鋁電解電容壽命計算

電源壽命是由元器件的最短壽命決定的，而一般情況下壽命最短的元器件可能就是鋁電解電容。鋁電解電容內部電解液逐漸蒸發會導致電容的所有特性隨時間推移緩慢退化。而電容內部發熱和周邊發熱元件影響會使這一過程加速。這一過程雖然緩慢，但它是必然會發生的，并最終決定了電容的壽命。

從電容數據手冊上可知，一般額定的壽命（L_o）在2000~5000H，這個壽命是電容工作在最高額定溫度（T_R）下典型值為105℃，以低頻電流（典型是120Hz）工作時得到的，電流有效值與其紋波電流額定值I_R相等。

當紋波電流I_R流過電容時，會在外殼與周圍環境，外殼與電容核心之間產生一定的最優溫升，且這兩個溫升經常是相同的。該最優溫升對于105℃的電容為5℃，對于85℃的電容為10℃。所以，如果把一個105℃額定值的電容放在105℃環境中，并流過額定紋波電流I_R，則其核心溫度的準確值為115℃。換句話說，所謂的電容壽命L_O，例如5000H，是指其核心溫度保持在115℃時的壽命。

壽命加倍經驗法則是：核心溫度每降低10℃，壽命加倍。但是用戶無法通過測量核心溫度的方式準確估計壽命，所以用以下方程來估算壽命L。

L=L_O*2^{^}(T_R-T_AMB)/10*2^{^}(△To-△Tx)/5);

Lo:電容額定壽命；

T_R:電容額定工作溫度；

T_AMB:電容周圍環境溫度；

T_CACE:電容外殼溫度；

△To：外殼到核心之間的最優溫升（105℃電容為5℃）；

△Tx：實際外殼到核心的溫升；

從上述方程上可知，周圍環境溫度每下降10℃，壽命加倍，若外殼到核心實際溫度超過最優溫升，則每超過最優值5℃，壽命減半。電容發熱量和流過電容的電流有效值的平方成正比，那么實際溫升可以用下面的方程估算：

△Tx=△To*（I_A/I_R）^2；

I_A:實際有效值；

I_R:額定有效值；

實際應用中，由于鄰近元器件發熱，上式中的T_AMB可以用T_CACE代替。這可在使用105℃電容時提供5℃的安全裕量。則實用方程為：

L=L_O*2^{^}(T_R-T_CASE)/10*2^{^}(△To-△Tx)/5);

例：

470uF/16電容，規格書中規格最大額定電流為0.68A@105℃，最長壽命為2000H。實際點溫測量殼溫數據為55.3℃，測量的紋波電流為0.36A；

L= Lo*2^((105-55.3)/10)*2^((5-△Tx)/5)；

△Tx=5*（0.36/0.68）^2=1.4℃;

L=2000*2^4.97*2^0.72≈103250（Hours）=11.786（Years）；