出產(chǎn)鉭電容器的鉭金屬是一種稀有的高密度重金屬,它具有古怪的特性;在耐酸性上,它幾乎不和任何腐蝕性極強的酸發(fā)生反響,因而,運用它出產(chǎn)的鉭電容器的穩(wěn)定性十分高,能夠保持幾十年功能不變.因而,在鉭電容器誕生初期,它是專用的軍用電容器.
別的,它又是一種十分簡單氧化的金屬.在室溫就能夠和氧發(fā)生簡單的氧化反響.此現(xiàn)象根本違背了根本的化學(xué)規(guī)律;簡單發(fā)生氧化反響的金屬一般都不耐酸腐蝕,可是,鉭金屬是個個例. 因而,出產(chǎn)出的鉭電容器就必定具有十分特殊的功能. 高穩(wěn)定性,長壽命,高溫功能優(yōu)秀.最高的容量體積比.當(dāng)然,還有高本錢和過于雜亂的出產(chǎn)技術(shù).AVX代理商
在長處杰出的前提下,鉭電容器也具有要命的弱點,耐紋波功能與其它電容器比較較差,不能接受過高的反向電壓.這與天才的藝術(shù)家相同;在具有超凡才干的一起,還有遠(yuǎn)不如人的缺點......當(dāng)然,假如運用辦法和條件適宜,鉭電容器依然具有最高的可靠性.這是它一至在軍用職業(yè)里運用成為首選的根本原因.
鉭電容器的這種兩面性即被人詬病,也被人贊賞;它即或許是運用幾十年后的儀器上依然功能完好如初的器材,也或許因為其它要素在加電測驗時就突然失效.
實踐上,鉭電容器的長處能夠經(jīng)過適宜的運用和規(guī)劃完全發(fā)揮出來,前提是咱們運用者有必要對它的優(yōu)缺點有滿足的了解,在選擇類型和規(guī)劃電路時把問題消滅在萌芽狀況.
我常常見到許多院所在進行電子整機的研制時,僅僅經(jīng)過一下實踐的加電測驗,再經(jīng)過各種條件下的負(fù)載試驗就能夠定型,但比及大批出產(chǎn)時,問題頻出.到出問題時,僅僅對某些進程細(xì)節(jié)進行查找,但沒有對系統(tǒng)的規(guī)劃可靠性進行客觀評估. 以事實為根底的開發(fā)驗證無可厚非,但一個合理的規(guī)劃不但需求小批次的實踐驗證,更應(yīng)該能夠經(jīng)過科學(xué)核算驗證. 因為一個規(guī)劃可靠性不行的電路是有或許經(jīng)過小批的試驗驗證的,但到大批出產(chǎn)時就會不斷呈現(xiàn)問題.此問題的預(yù)防辦法只能有一個; 能夠經(jīng)過可靠性核算的規(guī)劃+實踐試驗驗證的規(guī)劃.從更科學(xué)的視點看,咱們顯著疏忽了規(guī)劃的可靠性核算驗證.
咱們有必要認(rèn)識到;可靠性首要應(yīng)該是規(guī)劃出來的而不是別的.而規(guī)劃的可靠性怎么,有必要一起能夠經(jīng)過可靠性核算驗證和實踐的整機負(fù)載試驗驗證.
當(dāng)經(jīng)歷能夠運用數(shù)學(xué)來驗證時,這個經(jīng)歷才干夠稱為科學(xué).否則,僅僅是帶含糊性質(zhì)的經(jīng)歷.
關(guān)于片式鉭電容器來說,它的運用可靠性是完全能夠事前核算出來的.不能等試驗時問題頻頻,才倒回去查找規(guī)劃的問題.這是緣木求魚的欠科學(xué)行為.
運用在電子電路中的鉭電容器在不同運用條件下的可靠性核算見下面的詳細(xì)闡明.只要把這些都顧及的滿足,整機的可靠性關(guān)于電容器部分的可靠性就能夠保證了.關(guān)于電子整機,最簡單失效的部分便是電源部分,關(guān)于電源部分,最簡單失效的元件便是電容器,處理了電容器的失效問題,根本上就能夠把整機的可靠性規(guī)劃進步到一個較高的水平.
