Falha por Corrente de Ripple em Capacitores Eletrolíticos de Alumínio Radiais
Comments(0) SUNTAN TECHNOLOGY COMPANY LIMITED · ALL KINDS OF CAPACITORS
Falha por corrente de ripple em capacitores eletrolíticos ocorre devido ao aquecimento interno causado pela corrente alternada de ripple sobreposta à polarização DC. Esse aquecimento acelera a evaporação do eletrólito, aumenta a deriva de ESR e reduz a capacitância efetiva. Quando o calor interno se combina com temperatura ambiente elevada, a vida útil diminui mais rapidamente do que o previsto apenas pela tensão nominal.
Problema de Confiabilidade em SMPS e Drivers de LED
Capacitores eletrolíticos radiais em estágios de filtragem de saída sofrem estresse contínuo de ripple. Em topologias SMPS acima de 50 kHz, a corrente RMS de ripple pode exceder as condições térmicas previstas no projeto. Em drivers de LED, luminárias fechadas elevam ainda mais a temperatura do núcleo do capacitor.
Sintomas típicos incluem aumento de ESR, queda de capacitância, aumento da tensão de ripple, cintilação de LED e instabilidade de saída. Essas falhas são mecanismos de desgaste térmico, não ruptura dielétrica.
Mecanismo Eletrotérmico do Aquecimento por Ripple
P = Iripple2 × ESR
A corrente de ripple gera calor internamente na estrutura de folha e eletrólito. A dissipação térmica limitada provoca aumento localizado de temperatura. O aquecimento acelera a perda de eletrólito e a degradação da camada de óxido, aumentando ESR e criando um ciclo de realimentação térmica.
Impacto na Vida Útil sob Estresse Combinado
Modelos de aceleração térmica indicam que a vida útil pode ser reduzida pela metade a cada aumento de 10°C. O aquecimento interno causado pelo ripple soma-se à temperatura ambiente, levando o capacitor ao limite de resistência mais rapidamente. Sistemas de operação contínua são os mais afetados.
Critérios de Seleção para Ambientes com Ripple
| Parâmetro | Consideração de Projeto | Impacto na Seleção |
|---|---|---|
| Corrente RMS de Ripple | Medida na frequência de operação | Define nível de estresse térmico |
| Zona Térmica da PCB | Distância de MOSFETs/diodos | Afeta temperatura do núcleo |
| Horas de Operação | Contínua ou intermitente | Define requisito de durabilidade |
| Temperatura Ambiente | Fluxo de ar e invólucro | Fator de aceleração de vida |
Estratégia de Seleção Baseada no Ambiente
A operação confiável requer seleção de capacitores considerando ripple e temperatura combinados, e não apenas a tensão nominal.
Para comparação de especificações sob condições de ripple e temperatura, consulte as especificações oficiais de capacitores eletrolíticos radiais.
