概述
钽电容器的合适使用条件在-55-+125度, 在85度内可以施加额定电压进行测试.按说,这样的条件已经说明钽电容器的温度特性很好了,但有一点经常被人忽视,那就是,在此条件下测试是在有1000欧姆的保护电阻下进行的.在产品通电的瞬间,电路中的电压和电流存在的浪涌变化非常小,过大的瞬间电流被串联的电阻抑制,因此变化对钽电容器造成冲击.
而在实际使用中,钽电容器经常被使用在没有任何电阻保护的电源电路作滤波或者作充放电使用,而此类电路如果使用的是外接电源,在开关的瞬间,电路中会产生非常高的浪涌电压和电流变化,因此,使用在此类电路,钽电容器在开关的瞬间就会承受到超过额定值的电压和大电流冲击而击穿失效.因此,使用在此类电路中的钽电容器,经过大量实验,证明,如果想保证其足够的可靠性,必须大幅度降额使用,保证其瞬间加在产品上的浪涌电压和反向电压之和不能超过额定值. 使用在此类低阻抗电路中的钽电容器因此被要求降额到额定值的1/3使用才可以保证可靠性.
此类要求已经为实际的用户带来了大量的不便; 一方面,许多用户并不知道钽电容器在此类电路中的如此苛刻的使用条件,因此使用电压偏高,经常因此出现击穿,另一方面, 用户无法达到在体积和电容量被严格限定的条件下具有更高耐电压能力的片式产品.
导致钽电容器在具体使用中存在如此苛刻条件的原因, 实际上是钽电容器的危险的失效模式;钽电容器在漏电流偏大时,产品的耐压会迅速降低,随之很快出现的击穿瞬间就能够导致介质层的快速崩溃而出现燃烧或爆炸现象.它的此种缺陷导致钽电容器在存在大的浪涌电流的电路中呈现出非常脆弱的特征; 耐浪涌能力是所有电容器中是最差的.
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电路中钽电容选型时,耐压值的选择是电路电压的多少倍?
- 不计成本越大越好 最小也得1.2倍
- 一般可靠性要求,耐压至少降额50%
- 在选择电容耐压值时,一般要求电容的耐压值大于或等于实际加在该电容两端电压的1.5-2倍即可。
- 钽电容的电压随温度升高而降低,为保证可靠性,建议三倍以上实际工作电压(华为)
- 额定耐压是多少就是多少,但钽电解有特殊性,加载平滑直流电和脉动直流电的耐压会表现的截然不同,额定值是指加载平滑直流电时的耐压,但用于滤波也就是加载脉动直流电时钽电解的耐压值会明显下降,一般根据脉动频率取1/3-1/2使用,频率越高耐压越低,高频滤波则不适合用钽电解做滤波。
另外注意滤波和去耦的差别,二者虽然都是针对脉动电压,但能量不同,高频滤波不可用钽电解但高频去耦可以。
采用二氧化锰材料的钽电容,要降额使用,血的教训!!!
为什么会爆炸:当电容遇到反向电压(就是交流电或生产时搞错了极性)或突发大电流时,由于热量迅速增加,阴极二氧化锰会释放出大量的氧气,氧气通过介质五氧化二钽的裂缝或空隙遇到阳极钽,这些钽可是纯正钽粉啊,氧气遇到钽,再加高热,就是皮厚的坦克也怕遇见,之后就是轰的一声。
“炸过好几次钽电容,都怕了,再不敢用,而且钽电容容量还会随着频率的升高而大幅下降,还是老老实实用固态电容比较皮实些!”
固态电容的高频特性不好的,容量会随频率升高而下降很明显!
最近刚好用LCR测试电解电容:
像电解电容,1KHZ及以内的档位,容量差别不是很明显。
10KHZ档时,普通电解电容,470uF的会降到130uF左右,高频低阻的电解电容,容量基本和1KHZ时差不多。这要是100kHZ……
还测了一个国产品牌的固态电容,和高频电解电容差不多,内阻还要大一点……
钽电容耐压等级标识
简短的说:
钽电容对电压要求比较高,一般要求留有50%的裕量。如果超出其耐压值,则会损坏,甚至爆炸。
像7343的电容封装,表示的是长7.3mm,宽4.3mm。
电容值是这样计算的:如果标识107E,其中E代表的是耐压值25V,107表示的是容值,10x10的7次方的pF,pF上边的单位nF,uF.因此,107表示的是100uF,227表示的是220uF。上图中左侧有白色条纹是钽电容的正极
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电容也是电路设计中最基本的元件,那么在电子设计中如何选择一颗合适的电容呢?
