеиной максимальной рбочей температуры конденсатора. 11а рис. 2 'Привезены ивисимости времени жизни от рабочей температуры для различных типов шшдешаторпн. Ill 1 рафика видно, что при пых эксплутаиионных условиях и одни а заявленном сроке службы, время жнз-копленсатора с Tini, =105 °С. будет в чепаре превышать время жизни конденсатора с

Н заключении можно сделать вывод, что эагктро нггнческие конденсаторы с рзеши-рентам температурным диапазоном предо гтавлшт возможность повысить надежность Рис. 2 N срок службы РЭА. I I как следст вие этого.

130

120

110

100

90

(V

о.

?

1 80

С

2

a; h

oz

n

7

О

vO

nj

Q.

70

60

50

8

9 4° V1

\

\ N S3 < 5 \6 \ 7 \

\ \ 4 ; V \ 'X

\ ' 4 \

N \ 4 \ \ \

'• \ 4 N N

4 \ \ '\ ^

N9 Tw. С . ЧОС

1 85 1000

2 85 2000

3 105 1000

4 105 2000

5 105 3000

6 105 5000

7 105 20000

8 125 1000

9 125 1250

10 130 2000

11 130 4000

\

vf*.

\

\ ■ Л \

4 \\ \

N ' \ \

w \ \\ k

\ *\ '

\ \ < s \

\ 4

.1 2 5 10 20 50 100 час (х 1 ооо)

24 часа/день 1 3 5 10 15 год

8 часов/день 3 9 время жизни 15 год