如何以小时为单位测量电容器的寿命

Question

我正在查看我的主板的营销信息，并注意到关于他们的Nichicon 12K Black Caps使用寿命的奇怪声明。

“至尊12K黑色电容，寿命至少12000小时[重点补充]。相比高端主板上其他同类产品只有10000小时左右的寿命，华擎采用了Nichicon 12K黑色电容，寿命延长20%，提供更多稳定性和可靠性。”

来源

12,000 小时 = 500 天 = 1.37 年。

这并不意味着 PC 的总开机时间预计不到一年半，对吗？这当然不会是我在营销材料中突出强调的内容。

Answer 1

我不是这方面的专家，但请查看可用信息。

1. 寿命与温度有关。

lifeactual = lifebase × 温度系数 × 电压系数 × 电流系数

lifeactual是工作温度、电压和电流下的预期寿命。

lifebase是在额定温度、电压和电流温度下的预期寿命系数：对于铝 e-caps 和薄膜电容器，温度降低 10oC 会导致预期寿命增加一倍。所以温度系数是 2**(0.1*(Tm?Tc)) 。其中Tm 是额定温度，Tc是工作温度。

voltageFactor是由于工作电压低于最大额定电压而导致的降额。根据 United Chemi-Con 的说法，电压对铝 e-cap 寿命的影响远小于温度（除非电压超过额定最大值）

currentFactor是由于工作电流低于最大额定电流而导致的降额。与薄膜电容器相比，电流对 Al e-caps 的影响更显着，因为它们具有更高的等效串联电阻 (ESR)。ESR 造成的功率损耗将等于 I2capRESR，所有这些功率损耗都会导致自热，从而影响使用寿命。

2. 它与电压和电流有关。

用降额计算电解电容器的寿命

因此，基于它，您可以将寿命成倍增加（4x - 8x）

并避免过热。Cool PC - 长寿的 PC。

但实际上，电容器是最濒临死亡的组件之一。

Answer 2

这是一种营销尝试，由于过分简化工程问题而失败，直到它实际上意味着与应有的含义相反。而这个问题在互联网上到处都是......

正如其他人所解释的，电容器寿命取决于温度。我随机选择了一份数据表（Nichicon R5），这是“耐力”规格：

Test condition      105°C, rated voltage 2000Hrs.
Capacitance change  Within ±20% of initial value before test
tan ?               150% or less than the initial specified value
ESR                 150% or less than the initial specified value
Leakage current     Less than or equal to the initial specified value

这意味着制造商保证在特定温度下经过数小时后，重要规格（电容和 ESR）不会分别下降超过 -20% 和 +50%。

这并不意味着盖子会弹出或完全停止工作，它只是退化了。如果应用不需要电容器的全部性能，那么它可以正常工作更长的时间。对于 PC 主板而言，情况并非如此，CPU VRM 需要高性能上限，尤其是由于涉及巨大的纹波电流而导致的超低 ESR。ESR 是等效串联电阻，它会随着电容器老化或电解液变干而增加，这会使电容器发热更多（由于电阻损耗）并且在其电源电压平滑作用方面表现更差。

这与众所周知的“电容器瘟疫”不同，后者是由错误的电解质配方引起的。在这种情况下，电容器不符合其使用寿命规格，它们是不再生产的有缺陷的产品。

现在，在 105°C 下可使用 12,000 小时的铝聚合物盖是质量非常好的组件，其中一些是最好的。通常你会得到 2000 小时 105°C 的上限，所以 Asrock 销售的是一种愚蠢营销的好产品。

然而，这根本没有关系。使用 Tim 发布的 Illinois Capacitors 的寿命估算，在 60°C（这对于主板来说已经很热了，是时候清理灰尘了！）聚合物 2000h/105°C 上限已经可以使用 40 年，而 12000h 上限将持续两个世纪。温度影响很大！

所以，是的，12,000 小时的上限是一个很好的接触，但它们有点奢侈。当计算机过时并更换时，2000 小时 105°C 的盖子仍然可以正常工作。特别是因为我使用的 60°C 温度非常悲观，除非您 24/7 全天候运行高 CPU 负载并且气流很糟糕，否则盖子应该比这冷得多。所以，这里没有计划的过时。

被指控为“计划过时”和模具的盖子通常是消费电子电源内部的盖子，紧邻一个非常热的低气流散热器，它们接近最大规格，而不是聚合物盖子而是更易受热影响的低 Z 铝电解液。如果制造商在那里放一个 crapxon 品牌的 85°C 额定上限，是的，它会很快“计划报废”。还有一个朋友的AV接收器中HDMI板上的盖子，所有85°C的盖子都在一个没有风扇和没有气流的大热CPU旁边，这个接收器因此而闻名，所有的盖子总是会死。不过，这更像是设计错误或过度削减成本，而不是计划中的报废。

Answer 3

这实际上取决于电容器的类型，涉及的因素很多。

最大
额定温度环境温度 额定电压（伏特 DC）
施加电压（伏特 DC）
额定纹波电流（毫安/安）
施加的纹波电流（毫安/安）
部分额定纹波（百分比）

每种类型的电容器的测量方法都不同。

（径向 / SMD / 卡入式）

(聚合物型电容器)

(超级电容器)

(轴向铝电解电容器)

（薄膜电容器） 工作条件对薄膜电容器寿命的影响与铝电解电容器类似。与铝电解电容器相比，电压降额对寿命的影响更大。

(陶瓷电容器)

“工业设计和经济学中的计划报废或内置报废是一种计划或设计产品的政策，其使用寿命人为有限，因此在一定时期后它将变得过时（即过时或不再实用）时间。该策略背后的基本原理是通过减少重复购买之间的时间（称为“缩短更换周期”）来产生长期销量。

该公司宣传的 12,000 小时评级可能只是计划报废或内置报废的情况。

我想责怪设计工程师，但我确信这甚至不是他们的错。公司似乎对这种行为不再感到羞耻，在我看来，宣传您本质上是“缩短更换周期”的商业计划似乎不是一个好的商业计划。

参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Planned_obsolescence

方程式取自 illinoiscapacitors.com，您还可以在其中找到上述方程式的精美计算器。 http://www.illinoiscapacitor.com/tech-center/life-calculators.aspx