以下的闡明會告訴鉭電容器運用者,假如恪守以下條件去運用,您的電路里的鉭電容器的可靠性和您規(guī)劃的設(shè)備的可靠性將能夠到達(dá)很高的規(guī)范;
1.整機系統(tǒng)可靠性和子系統(tǒng)的可靠性核算[根底]
不同品種的電子整機的可靠性規(guī)劃因為用途而不同很大,例如個人用的IT產(chǎn)品,一般能夠保證在3年內(nèi)不呈現(xiàn)大的問題,質(zhì)量反映較好的N0KIA個人產(chǎn)品,實踐上是因為可靠性規(guī)范就擬定的較高,所以才會呈現(xiàn)比較耐用的形象.而一些軍用的電子設(shè)備,因為作業(yè)環(huán)境的改動規(guī)模很大,因而,在規(guī)劃可靠性時,有必要考慮魯棒性[即應(yīng)付意外條件改動的才能]怎么.因而,不同用途的電子產(chǎn)品的可靠性規(guī)劃取決于它的運用條件和運用環(huán)境約束.咱們不能要求把一個作業(yè)在室內(nèi)的個人IT產(chǎn)品的可靠性等級進步到幾十年,這是一種浪費.同樣,你不能把武器的可靠性規(guī)劃到個人用IT產(chǎn)品的水平.這是違法.可是,一部電子設(shè)備的可靠性首要是規(guī)劃出來的,絕不是簡單出產(chǎn)決定的.因而,整機的可靠性規(guī)劃,有必要有清晰的能夠量化的滿足完善的參數(shù)目標(biāo).詳細(xì)的規(guī)范實踐上是各家公司或用戶的協(xié)議目標(biāo).根本沒有能夠遵循的固定值.
可是,電子整機的可靠性是建立在電路規(guī)劃可靠性和進程操控水平之上的.因而,整機的可靠性又能夠分解為許多個詳細(xì)的規(guī)范.
關(guān)于運用鉭電容器的電子整機,因為其元件的可靠性是能夠核算出來的,因而,分電路的可靠性就能夠核算出來.值得注意的是,整機的可靠性有必要以可靠性最低的電路或元件的可靠性為基準(zhǔn). 整機的可靠性假如能夠事前量化,那么就能夠經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮怂銇磉M步可靠性最低的部分的可靠性規(guī)劃等級.
2.不同運用溫度下的可靠性核算.
鉭電容器漏電流隨溫度的添加而添加。作業(yè)在 85℃和 125℃之間，最大作業(yè)電壓Vmax有必要降額，適宜的降額幅度能夠從
下面的公式中求得：
Vmax=( 1-(T-85)/125)×VR
這里： T 是要求的作業(yè)溫度
VR是額外電壓
值得注意的是上述公式只適用于高阻抗的放電電路. 一起,上述公式并沒有考慮溝通分量和浪涌的影響,因而當(dāng)運用溫度較
高時,有必要運用更大的降額電壓才干穩(wěn)定可靠地作業(yè).
3.不同運用電壓下的可靠性核算.
固體鉭電容器的可靠性受環(huán)境條件的影響很大。例如：溫度、濕度、沖擊、振動、機械應(yīng)力和電場強度，包含應(yīng)用電壓、
波紋電流、瞬間電流和電壓以及頻率。
電子整機的可靠性是建立在電子元件的更高可靠性根底之上，因而，在運用選型前有必要保證運用的元件的故障率高于整機
故障率要求，固體鉭電容器的現(xiàn)場故障率[MTBF]能夠從下面的表達(dá)式中核算出來：
MTBF=λ0(V/V0)3×2(T-T0)/10
這里：
MTBF：實踐作業(yè)條件下的故障率
最高容許運用溫度T：85度
V：實踐運用電壓
λ0：額外負(fù)載下的故障率 (1% /1000h)
T0：實踐運用溫度
V0：額外電壓
測驗條件：
溫度： 85 ℃
電壓： 額外電壓
Rs： 3Ω[要求的線路保護電阻]
上式闡明在實踐運用中過高的溫度和運用電壓對產(chǎn)品的可靠性影響十分大。在最高運用溫度和作業(yè)電壓限制的條件下，
應(yīng)該盡或許選擇額外電壓更高的產(chǎn)品故障率才能夠到達(dá)要求。
4.濾波電路中的可靠性核算.
假如在電容器上施加波紋電流，在電容器內(nèi)會發(fā)生焦耳熱（功率損耗），因而紋波電流大小會影響電容器的可靠性。
(1) 功率損耗
電容器經(jīng)過溝通紋波時發(fā)生的實踐功率損耗能夠使用下面的公式核算：
P=I2 × ESR……………….公式 1
這里：
P: 功率損耗 (瓦特)
I: 波紋電流 (安倍)
ESR: 等效串聯(lián)電阻 (Ω)
鉭電容以其呈現(xiàn)色的高低溫特性而成為運用者在作業(yè)條件惡劣時的首選,但其可靠性因為鉭電容固有的缺點而遭到影響.特別是運用在高溫和高浪涌時,產(chǎn)品的可靠性遭到突然失效的威脅十分大（鉭電容爆破、鉭電容燒毀）.因而,進步鉭電容可靠性是咱們十分重要的盡力目標(biāo).
