东莞市荣誉电子有限公司
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腳型鋁電解電容
焊针型电解电容器有X良的高频、X长寿命、高可靠性、高纹波电流特性Ⅲ.尺寸可变化应用：适用于工业X变频调速器、伺服控制、开关电源、PC机电源、工业电源.
铝电解电容器的使用寿命与环境温度的相对关系，当纹波电流一定时（如额定纹波电流），环境温度越高，电解电容器的使用寿命越短。且如果环境温度过高，X过了电解电容器的X高额定温度，将会使电解电容器中电解液沸腾产生过压将泄压部件产生不可逆转泄压动作造成电解液泄漏，使电解电容器永久性的损坏。因此电解电容器的存储和使用温度绝不可X过额定温度。相反，若降低工作温度则可以使电解电容器寿命大大增加。在实际使用中常可以看到电解电容器的实际寿命远比标称值高得多，这就是使用温度低于X高额定温度的原因，因此，若条件允许，尽可能降低环境温度来延长电解电容器的使用寿命，是一种很好的办法，故通常设计中要求电解电容器应远离发热源。
电解电容器的使用寿命不仅与环境温度的高低有关，还与纹波电流的大小有关。由于热应力对电解电容器的使用寿命有决定性的影响，因此，由纹波电流产生的热损耗是影响电解电容器使用寿命的重要因素。
纹波电流是指流过电解电容器的交流分量电流，它受环境温度和交流频率的影响，环境温度不同，纹波电流的X大允许值不同。而当环境温度一定时，在允许范围内，流过的纹波电流越大，电解电容器的使用寿命越短。究其原因为：电解电容器的散热性很差，当纹波电流流过电解电容器时，在等效串联电阻（ESR）上将电能转化为热能，在散热条件很差的电解电容器的内部将引起温度的上升，产生温度上升导致寿命降低的效应，使用时应尽可能地减小电解电容器的纹波电流国产及国外电子元器件工作状态失效模式及频率表
國產電子元器件工作狀態失效模式及頻率表
B1 電阻
金屬膜電阻器（功率P?ü2W）：開路91.9%；參數漂移8.1%。
碳膜電阻器（功率P?ü2W）：開路83.4%；參數漂移16.6%。
精密線繞電阻器：開路97%；參數漂移3%。
功率線繞電阻：開路97.1%；參數漂移2.9%。
B2 電位器
普通線繞電位器：接觸不良39.3%；短路12.1%；開路48.6%。
微調線繞電位器：接觸不良80%；短路10%；開路10%。
有機實芯電位器：接觸不良33.8%；短路5.6%；開路60.6%。
合成碳膜電位器：接觸不良40%；短路8.7%；開路34.2%；參數漂移17.1%。
B3 電容器
紙和薄膜電容器：短路74%；開路13%；參數漂移13%。
玻璃釉電容器：短路53%；開路25%；參數漂移22%。
雲母電容器；短路83%；開路10%；參數漂移7%。
1、2 類瓷介電容器：短路73%；開路16%；參數漂移11%。
固體鉭電解電容器：短路75%；參數漂移25%。
鋁電解電容器：短路83%；開路17%。
B4 感性元件
變壓器：開路40.2%；短路28%；參數漂移8.4%；其他23.4%。
線圈：開路39.4%；短路18.3%；參數漂移25.4%；其他16.9%。
B5 繼電器
觸點斷開44%；觸點粘結40%；參數漂移14%；線圈短、斷路2%。
B6 半導體分立器
雙極型電晶體：開路42%；短路38%；增益等性能的退化20%。
場效應電晶體：開路40%；短路35%；電參數漂移25%。
單結晶體管：開路30%；短路24%；電參數漂移46%。
閘流電晶體：開路20%；短路15%；參數漂移65%。
普通二極體：開路50%；短路17%；參數漂移33%。
電壓調整及電壓基準二極體：開路25%；短路29%；參數漂移46%。
微波二極體：開路80%；短路9%；參數漂移11%。
變容、階躍、隧道、PIN、體效應二極體：開路50%；短路7%；參數漂移43%。
光電子器件：開路25%；短路20%；參數漂移55%。
B7 半導體積體電路
雙極數位電路：高輸出（1）10%；低輸出（0）15%；性能退化50%；斷路20%；短路5%。
MOS 型數位電路：性能退化60%；斷路25%；短路15%。
雙極與MOS 型類比電路：阻塞60%；斷路30%；短路10%。
B8 混合電路
性能退化40%；塌絲20%；低溫下不起動20%；漏氣20%。
國外電子元器件工作狀態失效模式及頻率表
1 電阻
碳膜、金屬膜電阻器：開路80%；阻值變化20%。
