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鉭電容新聞
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選擇和使用鉭電解電容器需要注意哪些方面

1、選擇考慮因素

設(shè)計(jì)師針對某個特定用途在選擇電容器類型時,必須考慮眾多因素。選擇時,一般優(yōu)先考慮應(yīng)用需求的最重要特性,然后選擇和協(xié)調(diào)其他特性。幾個最重要因素如下,并給出列為最重要因素的原因。

1.1溫度

溫度影響:

A)電容量:介電常數(shù)的變化引起、導(dǎo)體面積和間距變化引起

B)漏電流:通過阻抗變化影響

C)高溫?fù)舸╇妷汉皖l率:對發(fā)熱的影響

D)額定電流:當(dāng)發(fā)熱產(chǎn)生影響時

E)電解液從密封處泄漏

1.2濕度

濕度影響:A)漏電流 B)擊穿電壓 C)對功率因素或品質(zhì)因素的影響

1.3低氣壓

低氣壓影響:A)擊穿電壓 B)電解液從密封處泄漏

1.4外加電壓

外加電壓影響:A)漏電流 B)發(fā)熱及伴隨的影響 C)介質(zhì)擊穿:頻率影響 D)電暈 E)對外殼或底座的絕緣

1.5振動

振動影響:A)機(jī)械振引起的電容量變化 B)電容器芯子、引出端引起的機(jī)械變化

1.6電流

電流影響:A)對電容器的內(nèi)部升溫和壽命的影響 B)導(dǎo)體某發(fā)熱點(diǎn)的載流能力

1.7壽命

所有環(huán)境和電路條件對其都有影響。

1.8穩(wěn)定性

所有環(huán)境和電路條件對其都有影響。

1.9恢復(fù)性能

電容量變化后,能否恢復(fù)到初始條件。

1.10尺寸、體積和安裝方法

在機(jī)械應(yīng)力下,當(dāng)產(chǎn)品安裝固定不當(dāng)時,容易導(dǎo)致引線承受較大應(yīng)力或共振,嚴(yán)重時會產(chǎn)生引線斷裂待現(xiàn)象。

2、在選擇和使用電容器時應(yīng)考慮下列內(nèi)容:

A)電路設(shè)計(jì)者為了設(shè)計(jì)出能在要求的時間內(nèi)滿意工作的電路,所使用的電容量允許偏差必須考慮:

符合規(guī)范規(guī)定的允許偏差:電容量——溫度特性變化;恢復(fù)特性;電容量——頻率特性介質(zhì)吸收;電容量與壓力、振動和沖擊的關(guān)系;電容量在電路中的老化和貯存條件。

B)需考慮電容器引出端和外殼之間的電容量,如果此電容量會產(chǎn)生雜散電容和漏電流。

C)可以用多種電容器組合獲得要求的電容量,從而補(bǔ)償電容量——溫度特性等。

D)施加于電容器的峰值電壓不能超過相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的額定值。通常,相同的峰值電壓可能由于以下條件而降低:

老化、溫升、介質(zhì)區(qū)域增大、外加電壓頻率較高、潮氣進(jìn)入電容器。

需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,不要忽視電容器在應(yīng)用中的短時瞬態(tài)電壓。

E)當(dāng)電容器在高于地電位的高壓下工作時,并且對絕緣采用附加絕緣時,電容器的一個引出端要接在外殼上,因?yàn)殡妷悍峙淙Q于電容器芯子和外殼之間的電容量以及外殼和底盤之間的電容量。

F)必須根據(jù)電路的時間常數(shù)考慮充電和放電的峰值電流。

G)必須考慮內(nèi)部發(fā)熱和環(huán)境溫度。

H)必須考慮濕度、壓力、腐蝕性大、霉菌、振動和沖擊等環(huán)境因素影響。

I)必須考慮絕緣電阻,尤其是在高溫下的絕緣電阻。

J)在直流電路中串聯(lián)工作時,必須考慮使用平衡電阻器。

K)大容量電容的有效電咸量可以并聯(lián)小電容器來降低。

L)因?yàn)殡娙萜骶哂须姼校虼瞬⒙?lián)在電路中每一次工作或瞬時工作時可能產(chǎn)生瞬時振蕩。

M)電接觸不良在低壓下可能開路或產(chǎn)生噪聲。

N)電容器內(nèi)儲存的能量對人和設(shè)備有危險(xiǎn),對此應(yīng)用取適當(dāng)防范措施。

O)充滿液體的電容器不能被倒置,因其會導(dǎo)致內(nèi)部電暈。

P)非氣密封電容器可能因“呼吸”過程中受潮。

3、關(guān)于反向電壓

鉭電容器介質(zhì)氧化膜具有單向?qū)щ娦院驼魈匦裕?dāng)施加反向電壓時,就會有很大的電流通過,甚至造成短路而失效。因此,使用中應(yīng)嚴(yán)格控制反向電壓。

