陶瓷電容器的替代方案，固態(tài)鉭電容介紹

陶瓷電容器沒有固有的磨損機制，高介電 2 類電容器 (X7R) 在使用過程中會由于施加電壓和老化而損失超過 85% 的電容，但即便如此，它們也不會發(fā)生災難性的故障。陶瓷電容器非常有用，除非需要大于微法拉區(qū)域的值，因此對于體去耦應用，需要其他類型。在這里，我們看看替代方案。

固態(tài)鉭電容

固態(tài)鉭電容器廣泛用于電子產(chǎn)品中，并且非常有用，因為它們在普通 SMT 封裝中具有高電容和 75 VDC 的中等高額定電壓。鉭電容器本身沒有磨損機制，但它們確實具有可能的災難性故障機制。當承受高浪涌電壓或電流時，鉭電容器可能會因短路而失效。根據(jù)源阻抗的不同，這可能會導致電路板上的鉭電容器燒毀，可能會帶走電路板。

在過去的 50 年中，100% 預防這個問題已經(jīng)逃脫了電容器制造商的關(guān)注，然而，過去 20 年的測試表明，雖然現(xiàn)在這不是一個問題，但問題仍然存在 。

舊的 1960 年代軍事/美國宇航局的指導方針是，需要將每伏特約 3 Ω 的電阻器與任何用于太空飛行等超可靠應用的鉭電容器串聯(lián)。最近，該指南已修改為每伏特約 1 Ω 或通過限制電路電流。然而，這首先打敗了使用鉭電容器的主要原因之一——用于電源線濾波的低等效串聯(lián)電阻 (ESR)。因此，我從未見過有人在實際的“商業(yè)”實踐中這樣做。取而代之的是，已通過設(shè)計充分降額或限制浪涌 。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在高浪涌位置不使用鉭電容器并將工作電壓降低至少 50% 會產(chǎn)生非常可靠的使用場景。

換句話說，不要在熱插拔 PCB 卡的輸入側(cè)使用鉭，因為您知道電壓和電流浪涌會很高。另一方面，在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出上使用通常很好，因為相對較慢且可能受電流限制的開啟行為限制了最大可能的電壓/電流浪涌。一個警告可能是非隔離升壓轉(zhuǎn)換器，因此請仔細考慮您的確切電路配置。

為了減輕短路電容器的災難性，制造商設(shè)計了包含在某些類型的鉭電容器中的熔斷器，對于高可靠性應用，他們使用浪涌電流測試來驗證電容器批次甚至單個單元的質(zhì)量。

在電壓/電流浪涌受到限制的其他應用中，例如在慢速控制環(huán)路的頻率整形網(wǎng)絡(luò)中使用鉭，其中通常有一個 100 到 1000 歐姆的大串聯(lián)電阻來形成極/零對，可能的浪涌自然被限制在一個非常低的值。在這些情況下，使用更高的工作電壓與降額電壓的比率是可能的，并且具有高可靠性。

與所有“大值”電容器一樣，鉭往往會用于開關(guān)電源平滑濾波器應用。在這些應用中，均方根 (RMS) 紋波電流可能很大，并且由于與陶瓷電容器相比，鉭電容器的 ESR 更高，因此存在因自熱而損壞電容器的真正危險。請務(wù)必在這些應用中使用額定為 RMS 電流的鉭，并根據(jù)行業(yè)或您的內(nèi)部要求進行降額 。

請注意，最大額定電壓和允許的 RMS 紋波電流通常會隨著外殼溫度的升高而降低。還可能存在 RMS 紋波電流和/或紋波電壓隨頻率降額，因此請務(wù)必仔細查找并研究詳細的數(shù)據(jù)表。

大多數(shù)常見的商用鉭電容器的額定最高外殼工作溫度為 85 o C。更高溫度的變體可高達 230 o C。

在過去的幾十年里，各種聚合物和其他材料越來越多地用于制造鉭型電容器。這些類型在某些可靠性方面可能更好，例如更好地抵抗浪涌電壓故障和/或開路條件下的故障。在使用此類組件時，一些公司甚至允許更高的工作電壓與額定電壓的比率。在使用這些“較新”的鉭元件時，請務(wù)必查看貴公司的政策或制造商的應用說明。

最后，模制鉭電容器通常非常耐潮，盡管當您將最大電容與外殼尺寸相比較時，您會開始看到濕度敏感度水平上升，這是現(xiàn)代高溫無鉛焊接的一個非常重要的問題過程。

我見過的鉭電容器唯一普遍存在的可靠性問題是在全球供應短缺的情況下。在這些情況下，假冒電容器的流行率大大增加。避免這些問題的唯一安全避難所是堅持使用制造商認證的分銷商和供應鏈。

一般來說，固態(tài)鉭電容器是最可靠的電解類型。它們具有可預測的性能、出色的低溫性能、較長的儲存壽命，并且在正確使用的情況下具有較長的使用壽命。