合成固定電阻器：阻值變化95%；其他5%。
合成可變電阻器：工作不穩定95%；絕緣失效5%。
可變線繞電阻器：工作不穩定55%；開路40%；阻值變化5%。
精密可變線繞電阻器：開路70% ；雜訊過大25%；其他5%。
熱敏電阻：開路95%；其他5%。
2 電容器
紙介固定電容器：短路90%；開路5%；其他5%。
金屬化紙介電容器：開路65%；短路30%；其他5%。
玻璃和雲母電容器：短路70%；斷路15%；容量變化10%；其他5%。
陶瓷固定電容：短路50%；容值變化40%；開路5%；其他5%。
鉭電解電容：開路35%；短路35%；漏電流過大10%；容值降低5%；其他15%。
鋁電解電容：開路40%；短路30%；漏電流過大15%；容值降低5%；其他10%。
3 感性元件
變壓器：區間短路80%；開路5%；其他15%。
線圈：絕緣變壞75%；繞阻開路25%。
4 連接器
標準型連接器；接觸失效30%；材料變質30%；焊點機械失效25%；其他機械失效15%。
一般連接器：短路（密封不良）30%；焊點機械失效25%；絕緣電阻降低20%；接觸電阻不良10%；其他機械失效15%。
級間插座：短路30%；焊接頭機械失效25%；絕緣電阻蛻化20%；接觸電阻變大10%；；其他15%。
5 開關
旋轉開關；間隙接觸90%；其他10%。
撥動式開關：彈簧疲勞40%；間隙接觸50%；其他10%。
6 半導體分立器件
矽和鍺二極體：短路75%；間斷接通18%；開路6%；其他1%
鍺和矽電晶體：B 漏電流過大59%；CE 擊穿電壓過低37%；引線開路4%。
7 積體電路
中小規模CMOS 電路：污染34%；開路19%；球形鍵合缺陷11%；外界微粒4%；
鋁/金柯肯代爾砂眼4%；鋁引線鍵合缺陷4%；柵氧化層短路4%；
漂移10%；短路2%；場氧化層短路2%；小片鍵合缺陷2%；
電阻性結2%；蓋帽密封缺陷2%。
線性元件：氧化物缺陷31%；引線鍵合缺陷19%；擴散缺陷16%；表面逆溫層13%；
小片鍵合3%；引線失效6%，其他12%。
8 其他電子産品
磁控管：窗口擊穿20%；陰極蛻化40%；放氣30%；其他10%。
X小型電子管：蛻化90%；損壞10%。
石英晶體：開路80%；不振蕩10%；其他10%。
指示燈：燒斷75%；性能蛻化25%。
白熾燈：性能退化90%；燈絲斷、玻璃碎10%。
1.工作在热源周围 2.工作耐压不够 3.成品检验把关不够
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对电容器失效的分析：
失效模式：
1． 防暴阀打开：
现象：内压增加，内部温度上升。
原因：在使用过程中，施加过电压，纹波电流过大，施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高。
2． 容量下降：
现象：阳极箔容量减少，阴极箔容量减少，电解液干涸（主要原因）
原因：制造方面，电解液量不足，使用原因，施加过电压，纹波电流过大，
施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高。
3． 损耗上升：
现象：阳极箔容量减少，阴极箔容量减少，电解液干涸（主要原因）
原因：制造方面，电解液量不足，使用原因，施加过电压，纹波电流过大，
施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高，长时间
使用。
4． 漏电流上升：
现象：氧化膜劣化，氯离子的侵入腐蚀
原因：制造方面，氧化膜的缺陷，使用方面，施加过电压，纹波电流过大，
施加反向电压，频繁充放电，施加交流电，使用温度过高，长时间
使用，使用含有卤素的洗净剂，粘接剂的使用，涂层剂的使用。
5． 短路：
现象：氧化膜劣化，氧化膜，电解纸的绝缘作用受到破坏。
原因：制造原因，氧化膜的缺陷，金属微粒附着，铝箔，引线毛刺，使用原因，引线受到异常外部应力
6． 开路：
现象：引出线与铝箔接触不良，腐蚀，氯离子的侵入。
原因：制造原因，引出线与铝箔铆接不实，机械应力的施加。使用原因，引线
受到异常外部应力，使用含氯离子的洗净剂，粘接剂的使用，涂层剂的使用。
不光是这些原因吧,多次脉冲大电流充放电(百安X以上),也易开路和短路.有的电容在脉冲充放电下没事,有的厂家生产的电容,坏起来哈哈,是100%的坏.
