¿Cómo calculo la vida útil de un capacitor electrolítico?

Estoy considerando usar un condensador electrolítico de la serie KZE (de United Chemi-Con), que tiene una vida útil especificada de 5000 horas a 105 °C con corriente de ondulación nominal. Ahora, como ejemplo, suponga que lo estoy usando a temperatura ambiente (25 °C) con la mitad de la corriente de ondulación nominal y la mitad del voltaje de trabajo aplicado. ¿Cuánto tiempo duraría el condensador? En el futuro, ¿cómo lo calcularía?

Su termómetro de pared puede decir 25'C, pero le garantizo que, en funcionamiento, su capacitor está más caliente.
@davidcary, tienes razón. Por lo tanto, supongamos un límite de 470 µF de 25 V que, según la hoja de datos de KZE, tiene una ESR de 0,041 ohmios (@25 °C) y una corriente de ondulación máxima de 1250 mA. Podemos calcular, digamos, una corriente de ondulación de 600 mA, la tapa disipará 14 mW (I ^ 2 * R). Entonces, ¿de dónde se calienta la tapa, ya que es muy pequeña? ¿Me estoy perdiendo de algo?
Por alguna extraña razón, la gente trata de ocultar la mayoría de los condensadores en cajas opacas llenas de otras cosas que generan calor: CPU rápidas, baterías que se descargan rápidamente, transistores que conmutan corrientes intensas, etc. La temperatura de la tapa (y todo lo demás en esa caja) es al menos el producto de la energía térmica total generada por todo lo que hay dentro de esa caja, multiplicado por la resistencia térmica de esa caja. No conozco a nadie que pueda mirar un esquema y adivinar con precisión la temperatura interior real. Según mi experiencia, siempre hace al menos 10 °C más de lo que nadie esperaba.

Respuestas (1)

La regla general utilizada es que la vida útil se duplica por cada 10 °C de reducción de la temperatura de funcionamiento. Esto debe considerarse un límite superior en la vida esperada.

A medida que el capacitor envejece, su capacitancia disminuirá y la ESR aumentará. El aumento de la ESR puede provocar un aumento de la temperatura si se ejecutan altas corrientes de ondulación, lo que a su vez aumenta la tasa de envejecimiento.

También asegúrese de que el aumento de ESR/disminución de la capacitancia durante la vida útil de la tapa sea aceptable. Por ejemplo, asegúrese de que el circuito siga funcionando cuando el límite alcance el -20 % de la capacitancia de referencia, o cualquiera que sea su clasificación de fin de vida útil.

Otros factores también pueden aumentar la tasa de envejecimiento. Por ejemplo, cuanto mayor sea el flujo de aire sobre la tapa, menor será su expectativa de vida debido a los efectos de la evaporación. Por otro lado, una reducción en la temperatura del flujo de aire puede más que compensar este problema si la tapa se está calentando.

Aquí hay un recurso de UCC sobre la vida útil del capacitor, que explica lo anterior.
¿Tiene una referencia para este efecto de flujo de aire?
@davidcary De hecho, no puedo encontrar la fuente original para eso. Estuve investigando mucho sobre este tema hace un tiempo y apareció en un informe que estaba leyendo. El razonamiento fue que las tapas AL no tienen un sello perfecto y el flujo de aire aumenta la evaporación del electrolito. Creo que se refería a tapas grandes a presión en lugar de tapas de bajo voltaje que generalmente tienen sellos mucho mejores.
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