原创 电解电容寿命与校核

  最近看EDN的博文很有感想，决定按照一些论题进行补充和论述。
NI_LABIEW 兄抛的砖头
  细节之一的就是电容使用问题，包括去耦电容和芯片的接法上可以看到最短的距离和良好的地平面设计，这是保证信号干净的前提，注重去耦问题对于存在干扰的场合是第一细节性问题。其次是电解电容绝不放在有热的位置，很久以前在看别人的设计时在理解为什么7805输入输出挨着的都是104的独石电容或CBB电容，之后才是电解电容，实际上就是为了防止7805本身产生的热直接“烘烤”电解电容。理解的更细一些发现电解电容的寿命与温度有直接的关系，既温度每升高10℃电解电容寿命减半的“阿乌原则”，EX-375确实也是这样考虑的，同理我们在应用LM1117类的东西时也应考虑1117的散热问题影响，甚者不应该忽视发热件对于电容寿命的影响问题。
  就上面一段话来说，滤波偶已经分析过了，可参考谈谈旁路和去藕电容-原理部分
  然后就是电解电容的寿命问题，首先进行补充。
  模块的工作时间按照不同的部分是不同的，比如在电源线上的电容由于24小时连续工作，只要车在使用，始终有电池供应，因此寿命需求就非常长。
  Hours1=10×365×24 = 87600小时
  电容在部分有功能的电路的工作时间比如设计考虑每天8小时，则核算为：
  Hours2=10×365×8 = 29200小时
  以上两种估计是很粗略的设计，一般核实汽车的工作时间，牵涉到温度的寿命还需要加权来计算，比如极端低温5%，极端高温5%，正常温度70%，一般高温10%，一般低温10%。具体的按照规范来操作（比如TPMS的电池电量核算）。
  因此我们需要去估算电容的寿命，需要注意的是，这个估算是基于电容在长期疲劳工作后电容下降至一定范围内进行的，因此即使通过了时间的限制，在电源线上也需要做一些备份，比如在电源线上需要至少使用2个电解电容才能保证模块有Bulk电容。
  电解电容的寿命最基本的可按照阿列纽斯理论来估算电容寿命，其公式是说，电容工作没下降 10 度，其寿命增加一倍，反过来也就是电容温度升高 10 度，电容寿命减小一倍.
  以下为通用设计中使用道德参数
  电容工作寿命，即设计寿命，我们需要确认电容的工作寿命。
  电容的实际工作时候的温度，也即以上计算出来的电容中心点温度。
  电容的实际工作电压，实际电压工作时的电压。
  电容在最大温度时的寿命，这个值由Datasheet中给出。
  电容的最大工作温度，由Datasheet上给出电容的最大温度值
  电容最大工作电压：由Datasheet上给出电容的最大电压值
  1.Illinois Capacitor的计算方法：
 
  2.Hitachi AIC Inc的计算方法：
 
  L = L0 × 2(Tm –T)/10 × (Vm/V)2.5
  L0  电容在最大温度时的寿命
  T   电容的实际工作时候的温度
  Vm： 电容最大工作电压
  V ：电容的实际工作电压
  3.NICHICON寿命计算方法（额定电压下）
 
 4.NIPPON寿命计算方法
 
 5.Panasonic电容寿命计算方法
  
  其他电解电容的生产厂商，Panasonic，Vishey等需要找到再补充。
  根据实际的情况，电容的寿命和温度有非常大的相关，和电压有一定的关系。且电池电压往往工作在一个宽泛的条件下9～16V（汽车正常工作的8小时内），而汽车不启动的时候由于汽车电池的不同，电压在剩余的16小时内也需要确认。由于以上的影响，想要精确的计算电容寿命的模块厂家和整车厂偶暂时还没遇到。
  有几条原则还是需要注意的：
1.随着工艺的发展，直插电容在现有的汽车电子中越来越少了，但是在某些高压下还是存在的（混合动力）。贴片的电容固有的焊接点小的问题，在汽车振动的时候容易遇到问题。

  在极端情况下，电容周围温度较高，板子安装位置使得电容并不是向下的（可能是侧边安装），加上振动可能是的电容脱焊掉下来。
2.由于铝电解电容的容值变化大，寿命变化大，ESR在低温下剧增等问题，建议不要在LDO后或者类似滤波的情况下使用电解电容，在电压温度不高的条件下采用胆电容，如果高压下，成本允许可使用薄膜电容（一般太贵没人用）。
3.汽车电子中一般使用2000小时以上的电容，设计时需粗略估算，特别是额定电压，一方面的考虑是寿命原因（电压越高，其降压后的寿命越长），另一方面也是考虑在大的浪涌电压（Load Dump）时不易损坏。
  基本上覆盖了Ni_Labview兄的论题，在模块中一般考虑用贴片的陶瓷电容作为滤波，而且不可能使用7805，但是在某些设计上还是相通的，由于产量的问题，汽车电子往往在可制造性和生产工艺成本，生产效率上追求要多一些，而且对寿命有着苛刻的要求（不包括国内的车）。
最后再次奉劝兄弟们，让钽电容原理12V的电源线。
参考文档
EDN的Golbal的一片文章不错：
http://www.edn.com/article/CA6588368.html

另外其他参考文献较多：
明天补注