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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)二者的環(huán)境溫度是一樣的，而這個(gè)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(gè)LED燈具的發(fā)熱和散熱的情況是不一樣的，那么我們?cè)趺茨軌蛑榔渲械沫h(huán)境溫度呢？因?yàn)槲覀冎涝谑须姷慕涣麟娋W(wǎng)上，經(jīng)常會(huì)由于雷擊而產(chǎn)生瞬間的高壓浪涌，雖然在大電網(wǎng)上對(duì)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(huì)有漏網(wǎng)之魚(yú)漏到居民家里。對(duì)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(xiǎn)絲，和過(guò)壓保護(hù)電阻，通常稱為壓敏電阻，來(lái)保護(hù)后面的元器件，否則再長(zhǎng)壽命的電解電容也會(huì)被浪涌電壓所擊穿。
電解電容在選用電解電容時(shí)，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(duì)于220V經(jīng)過(guò)橋式整流以后其直流電壓會(huì)高達(dá)300V,但在選用電解電容時(shí)至少選用450V耐壓的電解電容。如果計(jì)算出來(lái)需要10uF,最好選用20uF.這些措施也都可以延長(zhǎng)電解電容的壽命。因?yàn)橛捎陔娙莸牡刃щ娮韬图y波電流會(huì)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(shí)，要延長(zhǎng)電解電容的壽命，方法很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗膲劢K正寢主要是因?yàn)橐后w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(zhǎng)了，現(xiàn)在知道了電解電容在實(shí)際的LED燈具中的工作環(huán)境溫度，就可以很容易計(jì)算出它的實(shí)際壽命了。
電解電容我們?cè)谙旅娴谋碇辛谐隽藥追N常用的電解電容的實(shí)際壽命常常聽(tīng)說(shuō)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?yàn)殡娊怆娙輭勖?，這些說(shuō)法也有一定道理。因?yàn)槭忻嫔铣涑庵罅康亩虊勖土拥碾娊怆娙?，再加上現(xiàn)在都在拼價(jià)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(shí)獲取高耐壓和高容量，業(yè)界常見(jiàn)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(kāi)關(guān)電源中作輸入輸出濾波，儲(chǔ)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(jì)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(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂，但同時(shí)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(jì)上的限制因素，隨時(shí)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(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)失效，通常沿著一層或兩層介質(zhì)層貫穿整個(gè)電容的中部。大多數(shù)的解決方案是將多個(gè)電容器通過(guò)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(fèi)較多成本，并會(huì)產(chǎn)生可靠性問(wèn)題。另外的解決方案使用特殊電介質(zhì)配方，但同時(shí)以犧牲介電常數(shù)作為代價(jià)，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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的制造流程。壓力緩沖層加在機(jī)械應(yīng)力最大的一個(gè)或多個(gè)部位，從而緩解由于壓電形變而帶來(lái)的機(jī)械應(yīng)力。
電解電容依據(jù)目前為止的實(shí)驗(yàn)，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(lái)的機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)通過(guò)FlexiCap柔性端頭技術(shù)釋放端頭上的機(jī)械應(yīng)力，這樣我們就不需要將多個(gè)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(dòng)化貼裝。隨著LED驅(qū)動(dòng)電路板溫度的提升，雙極型器件的有效工作范圍會(huì)迅速縮小，這樣會(huì)導(dǎo)致器件在溫度上升時(shí)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(zhǎng)于雙極型器件。如果設(shè)計(jì)的LED燈具功率不是很高，建議使用集成了MOSFET的LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，因?yàn)檫@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(guò)熱關(guān)斷功能，在MOSFET過(guò)熱時(shí)會(huì)自動(dòng)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(duì)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(zhǎng)電解電容壽命的目的，例如選用105度壽命為8000小時(shí)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(shí)，在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時(shí)，在75度環(huán)境下工作壽命為64000小時(shí)，假如實(shí)際工作溫度更低，那么壽命會(huì)更長(zhǎng)！由此看來(lái)，只要選用高品質(zhì)的電解電容對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的壽命是沒(méi)有什么影響的！還有的支持者認(rèn)為由無(wú)電解電容帶來(lái)的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍會(huì)對(duì)某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波也會(huì)導(dǎo)致一些數(shù)碼像機(jī)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(guò)反對(duì)者則認(rèn)為電解電容會(huì)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(huì)減少，從而影響LED燈具的壽命?？梢杂酶吣蛪禾沾呻娙輥?lái)代替
電解電容從而提升可靠性，有的人在設(shè)計(jì)兩級(jí)電路的時(shí)候，在輸出采用了一個(gè)400V的電解電容，這會(huì)嚴(yán)重影響電路的可靠性，建議采用單級(jí)電路用陶瓷電容就可以了。而對(duì)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(lái)說(shuō)，不建議采用電解電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。這是因?yàn)槲覀儸F(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(méi)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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