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钽电容爆炸问题的讨论

文章出处:平尚科技有限公司网责任编辑:SDW作者:SDW 人气:-发表时间:2018-12-12 09:58:00

  钽电容的应用虽然广泛,但烧毁或爆炸率也蛮高的,这也是令技术人员头痛不已的主要问题点。也正因为钽电容失效模式的危险性,让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了,其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性,找到钽电容失效(表现形式为烧毁或爆炸)的原因,钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的好处是显而易见的。

 

  1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效:

  对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到钽电容器额定电压的60%.

  没有电阻保护的电路有两种: 

  一;前级输入已经经过整流和滤波,输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的50%都可以保证相当高的可靠性. 

  二;电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路,因此,此类电路的回路阻抗低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中[也叫DC-DC电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于1微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的3倍以上,电流可以达到稳态值的10倍以上,由于持续时间极短,因此,其单位时间内的能量密度高, 如果电容器的使用电压偏高,此时实际加在产品上的脉冲电压就会远远过产品的额定值而被击穿. 因此,使用在此类电路中的钽电解电容器容许的使用电压不能过额定值的1/3.

  如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗的DC-DC电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.在此类电路中使用的电容器应该降额多少,要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小。内阻越低的电路降额幅度就应该越多。对于降额幅度大小,切不可一概而论. 须经过精确的可靠性计算来确定降额幅度. 


  2. 钽电容器等效串联电阻ESR过高和电路中交流纹波过高导致的失效 

  当某只ESR过高的钽电容器使用在存在过高交流纹波的滤波电路,即使是使用电压远低于应该的降额幅度, 有时候,在开机的瞬间仍然会发生突然的击穿现象; 出现此类问题的主要原因是电容器的ESR和电路中的交流纹波大小严重不匹配. 电容器是极性元气件,在通过交流纹波时会发热,而不同壳号大小的产品能够维持热平衡的容许发热量不同.

  由于不同容量的产品的ESR值相差较高,因此,不同规格的钽电容器能够安全耐受的交流纹波值也相差很大, 因此,如果某电路中存在的交流纹波过使用的电容器可以安全承受的交流纹波值,产品就会出现热致击穿的现象.同样,如果电路中的交流纹波,而选择的钽电容器的实际ESR值过高,产品也会出现相同的现象. 

  一般来说,在滤波和大功率充放电电路,须使用ESR值尽可能低的钽电容器. 对于电路中存在的交流纹波过高而导致的电容器失效问题,很多电路设计师都忽略其危害性或认识不够. 只是简单认定电容器质量存在问题. 此现象很多. 

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