在这我再提几个问,
1,高压电容(电压大于100V)的正极引脚为啥易霉断,
2,新电容为啥寿命短,老电容为啥寿命长.现在电容的规定寿命是多少年?为啥有些电容用了30-40年还不坏.
3,电容是使用寿命长还是保管寿命长,怎样延长电容的寿命.
4,高压电容有没有规定满电压短路的次数,(例如每秒种30次短路,能用多久).
5,电容为啥不标上工作频率和能流过的电流(充放电),现在是高频时代了,电流不大的容量再大也没用.频率不高的应用就不广了.
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不会吧！30-40年还没坏？电解液早干了吧？
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电容器引线制作工艺
１高压电容(电压大于100V)的正极引脚为啥易霉断
这是因为电容器的引线没有使用正规的制作工艺，这种易霉短的引线并不是用铜镀烯的，他应该是为了降低成本，在制作引线的时候偷工减料了．这样的电容器可焊性是非常差的．不是你说的高压电容(电压大于100V)的正极引脚为啥易霉断，应该是普遍问题／
２新电容为啥寿命短,老电容为啥寿命长.现在电容的规定寿命是多少年?为啥有些电容用了30-40年还不坏：
这和电容器的使用环境有很大关系．不是你说的新电容为啥寿命短,老电容为啥寿命长，电解电容器都有一个使用寿命的问题，一般来说，在额定电压，额定温度下使用寿命比在常做温下短，目前电解电容标称使用寿命X长的是１２００００小时（做耐久性实验）
３电容是使用寿命长还是保管寿命长,怎样延长电容的寿命
这个没有可比性，电容器的使用寿命由你使用的环境决定，比如说，电视机上使用的ＣＤ１１０可能电视机其他元件都坏了，但电容器还好好的．电容器保管一般来说，按以前的部颁标准：电容器３个月老练一次，贮存期１年，不过按现在各个电容器生产厂家的技术来说，电解电容可以做到一年老化一次，贮存期３年，延长电容器的方法：尽量在常温下使用，峰值电压不要X过额定电压等／
4,高压电容有没有规定满电压短路的次数,(例如每秒种30次短路,能用多久)
这个好象没有规定．我不太清楚，
5,电容为啥不标上工作频率和能流过的电流(充放电),现在是高频时代了,电流不大的容量再大也没用.频率不高的应用就不广了
我的目的是想让生产电容的厂家把这些问题处理处理.比如电容的标记问题,目前只标耐压,和容量,我认为不好,因为现在毕竟不是50HZ的专制年代了,如果能标上频率和电流,我看这样的电容就会很吃香了,(加上电话号码,简直是活广告).比如我想找个能达到性能的电容器,我就每个厂打电话,打上半个月,电话费去上若干,我是不是有病啊,有的人又这样说,是骡子是马,拉出来溜溜,然后就到市上去买上若干厂家生产的同耐压,同容量的电容,然后一个一个检测,可靠性,寿命,X后作出决定,大家说说,这样是不是更费时间了.
我认为,铝电解电容上不标频率的,厂家默认工作频率小于100HZ,电容上不标电流的,厂家默认工作电流小于1A.各位工程师认为这样好的话,就顶一顶,要逼厂家把这两样标上去,这有这样,我国生产的电容,才能在根本上把质量搞上去.