1、我们先来了解一下电容,电容的符号是C,电容的电位是法拉(F),法拉是个特别大的单位,常用的单位有mF(毫法)、μF(微法)、nF(纳法),
单位换算:1F=1000mF,1mF=1000μF,1μF=1000nF,1nF=1000pF。
电容的参数有:标称容值,每个电容都会标有相应的电容值大小比如2200μF、10μF、1nF、104(0.1μF)等,除了标称容值之外还应有相应的误差,比如10%、5%、0.5%等;
额定电压,也称耐压值,指电容能够承受长期工作而不被击穿的最大直流电压,如下图电容中,除了标出容值之外,还标了耐压值,160V、50V、1KV等。
以上是电子设计选择电容时最基本需考虑的参数,除了以上最基本的参数以外还有温度系数、绝缘电阻、损耗、频率特性等,往往也是需要考虑的。
电容的分类:
按材料分,有云母电容、陶瓷电容、电解电容、钽电容、聚苯乙烯电容等;
按用途分,有负载电容、旁路电容、耦合电容、滤波电容等;
按极性分,有极性电容和无极性电容。
选择电容时,根据电容的用途进行选择,比如储能、滤波、旁路(信号输入除高频)、去耦(电源和信号输出)、负载、高频、低频等。
比如集成电路电源输入端与地之间通常接个电容,该电容属于旁路电容,其作用是将电源的高频杂波过滤,消除电源输入的杂波对芯片造成影响。
对于该类型电容的选择,跟电源输入的纹波系数、工作环境干扰水平等有关,若是电源芯片的输入端,最好选择钽电容,其它芯片的电源端一般选择0.1μF陶瓷电容即可。
选择电容时,首先是电容值的大小,其次是耐压值,所需耐压值多少需根据电路中的实际应用情况进行估算,比如电路中经过电容的电压为,12V,那么耐压值是不是选择12V就可以呢?不可以,为提高可靠性,要求在电路设计中的所有芯片都是需要降额设计的,根据可靠性等级不同,降额设计系数则不同,比如对于电容而言,可靠性降额等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的降额系数分别为0.5、0.6、0.7。若按0.7进行计算,那么耐压值12V÷0.7=17.1,可选择20V的耐压值;若按0.6进行计算,12V÷0.6=20,可选择20V的耐压值;若按0.6进行计算,12V÷0.5=24,可选择25V的耐压值。(电容标称耐压值一般为4V、6.3V、10V、16V、20V、25V、35V、50V等)。
明确电容的容值和耐压之后,选择电容的型号,钽电容、电解电容、陶瓷电容、云母电容、聚苯乙烯电容等。
钽电容是电解电容的一种,各方面性能优于一般电解电容,寿命长、耐温高、稳定性较好,所以价格也比较昂贵,一般应用于军工领域;
电解电容广泛应用于储能、滤波、旁路、耦合、延时等电路中;陶瓷电容,广泛应用于旁路、去偶、滤波、储能等电路中;
云母电容高频特性好,一般应用于稳定性和可靠性较高的场合,绝缘电阻高、损耗小;
聚苯乙烯电容,其串联电阻小,电感值小,电容量相对时间、温度、电压很稳定。它适用于要求频率稳定性高的场合,可用于高频滤波、旁路、去耦。
注意:极性电容不可应用于交流电压场合,不可施加反向电压;纹波电压与直流电压叠加后的峰值电压不可超额定耐压值。
1.家电产品外形一般比较大,电路板空间足够大,所以很多都用价格比较便宜的电解电容,AVX钽电容 钽电容 贴片钽电容而在一些技术含量比较高,或者外形比较小的电子产品,由于受到外壳空间和PCB大小的限制,电解电容放不下去,那么就可以用钽电容代替电解电容,至于用到哪些型号,这是要看具体产品的具体设计而定的。
2.钽电容和电解电容相比,容量相同的情况下,钽电容的体积小很多,而且钽电容ESR比电解电容低,寿命也长,还耐高温。但由于钽电容的主要材料是钽,这种金属很贵,所以钽电容价格也就很贵,一般只有对价格不敏感的高端产品才会使用。
3.陶瓷电容的容量一般做不大,一般和电解电容配合使用,作为退偶的比较多,陶瓷电容也是一种比较廉价的电容,圆片直插的陶瓷电容最便宜,很多低端家电都用,比如美的公司的那些产品。多层陶瓷电容现在是用得最广泛的,几乎所有电子产品都用得到。这几年随着技术不断进步,陶瓷电容的容量也越做越大,已经出现了47UF的多层陶瓷电容,大容量陶瓷电容现在逐步代替钽电容,但现在大容量陶瓷电容只有日本的几个大品牌才能做,所以价格还是偏贵一些,和钽电容价格差不多。
最后
以上就是忧虑小蝴蝶为你收集整理的钽电容器为什么被要求降额到额定值的1/3使用电路中钽电容选型时,耐压值的选择是电路电压的多少倍?的全部内容,希望文章能够帮你解决钽电容器为什么被要求降额到额定值的1/3使用电路中钽电容选型时,耐压值的选择是电路电压的多少倍?所遇到的程序开发问题。
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