2010-06-11 13:09:06 阅读8 评论0 字号:大中小
作为电子镇流器的重要部件电解电容(Electrolytic capacitor),在电子镇流器中起着不可或缺的作用,它的使用寿命和工作状况与电子镇流器的寿命息息相关。笔者在大量的生产实践与理论探讨中,认为目前在照明和电容生产行业中,存在许多与实际不相佐的观点。当电子整流器中的电容发生损坏,特别是电解冒顶,电解液外溢时,整流器厂家怀疑电容质量有问题,而电解厂家说整流器设计不当,众说纷纭,难有值得可信的 定论。笔者以下就电解电容的使用寿命和使用安全与大家作些共同的探讨,以资起到抛砖引玉的作用。提到电解电容的寿命,人们自然会想到大多数提到的阿列纽斯(Arrhenius)方程。
TO-T/10℃
L=L0 X 2 (1)
L --- 环境温度为T时电解电容计算寿命(hour)
L0 --- 电解电容的保证寿命 (hour)
T0 --- 电解电容额定{zg}使用温度(deg ℃)
T --- 使用环境温度(deg ℃)
我们知道,在电子整流器中对电解电容寿命有影响的不仅仅只是环境温度,还有一项容易被忽视而恰恰是非常重要的参数--- 纹波电流(Ripple current)。一般来说,负载功率的大小与电容承担的纹波电流成正比,负载越大,电解充放电越深,电解内氧化膜分解的时候就会发热越厉害,相应的修补时电解液也消耗的越多。况且,在普通电子整流器中,同时有低频充电,高频放电两个频率成份存在(见图、图2),所以,纹波电流而使得电解电容自身发热也应在电解寿命计算中予以考量。
电解电容的自身发热满足下式
△T = I2R/βs (2)
△T---所加纹波电流I时电解自身发热(deg ℃)
I---实际工作纹波电流 (A rms)
β---散热系数 (W/℃ Cm2)
S ---电解电容的表面积 ( CM2 )
R ---电解电容等效阻抗 (ESR Ω)
既然纹波电流与自身发热成平方倍的关系,那么对实际电路纹波电流的测算就至关重要。从数学知识中得知波形计算
合成Irms=√∑(In)2 Arms
按照电解电容的行业规定,电解在额定温度下,加上允许的额定纹波电流,自身的发热{zd0}值△t≤5 deg ℃。
那么加上实际纹波电流 Irms时,电容器自身的发热是
△T=△t*(I/Ir)2 deg ℃ ( 3 )
△t---为额定温度下,加上额定纹波电流时,电容器允许{zd0}温升(deg ℃)
Ir--- 电容器额定纹波电流( Arms)
I --- 为(计算)实际工作纹波电流( Arms)
{zh1}我们要考虑的是不同频率成分纹波电流对电容器的影响,即大多数厂家提供的频率校正系数(Frequency coefficient)。那么电解电容寿命计算的最终表达式为
( TO+△t) (T+△T)/10℃
L=L0 X 2
现在我们以一公司ED33UF/200V,额定寿命8000小时,允许纹波电流195MA/120Hz,在一环境为55℃的110V/60Hz电路中应用作例,予以计算。
1.三角波
I=√t/T *Ip-p/√3
=√2/16.67 *1.92/√3= 384 mA /120Hz
2. 弦波
I=√t/T *Ip-p/√2
=0.368/√2 = 260 mA/ 98 Khz
3. 合成
Irms=√∑(In)2=√(260*0.3) 2+ 384 2
=391.8 mA/120 Hz
4. 发热
△T=△t*(I/Ir)2
=5 * (392/195)2= 20 deg ℃
5.寿命
(TO+△t) (T+△T)/10℃
L=L0 X 2
(105+5) (55+20)/10℃
=8000X 2 =90509.6 h=10.3年
以上是指电路正常工作时的计算方法,必须指出的是电子镇流器的工作状态也直接影响电解电容的寿命和安全。
当灯管品质不良,发生闪电状打滚是电解电容的{dy}杀手,严重的只需2-3小时左右就会使大批电解失效冒顶。第二是电路呈容性或者呈强感性,首先会影响到晶体管的安全切换
(见图3、图4),晶体管损耗加重发热增大,{zh1}以电解严重发热甚至是损坏而表现出来。在这些状况下,电解上要么叠加有很高的单尖锋纹波电流,或者充放电纹波电流变窄变高。第三是电解的安装状态,即电解的引脚弯折,与电解密封圈的密封性能等等都是十分重要的。给电解一个安全的工作状态,合理的设计,兼顾好电子镇流器的效率与稳定性,是我们工程人员须要特别注意的事项。
安阳15618668888