是不是可以这样定个标准,一般铝电解电容,频率越高,容量越小,把容量下降一半定为标准工作频率.一般电容器,工作电流越大,温度越高,把50度温升定为标准工作电流.(常温自冷)
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一般铝电解电容,频率越高,容量越小
爱迪生 发表于 2004-4-20 21:08
还有这点你说的不确切"一般铝电解电容,频率越高,容量越小"现在高频低足电解电容器在容量可以从3.3做到4700微法,容量不算小了.影响电解电容寿命的因素电解电容广泛应用在电力电子的不同X域，主要是用于平滑、储存能量或者交流电压整流后的滤波，另外还用于非精密的时序延时等。在开关电源的MTBF预计时，模型分析结果表明电解电容是影响开关电源寿命的主要因素，因此了解、影响电容寿命的因素非常重要。
电解电容的寿命取决于其内部温度。因此，电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度，电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应用者来讲，使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都影响电解电容的寿命。
2 电解电容的非正常失效
一些因素会引起电解电容失效，如极低的温度，电容温升（焊接温度，环境温度，交流纹波），过高的电压，瞬时电压，甚高频或反偏压；其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响X大的因素。
电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时，电解液粘度增加，因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时，离子移动能力非常低以致非常高的电阻。相反，过高的热量将加速电解液蒸发，当电解液的量减少到一定极X，电容寿命也就终止了。在高寒地区（一般－25℃以下）工作时，就需要进行加热，保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS，在我国东北地区都配有加热板。
电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电压是经常出现的。尤其我国幅员辽阔，各地电网复杂，因此，交流电网很复杂，经常会出现X出正常电压的30%，尤其是单相输入，相偏会加重交流输入的正常范围。经测试表明，常用的450V/470uF 105℃的进口普通2000小时电解电容，在额定电压的1.34倍电压下，2小时后电容会出现漏液冒气，顶部冲开。根据统计和分析，与电网接近的通信开关电源PFC输出电解电容的失效，主要是由于电网浪涌和高压损坏。电解电容的电压选择一般进行二X降额，降到额定值的80％使用较为合理。
3 寿命影响因素分析
除了非正常的失效，电解电容的寿命与温度有指数X的关系。因使用非固态电解液，电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速度，由此导致的电气性能降低。这些参数包括电容的容值，漏电流和等效串联电阻（ESR）。
参考RIFA公司预计寿命的公式：
PLOSS = (IRMS)²x ESR （1）
Th = Ta + PLOSS x Rth （2）
Lop = A x 2 Hours （3）
B = 参考温度值（典型值为85 ℃）
A = 参考温度下的电容寿命（根据电容器直径的不同而变化）
C = 导致电容寿命减少一半所需的温升度数
从上面的公式中，我们可以明显的看到，影响电解电容寿命的几个直接因素：纹波电流(IRMS)和等效串联电阻值（ESR）、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）。电容内部温度X高的点，叫热点温度（Th）。热点温度值是影响电容工作寿命的主要因素。而下列因素又决定了热点温度值实际应用中的外界温度（环境温度Ta）, 从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）和由交流电流引起的能量损耗（PLOSS）。电容的内部温升与能量损耗成线形关系。
电容充放电时，电流在流过电阻时会引起能量损耗，电压的变化在通过电介质时也会引起能量损耗，再加上漏电流造成的能量损耗，所有的这些损耗导致的结果是电容内部温度升高。
