电解帽两端的电压是否会显着改变其使用寿命?

电器工程 电容器 可靠性
2022-01-28 10:27:06

我听说过这个问题的两个方面:电解电容器两端的电压是否会显着改变其使用寿命?

  1. 是的,它确实。额定值应为预期电压的 1.5 倍 - 2.5 倍。
  2. 不,它没有——United Chemi-Con 自己也这么说(搜索“(a) 工作电压”)

我更倾向于相信 UCC,但我也看到 1.5x-2.5x 规则也适用于商业高可靠性设计(即使轨道从未预期超过电容额定值,例如使用过压保护电路。 ) 我在高可靠性设计中也看到了相反的情况,例如一台示波器(19 年后仍在使用)似乎使用了两者的组合。

2个回答

湿铝电解电容器的使用寿命

应用笔记的无框版本在这里

立即将上述文档保存在您的主应用笔记集合中!:-)。

那是他们构建应用笔记的一个了不起的原始文档!!!- 用照片从一些长期丢失的源文件中添加了数字。网络搜索未能找到原件的副本。我将在适当的时候搜索更多内容,因为我非常想知道它最初来自哪里。

除了 United Chemi-Con 版本最接近我一直理解的事实之外,我会相信它,因为它伴随着如此庞大的一组经验得出的数据,这些数据来自那些显然认为他们知道他们的主题的不知名人士. 虽然“诉诸权威”有其严重的风险,但这表明它是由真正精通该主题的人付出了巨大的努力和对细节的关注而编写的。

长期以来我的理解是:

  • 1 湿式铝电解电容器应在低于但接近其额定电压的电压下运行

  • 2 远低于额定电压的操作将在任何给定温度下缩短使用寿命。

  • 3 与在相同温度下施加额定电压的寿命相比,在没有施加电压的情况下在给定温度下储存会缩短寿命。

2 和 3 可能看起来违反直觉。从很久(很久很久)以前的回忆中,它们被解释为由于没有施加电压的加速电解质干燥和没有施加电压的电极“变形”的组合。

几十年来,我一直在考虑这个问题。在没有电压的情况下,热量会加速内部-外部密封的泄漏,这一点并不完全明显,但是可以想象“电解池”的一般化学性质会发生变化。通常偏置电压用于构建保护铝金属免受化学侵蚀的氧化层。缺乏电压很可能允许不同的反应设置,因此“不施加电压是不好的”规则可能是有意义的。文档中图 9 下面的等式适用于反向偏置条件,(可以说)同样适用于零偏置,其中组合的半电池电位不再被施加的电压抵消。

  • 2Al + 3H2O - 6e- -> Al2O3 + 6H+

  • 6H+ + 6e- -> 3H2^

我确实很喜欢他们在 2H2 之后的“^”,这可能暗示着氢气会愉快地飘走——这种用法可能已经广为人知,但我以前没有遇到过。

“成型”这个概念在现代电容器中并不常见,但在制作原始应用笔记时却广为人知。它现在和当时一样适用,但是制造工艺和设计方面的经验使其在很大程度上能够在制造过程中进行,然后终身不再需要。

形成是在载体的两个“板”之间形成形成屏障的氧化物层的过程——一个板是电解质,另一个是金属铝,氧化物是隔板。氧化层的薄度使得这种电容器能够获得比依赖于插入的物理材料作为隔板的工艺更高的单位体积电容,因为电容与极板分离成反比。

在过去的日子里,大型电容器必须通过合适的电阻器施加合适的电压来“形成”它们的极板,以便通过电化学作用逐渐“形成”氧化层。在形成之前施加额定电压可以导致令人兴奋和退出的动作。(退出作为一个在电压下击穿的大电容器将愉快地和精力充沛地弹出其内部内容物 - 通过罐头顶部的十字安全通风口(如果存在),或者只是通过随机飞溅罐头和内容物如果没有提供首选的通风路径。一些年长的名单成员,我也不例外,会记得有时在低垂在一个垂死的电解电容器上时被一团腐蚀性金属和纸粘在脸上。

现代电容器在整个生命周期内形成并保持形成的事实表明,导致低电压或无电压干涸或在温度下变形的机制现在可能不如最初撰写该应用笔记时那么重要。然而,在额定电压附近但低于额定电压的情况下运行似乎仍然最容易获得最长的使用寿命。


试用 Facebook 提要。此地址与上述相同,是为 Facebook 目的而提供的。http://www.tayloredge.com/reference/Electronics/Capacitors/ElectrolyticLife.pdf

在此处输入图像描述这是估计铝电解寿命的常用公式。
这并不意味着该零件会死掉,而是它不再符合某些规格。