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钽电容失效、爆炸、烧毁的种种原因

cathy 提交于

<strong>引言</strong>

经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题,特别在开关电源、LED 电源等行业,钽电容烧毁 或爆炸是令研发技术人员最头痛的,让他们百思不得其解。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。钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计 问题两大类。

<strong>电路设计和产品选型</strong>

要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点,但是,往往我们不能保证上述两项工作 都做的很到位。因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题,现简单总结如下:

<strong>1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效;</strong>

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:

低 ESR 钽电容及其在电路设计中的重要作用

cathy /

<strong>电容器的选择关键</strong>

针对任何应用选择电容器时,必须了解一些关键特性,以便分析其电路适用性。在简单的电容器等效电路模型中,三个关键特性影响电路性能:

电容、等效串联电阻(ESR)和电感。

本技术说明中,我们将研究钽电容器的ESR如何影响电路性能。ESR是构成电容器阻抗所有纯阻性负载的总和。因此,这是一种热损耗特性。电容器工作时,还会影响充放电电流的大小。在固体钽电容器中,ESR由以下几个部分的阻抗构成:

低ESR钽电容及其在电路设计中的重要作用

cathy /

针对任何应用选择电容器时,必须了解一些关键特性,以便分析其电路适用性。在简单的电容器等效电路模型中,三个关键特性影响电路性能:电容、等效串联电阻(ESR)和电感。这些元件的大小以及随温度、频率和施加电压的变化,对于每种电容器技术而言是不同的。

本技术说明中,我们将研究钽电容器的ESR如何影响电路性能。ESR是构成电容器阻抗的所有纯阻性负载的总和。因此,这是一种热损耗特性。电容器工作时,还会影响充放电电流的大小。在固体钽电容器中,构成ESR成分是以下方面的阻抗:

● 固体电解质系统(MnOn<sub>2</sub>)

● 介电层(Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)

● 端子、引线框和其它他连接PCB的元器件

固体钽电容器制造商可在物理设计和材料方面做出改进,降低电容器的整体ESR。这些ESR较低的电容器可以减少电容器内部产生的热量,从而提高整体电路效率和长期可靠性。降低ESR还可以增加电容器充放电期间的电流,从而提高电路性能。常见的阻抗(Z)和ESR数据典型值如图1所示。

将钽电容换成MLCC电容时,需要注意什么?

cathy /

将钽电解电容器换成片状多层陶瓷电容器,这样做的理由主要有两个。

第一是可靠性问题。钽电解电容器存在发生短路故障时导致冒烟和起火的可能性。出现冒烟和起火现象时,对于配备钽电解电容器的电子产品而言是致命的。

另一个是原材料钽的问题。钽属于稀有金属,其产地在全世界屈指可数。因此,如果产地出现政治动荡等,就会陷入价格暴涨、供给不稳定的局面。只要原材料是稀有金属,钽电解电容器用户就不可能完全避免此类风险。

而解决这些问题的对策就是用片状多层陶瓷电容器来取代钽电解电容器。片状多层陶瓷电容器发生冒烟和起火的可能性要远远低于钽电解电容器。另外由于不使用稀有金属,价格和供给都更加稳定。而且还有一些钽电解电容器所不具备的优点。

其优点主要有两个。一是能削减贴装面积。因为片状多层陶瓷电容器单位体积的静电容量较大。另一个是用于DC-DC转换器等输出平滑电路时,可降低输出纹波电压。原因在于片状多层陶瓷电容器的等效串联电阻(ESR:Equivalent Series Resistance)较低。如图1所示,使用钽电解电容器时,输出纹波电压为56mV,而使用片状多层陶瓷电容器时则降到了7mV。

<strong>▪用于输出平滑用途时需要注意</strong>

钽电容烧毁?爆炸?这篇文章告诉你原因!

cathy /

<strong>引言</strong>

经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题,特别在开关电源、LED 电源等行业,钽电容烧毁 或爆炸是令研发技术人员最头痛的,让他们百思不得其解。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。<strong>钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计 问题两大类:</strong>

<strong>电路设计和产品选型 </strong>

要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点,但是,往往我们不能保证上述两项工作 都做的很到位,因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题;现简单总结如下;

<strong>1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效; </strong>

钽电容