3.1、设计上考虑因素
在非固态电解液的电容里，电介质为阳极铝箔氧化层。电解液作为阴极铝箔和阳极铝箔氧化层之间的电接触。吸收电解液的纸介层成为阴极铝箔与阳极铝箔之间的隔离层，铝箔通过电极引接片连接到电容的终端。 · 通过降低ESR值，可减少电容内由纹波电流引起的内部温升。这可通过采用多个电极引接片、激光焊接电极等措施实现。
ESR值和纹波电流决定了电容的温升。促使电容能有满意的ESR值的主要措施之一是：通常用一个或多个金属电极引接片连接外部电极和芯包，降低芯包和引脚之间的阻抗。芯包上的电极引接片越多，电容的ESR值越低。借助于激光焊接技术，可在芯包上加上更多的电极引接片，因此使电容能达到较低的ESR值。这也意味着电容能经受更高的纹波电流和具有较低内部温升，也就是说更长的工作寿命。这样做也有利于提高电容抗击震动的能力，否则有可能导致内部短路、高的漏电流、容值损失、ESR值的上升和电路开路。
· 通过对电容芯包和铝壳底部之间良好的机械接触及通过芯包中间的热沉，可将电容内部热量X地从铝壳底部释放到与之联接的底板。 内部热传导设计对于电容的稳定性和工作寿命极其重要。在Evox Rifa公司的设计中，负极铝箔被延长到可直接接触电容铝壳厚的底部。这底部就成为芯包的散热片，以使热点的热量能释放。如选用带螺栓安装方式，安全地将电容安装到底板上（通常为铝板），可得到更为全面的具有较低热阻（Rth.）的热传导解决方案。
· 通过采用整体绕注有电极的酚醛塑料盖和双重的特制的封垫与铝壳紧密咬合，可大大减少电解液的损失。 电解液通过密封垫的蒸发决定了长寿命的电解电容工作时间。当电容的电解液蒸发到一定程度，电容将X终失效（这个结果会因内部温升而加速）。Evox Rifa公司设计的双层密封系统可减缓电解液蒸发速度，使电容达到其X长的工作寿命。
以上这些特性保证了电容在要求的X域中具有很长的工作寿命。
3.2、影响寿命的应用因素
根据寿命公式，可以得出影响寿命的应用因素为：纹波电流(IRMS)、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）。
1.纹波电流
纹波电流的大小，直接影响电解电容内部的热点温度。查询电解电容的使用手册，就可以得到纹波电流的允许范围。如果X出范围，可以采用并联方式解决。
2.环境温度（Ta）和热阻（Rth）
根据热点温度的公式，电解电容的应用环境温度也是重要因素。在应用时，可以考虑环境散热方式、散热强度、电解电容与热源的距离、电解电容的安装方式等。
电容器内部的热量，总是从温度X高的“热点”向周围温度相对较低的部分传导。热量传递的途径有几种：其一是通过铝箔和电解液传导。如果电容被安装在散热片上，一部分热量还将通过散热片传递到环境中。不同的安装方式和间距和散热方式都将影响电容到环境的热阻。从“热点”传递到周围环境中的总热阻用Rth 来表示。采用夹片安装，将电容安装在热阻为2℃/W的散热片上，所得到的电容热阻值Rth = 3.6℃/W；采用螺栓安装方式，将电容安装在热阻为2℃/W散热片上、强迫风冷速率为2m/s时，所得到的电容热阻值Rth = 2.1℃/W。（以PEH200OO427AM型电容为例，环境周围温度为85℃）。
另外将延长的阴极铝箔与电容器铝壳直接接触，也是很好的降低热阻的方法。同时应注意铝壳会因此带负电，不能作负极连接。
电容必须正确安装才能达到它的设计工作寿命。例如：RIFA PEH169系列和PEH200系列应该竖直向上安装或者水平安装。同时确保安全阀朝上，这样热的电解液及蒸气才能在电容失效的情况下，从安全阀顺利排出。
当电容排列很紧凑时相邻电容间至少应留出5mm的间隔以保证适量的空气流动。使用螺栓安装时，螺母扭矩的控制非常重要。如果拧得太松，则电容与散热片间就不能紧密接触；如果拧得太紧，又可能使螺纹损坏。同时应注意电容器不应倒置安装，否则可能造成螺栓的折断。
电容安装时应尽量远离发热元件，否则过高的温度会缩短电容器的使用寿命，从而使得电容器成为整个电路中寿命X短的部件。在环境温度较高的情况下，尽量采用强迫风冷，将电容安装在进风口处。
3.频率的影响
若电流由基频和多次谐波构成，则须计算每次谐波产生的功率损耗值，并将计算结果相加以求得总损耗值。
在高频应用中，电容两端引线应尽量短以减小等效电感。 电容的谐振频率(fR)，因电容器种类不同而不同。对于焊片式和螺栓连接式铝电解电容，谐振频率在1.5kHz至150kHz之间。如果电容器在高于谐振频率时使用，对外特性呈感性。
4 结语
综上所述，在避免非正常失效的情况下，选择正确的应用条件和环境，电解电容的寿命是可以保障的
