طول عمر خازن الکترولیت

در صنعت برق و الکترونیک خازن ها یک عنصر مهم به حساب می آیند؛ خازن یک قطعه الکترونیکی است که برای ذخیره‌سازی بار الکتریکی استفاده می‌شود و از دو صفحه فلزی تشکیل شده است که به‌وسیله یک لایه عایق از یکدیگر جدا شده‌اند. بار الکتریکی در دو صفحه فلزی خازن ذخیره می‌شود و ظرفیت خازن به میزان این بار الکتریکی بستگی دارد. برای مثال، در مدارهای فلیپ‌فلاپ، خازن برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده می‌شود و در مدارهای فیلتر، خازن برای جداسازی سیگنال‌های فرکانس بالا و پایین از یکدیگر استفاده می‌شود.

خازن های الکترولیتی جز قطعات اساسی منابع تغذیه AC-DC هستند. آنها حاصل ضرب ولتاژ در ظرفیت بالا (CV) و مقاومت سری معادل کم (ESR) را در ابعاد کم حجم فراهم می کنند که به جرات می‌توان گفت هیچ المان دیگری وجود ندارد که بتواند این کار را با صرفه انجام دهد.

عمر مفید این خازن های الکترولیتی به طور فزاینده‌ای یک پارامتر کلیدی در منابع تغذیه خصوصا منابع تغذیه سوییچینگ است. تقاضای چگالی برق در حال افزایش و خازن های الکترولیتی تنها المانی در منابع تغذیه هستند که فرسوده می‌شوند. بنابراین، نوع خازن الکترولیتی استفاده شده در طراحی، عمر مفید منبع تغذیه را تعیین می‌کند. توپولوژی و ریپل جریان اعمال شده، طراحی PCB، طول عمر خازن، ریتینگ درجه حرارت خازن و اثر گرمایش محیط از یک محصول به محصول دیگر متفاوت است. همچنین ممکن است در شرایط ورودی کم و زیاد خط تغییر کنند. اثرات گرمایش خارجی می‌تواند بیشتر از اثرات گرمایش داخلی موثر باشد، به خصوص در طراحی های فشرده امروزی.

L=طول عمر تخمینی براساس ساعت

L0=طول عمر در دمای نامی براساس ساعت

Tmax=دمای نامی براساس درجه سانتی گراد

Ta=دمای محیط براساس درجه سانتی گراد

ریپل جریان و فرکانس عملیاتی

همینطور که دمای محیط و اثرات گرمایش محلی بر طول عمر خازن اثر می‌گذارند ، ریپل جریان اعمال شده، هسته خازن را بیشتر گرم می کند. فرآیندهای سوئیچینگ و اصلاح در بخش ورودی و خروجی منبع تغذیه، جریان های ریپل دار تولید می‌کند. که این جریان ها باعث اتلاف توان در خازن الکترولیتی می‌شوند.

مقدار و فرکانس این جریان های دارای ریپل به توپولوژی طراحی شده تا حد زیادی بستگی دارد و از هر طراحی به طراحی دیگر متفاوت است. توان تلف شده در خازن با استفاده از میزان موثر یا RMS جریان دارای ریپل و ESR یا مقاومت سری خازن در فرکانس عملکردش تعیین می شود.

مزیت سیستم های خنک کننده

منبع تغذیه محصور شده با فن های خنک کننده خاص خود، در صورت استفاده صحیح، کمتر در معرض پایان طول عمر خازن های الکترولیتی خود هستند.

جدول زیر عمر تخمینی خازن ها را با طول عمر نامی ۲۰۰۰ و ۵۰۰۰ ساعت که توسط سازنده مشخص شده است را در دماهای مختلف نشان می دهد. هنگام تبدیل ساعات کار به سالهای عملکرد فرض بر این بوده که منبع تغذیه دائم درحال کار است. تجهیزاتی با مشخصات نیازی کمتر، مانند هشت تا ده ساعت در روز، پنج روز در هفته که کار می کنند؛ طبیعتا از جدول پایین طول عمر مفید بیشتری دارند.

متغیرهای دیگر که ممکن است طول عمر در کاربردهای مختلف را اثر بگذارد

تولیدکنندگان منبع تغذیه (معمولا به غیر از چینی ها!) برای اطمینان از کافی بودن طول عمر محصول، قوانینی برای کاهش درجه بندی طراحی اعمال می کنند. طول عمر خازن، به ویژه در محیط های همرفت یا خنک کننده طبیعی ، باید بیشتر براساس نصب خاص ارزیابی شود. اندازه گیری جریان های دارای ریپل اعمال شده به صورت دائمی عملی نیست، اما اندازه گیری دمای عملیاتی موثر نشان دهنده عمر مفید است. درصورتی که شما دارای یک شرکت هستین، اپراتورها می‌توانند دمای مورد را اندازه گیری کرده و معادله آرنیوس و مشخصات ساعت عملکرد را برای محاسبه دقیق طول عمر استفاده کنند.