Erwartete Lebensdauer bei Aluminium-Elektrolyt- und Aluminium-PolymerKondensatoren
Die Lebensdauer eines Kondensators ist von vielen Faktoren abhängig. Einer davon ist die Temperatur bzw. thermische Belastung, da diese Maßgeblich dafür verantwortlich ist, dass innere Strukturen über die Dauer altern und die elektrischen Eigenschaften sich verschlechtern. Dadurch entsteht ein erhöhter Leckstrom, der ESR wird größer und dies führt wiederum zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur. Der Grund für die Temperaturerhöhung ist die Verlustleistung, die durch den ESR erzeugt wird. Werden diese Grenzen nicht ausgereizt, kann durch eine niedrigere Temperaturbelastung im Bauteilinneren eine hohe Lebenserwartung erzielt werden. Dazu dienen die folgenden zwei Formeln. Bei klassischen Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyt verdoppelt sich die zu erwartende Lebensdauer, wenn die Temperatur am Bauteil um 10°C verringert wird (2). Bei AluminiumPolymer-Kondensatoren verzehnfacht sich die Lebensdauer, wenn die Temperatur am Bauteil um 20°C verringert wird (siehe Abbildung).
Um dies besser zu verdeutlichen, sind die berechneten Lebensdauerwerte in Tabelle 1 mit einigen Beispiel-Temperaturwerten dargestellt. Hier wird die maximal spezifizierte Bauteiltemperatur zum Vergleich von AluminiumElektrolyt- und Aluminium-Polymer-Kondensatoren verwendet.
Die Anwendungstemperatur wird in den Formeln (1) und (2) als Umgebungstemperatur Ta definiert. Die Stundenangabe bei 105 °C in den beiden folgenden Spalten für das Aluminiumpolymer und den Aluminium-Elektrolytkondensator ist die nominelle Lebensdauer des Bauteils LNOM. Diese bezieht sich auf die maximal spezifizierte Bauteiltemperatur und wird als T0 definiert. Die restlichen Stundenangaben sind die jeweils berechnetete Lebensdauer LX anhand der Formeln (1) und (2). In der ersten Aluminium-Polymer-Kondensator-Spalte ist bei 65 °C Umgebungstemperatur die berechnete Lebensdauerangabe 200.000 h zu sehen. Dies sind umgerechnet 22 Jahre. Die typische maximale erwartete Lebensdauer variiert von Hersteller zu Hersteller und liegt im Bereich zwischen 13 und 15 Jahre. Außerdem wird in dieser Tabelle deutlich, bei welcher Umgebungstemperatur Aluminium-Polymer-Kondensatoren ihren Vorteil in der Lebensdauer haben. Ist die spezifizierte Bauteiltemperatur für Aluminium-Elektrolyt- und Aluminium-Polymer-Kondensatoren gleich (z.B. 2000 h bei 105 °C), ist schon bei nur 95 °C Umgebungstemperatur zu erkennen, dass der Aluminium-Polymer-Kondensator eine deutlich höhere Lebensdauer besitzt. Lediglich bei Aluminium Elektrolytkondensatoren mit einer hohen spezifizierten Lebensdauer bei der maximal spezifizierten Bauteiltemperatur tritt der Schnittpunkt wann der Aluminium-Polymer-Kondensator eine höhere Lebensdauer hat später ein. Diesen Schnittpunkt wird es früher oder später aber immer geben (siehe Diagramm). Die Stundenangabe im folgenden Diagramm bezieht sich immer auf die nominale Lebensdauerangabe des Bauteils.
Quelle: Erwartete Lebensdauer Aluminium-Elektrolyt- und Aluminium-Polymer-Kondensatoren (we-online.com)