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电解电容寿命设计步骤

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电解电容

电解电容寿命设计步骤电解电容寿命设计步骤

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有问必答)
电解电容寿½设计步骤
本文主要是通过纹波电流的计算,然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度,在得到中心点温
度后,也就是得到电容的工½点最高的问题后,通过电容的寿½估算公式来估算电容的设计寿½。
首先,电容等效成电容、电阻(
ESR
)和电感(
ESL
)的串联。关于此请参考其他资料,接下来演
示电容寿½计算步骤:
1
、纹波电流计算,纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数,在设计电容时候,我们必须首
先确定下来电流的纹波大小,这和设计规格和具½拓扑结构相关。 铝电解电容常被用在整流模块后以平稳
电压,我们在选择½具½拓扑结构后,根据规格要求得到最小的电容值:
控制某一纹波电压所需的电容容值为:
P:
负½½功率(单½
W
注意:这是应用所需要的最小电容容值。此外,电容容值有误差,在工½寿½期内,容值会逐步降½,
随着温度降½,容值也会降½。
必须知道主线及负½½侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。
f
main
是电½电流的频率。
电容的放电时间则为:
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充电电流的峰值为
dU
是纹波电压(
U
max
U
min
则充电电流有效值:
接下来计算放电电流峰值和有效值。
最后计算得出:整流模块后纹波电流:
这个有效值只是纹波电流的计算式,
在复杂的市电输入的情况下,
我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值,
也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加,才是最后得到的电容纹波寿½计算的纹波,也就是需要将电流傅
立叶分解。
2
、计算功率损耗
在得到纹波电流后,我们可以计算各阶电流的纹波损耗,然后将各阶纹波求和:
3
、计算电容中心点温度
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得到功率损耗后,我们由电容的热等效模型(参考其他资料)计算中心点温度:
其中:
Th
电容为电容中心点温度
,
为电容最高温度,其值直接½响到电容寿½,是电容寿½计算公式中的重要
参数。
Rth
为电容的热阻,其值和风速等有关
,Ta
表示电容表面温度。
P
Loss
为纹波电流的中损耗。
4
、计算电容寿½
得到电解 电容中心点最高温度后,我们可以计算电容的寿½,各个电容生产厂商会有不同的电容寿½
的计算参数,也有不同的电容寿½修正值,现我们介绍 阿列½斯 理论来计算电容寿½,其公式是说,电
容工½没下降
10
度,其寿½增加一倍,反过来也就是电容温度升高
10
度,电容寿½减小一倍:
Lop
为电容工½寿½,即设计寿½
Lo
为电容在最大温度时的寿½
Tmax
为电容的最大工½温度,在电容的说明书上会有电容的最大温度值
Th
为电容的实际工½时候的温度,也即以上计算出来的电容中心点温度。
以上
Lo
Tmax
½是电容产品规格书上的数据,
Th
我们已经计算出来, 故可以得到电容的设计寿
½。其中 阿列½斯 理论是一个经验总结的理论,各个厂商可½有自己的寿½计算公式,可以向各个厂商
咨询,在本栏目的电容设计中也有介绍各个知名厂商的电容寿½计算公式,各½可以参考。
以上是电容寿½估算的一般步骤,½然,如果已经设计½了产品,我们还有一种方法来估计电容寿½,
即已经有产品,我们来检验电容寿½设计是否合理,我们可以通过测试电容中心点温度的方法,然后通过
电容的寿½计算公式来检验。
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