陶瓷電容器的替代方案，固態(tài)鉭電容介紹

陶瓷電容器沒(méi)有固有的磨損機(jī)制，高介電 2 類電容器 (X7R) 在使用過(guò)程中會(huì)由于施加電壓和老化而損失超過(guò) 85% 的電容，但即便如此，它們也不會(huì)發(fā)生災(zāi)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(duì)于體去耦應(yīng)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?yàn)樗鼈冊(cè)谄胀?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(méi)有磨損機(jī)制，但它們確實(shí)具有可能的災(zāi)難性故障機(jī)制。當(dāng)承受高浪涌電壓或電流時(shí)，鉭電容器可能會(huì)因短路而失效。根據(jù)源阻抗的不同，這可能會(huì)導(dǎo)致電路板上的鉭電容器燒毀，可能會(huì)帶走電路板。

在過(guò)去的 50 年中，100% 預(yù)防這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)逃脫了電容器制造商的關(guān)注，然而，過(guò)去 20 年的測(cè)試表明，雖然現(xiàn)在這不是一個(gè)問(wèn)題，但問(wèn)題仍然存在 。

舊的 1960 年代軍事/美國(guó)宇航局的指導(dǎo)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(yīng)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(guò)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(guò)有人在實(shí)際的“商業(yè)”實(shí)踐中這樣做。取而代之的是，已通過(guò)設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生非?？煽康氖褂脠?chǎng)景。

換句話說(shuō)，不要在熱插拔 PCB 卡的輸入側(cè)使用鉭，因?yàn)槟离妷汉碗娏骼擞繒?huì)很高。另一方面，在 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出上使用通常很好，因?yàn)橄鄬?duì)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(gè)警告可能是非隔離升壓轉(zhuǎn)換器，因此請(qǐng)仔細(xì)考慮您的確切電路配置。

為了減輕短路電容器的災(zāi)難性，制造商設(shè)計(jì)了包含在某些類型的鉭電容器中的熔斷器，對(duì)于高可靠性應(yīng)用，他們使用浪涌電流測(cè)試來(lái)驗(yàn)證電容器批次甚至單個(gè)單元的質(zhì)量。

在電壓/電流浪涌受到限制的其他應(yīng)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(gè) 100 到 1000 歐姆的大串聯(lián)電阻來(lái)形成極/零對(duì)，可能的浪涌自然被限制在一個(gè)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(huì)用于開關(guān)電源平滑濾波器應(yīng)用。在這些應(yīng)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(xiǎn)。請(qǐng)務(wù)必在這些應(yīng)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(jìn)行降額 。

請(qǐng)注意，最大額定電壓和允許的 RMS 紋波電流通常會(huì)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(qǐng)務(wù)必仔細(xì)查找并研究詳細(xì)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(dá) 230 o C。

在過(guò)去的幾十年里，各種聚合物和其他材料越來(lái)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(shí)，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(shí)，請(qǐng)務(wù)必查看貴公司的政策或制造商的應(yīng)用說(shuō)明。

最后，模制鉭電容器通常非常耐潮，盡管當(dāng)您將最大電容與外殼尺寸相比較時(shí)，您會(huì)開始看到濕度敏感度水平上升，這是現(xiàn)代高溫?zé)o鉛焊接的一個(gè)非常重要的問(wèn)題過(guò)程。

我見過(guò)的鉭電容器唯一普遍存在的可靠性問(wèn)題是在全球供應(yīng)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(wèn)題的唯一安全避難所是堅(jiān)持使用制造商認(rèn)證的分銷商和供應(yīng)鏈。

一般來(lái)說(shuō)，固態(tài)鉭電容器是最可靠的電解類型。它們具有可預(yù)測(cè)的性能、出色的低溫性能、較長(zhǎng)的儲(chǔ)存壽命，并且在正確使用的情況下具有較長(zhǎng)的使用壽命。