電解電容的失效原因和解決方案有哪些
電解電容的失效原因和解決方案有哪些
電解電容很多燈具里L(fēng)ED和電解電容是放在同樣的外殼里，簡單來說二者的環(huán)境溫度是一樣的，而這個環(huán)境溫度主要是由LED和電源的發(fā)熱和散熱平衡以后決定的。而且每個LED燈具的發(fā)熱和散熱的情況是不一樣的，那么我們怎么能夠知道其中的環(huán)境溫度呢？因為我們知道在市電的交流電網(wǎng)上，經(jīng)常會由于雷擊而產(chǎn)生瞬間的高壓浪涌，雖然在大電網(wǎng)上對于雷擊已經(jīng)做了很多防雷避雷措施，但是仍然不可避免會有漏網(wǎng)之魚漏到居民家里。對于LED燈具如果是由市電供電的，那么在燈具的電源里面一定要在市電輸入端加上防浪涌的措施，其中包括保險絲，和過壓保護(hù)電阻，通常稱為壓敏電阻，來保護(hù)后面的元器件，否則再長壽命的電解電容也會被浪涌電壓所擊穿。
電解電容在選用電解電容時，除了要選用確保質(zhì)量的品牌電解電容以外，還要在電壓和容量上留有余量。例如對于220V經(jīng)過橋式整流以后其直流電壓會高達(dá)300V,但在選用電解電容時至少選用450V耐壓的電解電容。如果計算出來需要10uF,最好選用20uF.這些措施也都可以延長電解電容的壽命。因為由于電容的等效電阻和紋波電流會使其內(nèi)部的溫度高于環(huán)境溫度，所以留有余地是必須的。其實，要延長電解電容的壽命，方法很簡單，因為它的壽終正寢主要是因為液體的電解液蒸發(fā)的結(jié)果，如果改善其密封性，不讓它蒸發(fā)，它的壽命也自然就延長了，現(xiàn)在知道了電解電容在實際的LED燈具中的工作環(huán)境溫度，就可以很容易計算出它的實際壽命了。
電解電容我們在下面的表中列出了幾種常用的電解電容的實際壽命常常聽說現(xiàn)在LED燈具之所以壽命短主要是電源的壽命短，而電源之所以壽命短是因為電解電容壽命短，這些說法也有一定道理。因為市面上充斥著大量的短壽命低劣的電解電容，再加上現(xiàn)在都在拼價錢，所以一些廠家不顧質(zhì)量而去采用這些低劣的短壽命電解電容，結(jié)果就得出了上述結(jié)論。為了同時獲取高耐壓和高容量，業(yè)界常見的做法是依據(jù)一些應(yīng)用需要高耐壓、高容量的電容器，例如在開關(guān)電源中作輸入輸出濾波，儲能，尖峰吸收，DC-DC轉(zhuǎn)換，直流阻隔，電壓倍乘等等，此外，在一些應(yīng)用中，尺寸和重量非常重要，需要小體積的電子元器件。
電解電容失效模式?jīng)Q定了設(shè)計上的局限，而多種失效模式的存在也限制了中、高耐壓電容器的容值提升。有些失效模式是外在的，如機械應(yīng)力或熱應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂，但同時我們也需要深入探討內(nèi)在失效模式，這在制造商的管控范圍之內(nèi)。多層陶瓷電容器在設(shè)計上的限制因素，隨時代的不同而發(fā)生著變化。早期多層陶瓷電容器面臨的主要限制因素，是電介質(zhì)材料本身的點缺陷和雜質(zhì)，這些因素影響了材料的質(zhì)量和純度，如圖1,從而限制了電容器內(nèi)部層數(shù)的上限和每層厚度的最小值。
電解電容隨著電介質(zhì)材料本身質(zhì)量的提高和操作流程的改進(jìn)，限制因素轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊橘|(zhì)材料本身的強度，而該因素一旦得到了解決，我們本可以預(yù)期制造出更大更厚的電容器，而不必?fù)?dān)心產(chǎn)生介質(zhì)擊穿或點失效，通常沿著一層或兩層介質(zhì)層貫穿整個電容的中部。大多數(shù)的解決方案是將多個電容器通過添加引腳進(jìn)行疊加，從而在給定尺寸下提高容值，但這需要消耗大量人力，花費較多成本，并會產(chǎn)生可靠性問題。另外的解決方案使用特殊電介質(zhì)配方，但同時以犧牲介電常數(shù)作為代價，并影響最終可獲得的容值大小。壓力緩沖層使用現(xiàn)成的材料系統(tǒng)組合，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的制造流程。壓力緩沖層加在機械應(yīng)力最大的一個或多個部位，從而緩解由于壓電形變而帶來的機械應(yīng)力。