進步鉭電容介質(zhì)層厚度和質(zhì)量
貼片鉭電容的介質(zhì)層具有很高的介電強度, 當(dāng)直流電壓進步1V,產(chǎn)品的介質(zhì)層厚度能夠添加16埃[每埃為百萬分之一毫米]. 因而,進步貼片鉭電容可靠性的最有用辦法便是經(jīng)過添加鉭粉用量或比容,使產(chǎn)品的介質(zhì)層更厚,使其能夠耐受的電壓更高.在體積容許的情況下,盡或許使規(guī)劃的產(chǎn)品的構(gòu)成電壓更高.
別的,,不同的原材料質(zhì)量和出產(chǎn)工藝及進程操控水平也能夠使產(chǎn)品的介質(zhì)層在厚度一定時具有更好的質(zhì)量.它對產(chǎn)品的可靠性影響相同較顯著.
下降鉭電容的ESR值
鉭電解電容在作業(yè)狀況,其ESR與產(chǎn)品可耐受的浪涌電流成反比,ESR越低的產(chǎn)品,能夠耐受的浪涌電流越大,因而想法下降產(chǎn)品的ESR值,也是進步產(chǎn)品可靠性的有用途徑. 別的,ESR較低的產(chǎn)品在作業(yè)頻率較高時產(chǎn)品的阻抗更小,而且容量改動也更小,因而對可靠性也能夠構(gòu)成有利影響.
改動鉭電容電連接結(jié)構(gòu)
咱們現(xiàn)在出產(chǎn)的鉭電容根本上都是單芯子結(jié)構(gòu)，假如咱們把陽極芯子做成多個更小的再組裝后,依據(jù)并聯(lián)電路里總阻抗值與分阻抗值之間的分?jǐn)?shù)聯(lián)系，把產(chǎn)品的陽極分紅幾部分，這樣產(chǎn)品的總阻抗值將成倍下降。這樣產(chǎn)品的耐浪涌才能將成倍進步,可靠性也成倍進步.這是不選用新陰極材料就能夠擴展產(chǎn)品運用頻率規(guī)模的一個成功辦法。選用多芯子結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品因為其極低的ESR值和優(yōu)秀的耐浪涌才能,被職業(yè)電路專家建議為直流開關(guān)電源濾波電路的推薦產(chǎn)品.其可靠性只需求添加成型磨具就能夠成倍進步.因而咱們能夠在不添加出產(chǎn)本錢太多的條件下就能夠做到此點.
選用先進的貼片鉭電容出產(chǎn)工藝
科學(xué)無止境,在經(jīng)過改進出產(chǎn)工藝,使出產(chǎn)出的產(chǎn)品的參數(shù)功能更優(yōu)秀,相同能夠進步產(chǎn)品的可靠性.例如,在關(guān)鍵的介質(zhì)層構(gòu)成時,假如咱們能夠運用兩步發(fā)構(gòu)成,先在產(chǎn)品的表面生成厚度較高的介質(zhì)膜,然后再構(gòu)成內(nèi)部對容量有決定作用的介質(zhì)膜,因為貼片鉭電容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個海綿狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因為其存在很多微觀上的杰出部位,因而其表面在構(gòu)成時,頂級部位的介質(zhì)膜因為電場強度散布的趨膚效應(yīng)而實踐散布到的電場強度大的多,因而,此處構(gòu)成的介質(zhì)膜的晶體物理結(jié)構(gòu)簡單呈現(xiàn)問題,十分簡單構(gòu)成可經(jīng)過較大電流的導(dǎo)電通道.而且十分簡單呈現(xiàn)晶化現(xiàn)象.假如運用在低阻抗電路里,呈現(xiàn)浪涌時,加在產(chǎn)品上的實踐電壓大于產(chǎn)品能夠耐受的額外電壓,而因為趨膚效應(yīng),加在產(chǎn)品外層的電壓場強比產(chǎn)品內(nèi)部介質(zhì)膜上的場強更高,相當(dāng)于加在產(chǎn)品邊際處的場強被擴大,因而在產(chǎn)品邊際十分簡單呈現(xiàn)擊穿現(xiàn)象.最風(fēng)險的是這種擴大速度極快,導(dǎo)致產(chǎn)品介質(zhì)膜上瞬間接受的場強遠(yuǎn)超過容許值.因而,添加外表層介質(zhì)層厚度在粉量遭到嚴(yán)厲約束時,是一個進步產(chǎn)品可靠性的十分有用的途徑.
