電源設計時教你4種如何有效地測量電容壽命

   首先，電容等效成電容、電阻（ ESR ）和電感（ ESL ）的串聯。關於此請參考其他資料，接下來演示電容壽命計算步驟：

 1 、紋波電流計算，紋波電流計算是得到電容功率損耗的一個重要參數，在設計電容時候，我們必須首先確定下來電流的紋波大小，這和設計規格和具體拓撲結構相關。鋁電解電容常被用在整流模塊後以平穩電壓，我們在選擇好具體拓撲結構後，根據規格要求得到最小的電容值：

控制某一紋波電壓所需的電容容值為：

P: 負載功率（單位 W ）

   注意：這是應用所需要的最小電容容值。此外，電容容值有誤差，在工作壽命期內，容值會逐步降低，隨著溫度降低，容值也會降低。

必須知道主線及負載側的紋波電流數據。可以首先計算出電容的充電時間。

fmain 是電網電流的頻率。

電容的放電時間則為：

充電電流的峰值為

dU 是紋波電壓（ Umax – Umin ）

則充電電流有效值：

接下來計算放電電流峰值和有效值。

最後計算得出：整流模塊後紋波電流：

這個有效值只是紋波電流的計算式，在複雜的市電輸入的情況下，我們必須考慮各階諧波的紋波有效值，也就是說要通過各階諧波的有效值疊加，才是最後得到的電容紋波壽命計算的紋波，也就是需要將電流傅立葉分解。

2 、計算功率損耗

   在得到紋波電流後，我們可以計算各階電流的紋波損耗，然後將各階紋波求和：

3 、計算電容中心點溫度

   得到功率損耗後，我們由電容的熱等效模型（參考其他資料）計算中心點溫度：

Th 電容為電容中心點溫度 , 為電容最高溫度，其值直接影響到電容壽命，是電容壽命計算公式中的重要參數。

Rth 為電容的熱阻，其值和風速等有關 ,Ta 表示電容表面溫度。

P Loss 為紋波電流的中損耗。

4 、計算電容壽命

   得到電解電容中心點最高溫度後，我們可以計算電容的壽命，各個電容生產廠商會有不同的電容壽命的計算參數，也有不同的電容壽命修正值，現我們介紹阿列紐斯理論來計算電容壽命，其公式是說，電容工作每下降 10 度，其壽命增加一倍，反過來也就是電容溫度升高 10 度，電容壽命減小一倍：

Lop 為電容工作壽命，即設計壽命

Lo 為電容在最大溫度時的壽命

Tmax 為電容的最大工作溫度，在電容的說明書上會有電容的最大溫度值

Th 為電容的實際工作時候的溫度，也即以上計算出來的電容中心點溫度。

   以上Lo 和 Tmax 都是電容產品規格書上的數據， Th 我們已經計算出來，故可以得到電容的設計壽命。其中阿列紐斯理論是一個經驗總結的理論，各個廠商可能有自己的壽命計算公式，可以向各個廠商諮詢，在本欄目的電容設計中也有介紹各個知名廠商的電容壽命計算公式，各位可以參考。

   以上是電容壽命估算的一般步驟，當然，如果已經設計好了產品，我們還有一種方法來估計電容壽命，即已經有產品，我們來檢驗電容壽命設計是否合理，我們可以通過測試電容中心點溫度的方法，然後通過電容的壽命計算公式來檢驗。