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      5V2A电源适配器输出电容的纹波测试及寿命推算

      2019-07-02

      测试对象:5V2A电源适配器,输出通常是π型滤波电路,如下图,因此对C4(1000uF/10V)的纹波进行专门的测试。

      image.png


      测试方法:

      测试不同负载条件下,流过C4的交流电流的有效值。

      测试仪器:

      示波器:Keysight DSOX3034,350MHz,3.5GSa/s

      电流探头:Cybertek DP6150A,两个档位5A(1V/A),30A(0.1V/A)

      电子负载:Chroma 6312A

      测试结果:

      image.png

      image.png

      image.pngimage.png

      电解电容器的数据手册中纹波电流在100KHz条件下测试的数据是625mA,寿命对应为2000h,如下截图:

      image.png

      纹波电流系数如下:

      image.png

      以我们的实际应用条件,即30%负载来测量,频率为20KHz左右,纹波电流为977mA,估算寿命。参考NCC的寿命计算公式:

      Lx= Lo*2(To-Tx)/10*2 (T o-Tx)/5,其中

      Lx (hrs):计算寿命;Lo (hrs):最大温度时保证的寿命,此处为2000h;

      To ():最大允许环境温度,105℃;Tx ():实际环境温度,实测约51.8℃(测试条件是室温,0.55A实际负载条件,运行2.5h),因为将外壳的底部去掉了,增强了散热,所以该数值取55℃;

      image.png

      To ():额定纹波电流发热温升,取5℃(NCC相关资料说明,对于125℃和大部分105℃的电容器,⊿To=5;对于85℃的电容器,⊿To=10);

      Tx ():实际纹波电流发热温升,⊿Tx=(实际纹波电流/额定纹波电流) 2 *To;

      所以,根据实际测试结果,实际纹波电流为977mA,乘以纹波电流系数0.98,额定纹波电流是625mA,得到

      Lx= Lo*2(To-Tx)/10*2 (T o-T)/5=2000*2(105-55)/10*2 {[1-(977*0.98/625)^2]*5}/5=2000*25*2-1.35

      =2000*12.55=25100hrs,约2.87年。


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