電解電容依據(jù)目前為止的實驗，壓力緩沖層可以將多層電容器在內(nèi)部分成2段、3段或4段，從而大幅緩解內(nèi)部形變帶來的機械應(yīng)力，同時通過FlexiCap柔性端頭技術(shù)釋放端頭上的機械應(yīng)力，這樣我們就不需要將多個電容器進(jìn)行疊加了，我們也就不需要再給電容器組裝引腳，從而方便標(biāo)準(zhǔn)化的卷帶包裝以及自動化貼裝。隨著LED驅(qū)動電路板溫度的提升，雙極型器件的有效工作范圍會迅速縮小，這樣會導(dǎo)致器件在溫度上升時故障從而影響LED燈具的可靠性，正確的做法是要選用MOSFET器件，MOSFET器件的使用壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于雙極型器件。如果設(shè)計的LED燈具功率不是很高，建議使用集成了MOSFET的LED驅(qū)動器產(chǎn)品，因為這樣做的好處是集成MOSFET的導(dǎo)通電阻少，產(chǎn)生的熱量要比分立的少，另外，就是集成的MOSFET是控制器和FET在一起，一般都有過熱關(guān)斷功能，在MOSFET過熱時會自動關(guān)斷電路達(dá)到保護(hù)LED燈具的目的。
電解電容中到底要不要使用電解電容？目前有支持者也有反對者，支持者認(rèn)為如果可以將電路板溫度控制好，依次達(dá)成延長電解電容壽命的目的，例如選用105度壽命為8000小時的高溫電解電容，
電解電容根據(jù)通行的電解電容壽命估算公式“溫度每降低10度，壽命增加一倍”,那么它在95度環(huán)境下工作壽命為16000小時，在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時，在75度環(huán)境下工作壽命為64000小時，假如實際工作溫度更低，那么壽命會更長！由此看來，只要選用高品質(zhì)的電解電容對驅(qū)動電源的壽命是沒有什么影響的！還有的支持者認(rèn)為由無電解電容帶來的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍會對某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波也會導(dǎo)致一些數(shù)碼像機設(shè)備出現(xiàn)差頻閃爍的亮暗柵格。
電解電容還是需要電解電容的。不過反對者則認(rèn)為電解電容會自然老化，另外，LED燈具的溫度極難控制，所以電解電容的壽命必然會減少，從而影響LED燈具的壽命?？梢杂酶吣蛪禾沾呻娙輥泶?strong>
電解電容從而提升可靠性，有的人在設(shè)計兩級電路的時候，在輸出采用了一個400V的電解電容，這會嚴(yán)重影響電路的可靠性，建議采用單級電路用陶瓷電容就可以了。而對于不太關(guān)注調(diào)光功能、高溫環(huán)境及需要高可靠性的工業(yè)應(yīng)用來說，不建議采用電解電容進(jìn)行設(shè)計。這是因為我們現(xiàn)在常用的電解電容都是采用液態(tài)電解液的電解電容，如果電解液干了，電容量當(dāng)然就沒有了。溫度越高，電解液就越容易蒸發(fā)，所以電解電容的壽命指標(biāo)必須注明是在什么環(huán)境溫度下的壽命。
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