本文教你通過紋波電流預(yù)測鋁電解電容的壽命，計(jì)算方法來自Nichicon，所以以Nichicon的電解電容為例，不同廠家的計(jì)算公式可能稍有不同。

首先選一款鋁電解電容為例，這里選擇常見的LGN系列3000h，105℃，420V，470uF的電容，其直徑為30mm高度為45mm，MPN為LGNW6471MELB45。

數(shù)據(jù)參見選型手冊https://www.nichicon.co.jp/english/products/pdfs/e-lgn.pdf

額定溫度

額定電壓

額定壽命

額定容值

額定紋波電流

-25 - 105℃

420V

3000h

470uF

1.86A

(僅列出與計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù))

壽命計(jì)算公式如下，下面開始解釋各個(gè)參數(shù)的意義和取值。

【1】

注意公式右上角，這里電壓比值的取值有限制。

其中Δtn的計(jì)算公式如下

【2】

Ln：實(shí)際紋波電流和環(huán)溫下的預(yù)計(jì)壽命，這是我們想要計(jì)算的東西，如果最終計(jì)算超過15年那么就取值為15年。

L0：額定紋波電流和額定溫度上限條件下的壽命，拿文中的電容來說就是，1.86A rms的紋波電流和105℃環(huán)溫的條件下，這個(gè)電容的壽命是3000小時(shí)。

T0：電容溫度的上限，文中的電容是105℃.

Tn：電容實(shí)際運(yùn)行的環(huán)溫，這個(gè)是產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行時(shí)測得的，也可以先估一個(gè)惡劣的情況。一般來說如果環(huán)溫低于40℃那么我們就用40℃作為環(huán)溫。

Δt0：T0的環(huán)溫下流過額定紋波電流時(shí)電容中心的溫升，對于文中的電容是5℃。

Δtn：Tn的環(huán)溫下流過In的紋波電流時(shí)電容中心的溫升。

Vn：電容實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電壓。一般工程中選型因?yàn)榱粲性Ａ?，所以對于電容壽命有好處?

V0：電容額定電壓。

In：電容實(shí)際流過的紋波電流，這里根據(jù)仿真或者實(shí)測得到數(shù)值。

Im：電容額定紋波電流。

K(f)：紋波電流的頻率系數(shù)，見下文詳解。

K：加速系數(shù)，讀圖，和電容型號(hào)、運(yùn)行環(huán)溫有關(guān)。

頻率系數(shù)K(f)：對紋波電流的波形進(jìn)行傅里葉頻譜分析，不同頻率要除以不同的系數(shù)見下圖(系數(shù)可插值)，再把不同頻率下的電流進(jìn)行均方根運(yùn)算得到In。

到此，萬事俱備，先算式【2】再算式【1】預(yù)估電容壽命。

L0

3000h

來自規(guī)格書

T0

105℃

來自規(guī)格書

Tn

70℃

假設(shè)實(shí)際運(yùn)行環(huán)溫

Δt0

5℃

來自Nichicon

Δtn

待求

Vn

380V

假設(shè)實(shí)際運(yùn)行電壓

V0

420V

來自規(guī)格書

In

3A

假設(shè)實(shí)際運(yùn)行紋波電流，可比Im大

Im

1.86A

來自規(guī)格書

K

10

讀圖，70℃時(shí)是10

式【1】求得Δtn = 13.0℃

代入式【2】求得Ln = 3000*2^((105-70)/10)*2^(1-13/10)*(420/380)^2.5 = 35388h

附件

當(dāng)運(yùn)行條件不固定時(shí)，用如下方法估算壽命。

ho是總運(yùn)行時(shí)間

ha,hb,hc是每個(gè)運(yùn)行條件下的運(yùn)行時(shí)長

La,Lb,Lc是每個(gè)運(yùn)行條件下的預(yù)計(jì)壽命

例

以下是基于1年運(yùn)行情況總結(jié)的運(yùn)行周期

每天運(yùn)行12h停機(jī)12h

4月到9月運(yùn)行環(huán)溫60℃，10月到次年3月運(yùn)行環(huán)溫50℃