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影響電解電容壽命的原因(二)


1丶設計上考慮因素

在非固態電解液的電容里,電介質為陽極鋁箔氧化層。電解液作為陰極鋁箔和陽極鋁箔氧化層之間的電接觸。吸收電解液的紙介層成為陰極鋁箔與陽極鋁箔之間的隔離層,鋁箔通過電極引接片連接到電容的終端。

通過降低ESR值,可減少電容內由紋波電流引起的內部溫升。這可通過采用多個電極引接片、激光焊接電極等措施實現。

ESR值和紋波電流決定了電容的溫升。促使電容能有滿意的ESR值的主要措施之一是:通常用一個或多個金屬電極引接片連接外部電極和芯包,降低芯包和引腳之間的阻抗。芯包上的電極引接片越多,電容的ESR值越低。借助于激光焊接技術,可在芯包上加上更多的電極引接片,因此使電容能達到較低的ESR值。這也意味著電容能經受更高的紋波電流和具有較低內部溫升,也就是說更長的工作壽命。這樣做也有利于提高電容抗擊震動的能力,否則有可能導致內部短路、高的漏電流、容值損失、ESR值的上升和電路開路。

通過對電容芯包和鋁殼底部之間良好的機械接觸及通過芯包中間的熱沉,可將電容內部熱量有效地從鋁殼底部釋放到與之聯接的底板。

內部熱傳導設計對于電容的穩定性和工作壽命極其重要。在EvoxRifa公司的設計中,負極鋁箔被延長到可直接接觸電容鋁殼厚的底部。這底部就成為芯包的散熱片,以使熱點的熱量能釋放。如選用帶螺栓安裝方式,安全地將電容安裝到底板上(通常為鋁板),可得到更為全面的具有較低熱阻(Rth.)的熱傳導解決方案。

通過采用整體繞注有電極的酚醛塑料蓋和雙重的特制的封墊與鋁殼緊密咬合,可大大減少電解液的損失。

電解液通過密封墊的蒸發決定了長壽命的電解電容工作時間。當電容的電解液蒸發到一定程度,電容將最終失效(這個結果會因內部溫升而加速)。EvoxRifa公司設計的雙層密封系統可減緩電解液蒸發速度,使電容達到其最長的工作壽命。

以上這些特性保證了電容在要求的領域中具有很長的工作壽命。

3.2、影響壽命的應用因素

根據壽命公式,可以得出影響壽命的應用因素為:紋波電流(IRMS)、環境溫度(Ta)、從熱點傳遞到周圍環境的總的熱阻(Rth)。

1.紋波電流

紋波電流的大小,直接影響電解電容內部的熱點溫度。查詢電解電容的使用手冊,就可以得到紋波電流的允許范圍。如果超出范圍,可以采用并聯方式解決。

2.環境溫度(Ta)和熱阻(Rth)

根據熱點溫度的公式,鋁電解電容的應用環境溫度也是重要因素。在應用時,可以考慮環境散熱方式、散熱強度、電解電容與熱源的距離、電解電容的安裝方式等。

電容器內部的熱量,總是從溫度最高的“熱點”向周圍溫度相對較低的部分傳導。熱量傳遞的途徑有幾種:其一是通過鋁箔和電解液傳導。如果電容被安裝在散熱片上,一部分熱量還將通過散熱片傳遞到環境中。不同的安裝方式和間距和散熱方式都將影響電容到環境的熱阻。從“熱點”傳遞到周圍環境中的總熱阻用Rth來表示。采用夾片安裝,將電容安裝在熱阻為2℃/W的散熱片上,所得到的電容熱阻值Rth=3.6℃/W;采用螺栓安裝方式,將電容安裝在熱阻為2℃/W散熱片上、強迫風冷速率為2m/s時,所得到的電容熱阻值Rth=2.1℃/W。(以PEH200OO427AM型電容為例,環境周圍溫度為85℃)。

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