电解电容退化的原因

2022年6月22日

节奏PCB解决方案

关键的外卖

大多数电解电容退化导致一种常见的失效模式:电解液汽化或泄漏。
为防止关键电路中的电解电容退化，应定期计划维护、更换或更换电解电容。
电容的使用寿命在电解电容数据表中给出，在标称电压、标称电流、上限类温度(对电容变化设置了规定的限制)、tan ẟ和泄漏电流下。

电解液泄漏是电解电容器的主要失效形式之一

在1999年至2007年期间，出现了一场“电容瘟疫”，导致电解电容过早退化的比率更高。这个特殊问题的原因是电解质配方不正确，但在电解电容器中还有其他几种可能的失效模式。电容失效模式在PCB中引入问题，可能对整个电路有害。

由于过去的挑战与电解电容退化，买家现在格外谨慎的耐久性和寿命电解电容器，因为它们是许多电路设计中必不可少的元素。重要的是，设计者了解是什么原因导致电解电容退化。

电解液泄漏导致电解电容退化

当电解电容失效时，可能是由于短路、电路损坏，甚至是爆炸。大多数电解电容的退化是由一种常见的失效模式引起的:电解液的蒸发或泄漏。

高的工作温度是电解泄漏或蒸发的催化剂，导致电容的降低和等效串联电阻(ESR)的增加。随着ESR的增加，电解电容的自热增强，且随着纹波电流的加入，自热加速。过度加热形成的局部热点会加速老化和磨损失效模式，最终导致电解电容降解。在最坏的情况下，自热发展的电解电容内部的气体，随后爆炸的电解电容通过通风口。

电解电容失效的其他原因

电解液泄漏并不是电解电容器的唯一失效形式。电解电容器的其他失效模式见下表。

失效模式	原因
电容下降或损耗因子(tan ẟ)上升	密封的化学恶化导致电解液的逐渐汽化。这种失效模式降低电容，增加损耗因子或tan ẟ
短路	电解电容器中氧化层的介电击穿形成短路。这种故障模式可能是由于工作电压、反向电压或纹波电流的过度应用造成的。
开路	施加过大的机械应力或过大的电气参数，如工作电压和纹波电流，会导致电解电容器的接触不良或断路。这种失效模式之前是电容下降和tan ẟ上升。电解电容器的开路故障与外加电压和温度有关。
打开通风	当内部压力过大或自热时，电解电容器中的安全气孔就会打开。这种开式通风口故障是由于过高的施加电压、纹波电流、反向电压和交流电流。
漏电流增加	由于电解电容器的老化和储存，在正常应用下，电解电容器的漏电流会增大。

为了防止在关键电路中由上述故障模式引起的电解电容退化，应定期计划维护、更换或更换电解电容有用的寿命．通常，电解电容器的使用寿命列在其数据表中。然而，外加电压、环境温度、局部加热、反向电压、外加纹波电流和工作频率对电解电容器的使用寿命有显著影响。理解电解电容器的寿命在操作条件下，有利于电路设计和电路维护。