3.1固體電解質(zhì)極性鉭電容量

一般不允許加反向電壓,并且不可長期在純交流電路中使用。若在不得已的情況下,允許在短時間內(nèi)施加小量的反向電壓,其值為:25度以下:≤10%UR或1V(取小者)85度以下≤5%UR或0.5V(取小者)125度下≤1%UR或0.1V(取小者)。

如果將電容器長期使用在有反向電壓的電路中時,請選用雙極性鉭電容器,但也只能在極性變換而頻率不太高的直流或脈動電路中使用。

3.2非固體電解質(zhì)鉭電容器

銀外殼非固體電解質(zhì)鉭電容器不能承受任何反向電壓。全鉭電容器能承受3V反向電壓。

3.3原則上禁止使用三向電表阻擋對有鉭電容器的電路或電容器本身進(jìn)行不分極性的測試(容易施加反向電壓)。

3.4在測量使用過程中,如不慎對液體鉭電容器施加了反向電壓或?qū)腆w鉭電容器施加了超過規(guī)定的反向電壓,則該電容器應(yīng)報(bào)廢處理,即使其各項(xiàng)電參數(shù)仍然合格,因?yàn)楫a(chǎn)品由反向電壓造成的質(zhì)量隱患有一定的潛伏期,在當(dāng)時并不一定能表現(xiàn)出來。

4、關(guān)于紋波電流

鉭電容器在線路設(shè)計(jì)中當(dāng)施加超過鉭電容器所能隨的紋波電壓、紋波電流時會導(dǎo)致產(chǎn)品失效。

4.1直流偏壓與交流壓峰之和不得超過電容器所允許的反向電壓值。紋波電流流經(jīng)電容器產(chǎn)生有功功率損耗,導(dǎo)致產(chǎn)品自身溫度增加致使熱擊穿概率增大,有必要在電路中對紋波電流允許功率損耗進(jìn)行限制(鉭電容器不應(yīng)長期使用于交流分量較大或交流電路中)功率損耗(P有)與紋波電流(Irms)的關(guān)系由正式表示:

P有=V-I漏+I2rms.R≈I2rms.Rs

其中:V-:直流偏壓(V);I漏:漏電流(uA);Rs:等效串聯(lián)電阻(Ω);Irms:紋波電流(mA);

由上式可以看出:當(dāng)Rs增大或當(dāng)Irms增大時,功率損耗增大。因此,在高頻線路中要求通過鉭電解電容器的紋波電流小和選用等效串聯(lián)電阻小的鉭電解電容器。各種非固體鉭電容器按殼號允許最大紋波電流有效值(+85度 40KHz0.66UR),在不同使用電壓、頻率下紋波電流系數(shù)。

4.2產(chǎn)品額定電壓(UR)是指在額定溫度85度下施加在電容器上的最高工作電壓。若超過額定電壓使用,則超過了介質(zhì)氧化膜Ta2O5的抗電強(qiáng)度,將導(dǎo)致產(chǎn)品性能劣化,嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生介質(zhì)擊穿、失效。所以在電路設(shè)計(jì)中,一般都采用了降額設(shè)計(jì)。

當(dāng)環(huán)境溫度大于85度時,降額的基準(zhǔn)為額定電壓的0.65倍,若是低阻抗電路,建議使用電壓設(shè)定在額定電壓的1/3以下。工作電壓隨溫度變化的關(guān)系而變化。

4.3電容器在低阻抗電路中并聯(lián)使用時,將增加直流浪涌電流或大電流沖擊失效的危險(xiǎn),同時應(yīng)注意并聯(lián)電容器中貯存的電荷通過其它電容器放電。

4.4鉭電容器在電路中,應(yīng)控制瞬間大電流對電容器的沖擊。建議串聯(lián)電阻以緩解這種沖擊,推薦串聯(lián)電阻R>3Ω/V,以限制電流在300mA以下,當(dāng)串聯(lián)電阻小于3Ω/V時,則應(yīng)考慮進(jìn)一步的降額設(shè)計(jì),否則產(chǎn)品可靠性將相應(yīng)降低(如果將電路電阻從3Ω/V降到≤0.1Ω/V,則失效率提高約10倍)。當(dāng)電容器用于紋波電路時,降額系數(shù)至少應(yīng)為0.5。選用高頻鉭電容器時,限流串聯(lián)電阻阻值可適當(dāng)降低(建議R>2Ω/V)。

4.5電容器在出廠前都進(jìn)行了可焊性檢測,不存在可焊性問題,上機(jī)前不需要進(jìn)行浸錫預(yù)處理。如果必要時(如貯存兩年以上,或受潮,或受酸氣污染等)可作浸錫處理。全密封固體鉭電容器無論是焊接,還是浸錫處理,處理距離都應(yīng)控制在技術(shù)規(guī)范規(guī)定的離封口錫包的3.2mm處外,溫度不高于260度,時間不小于5秒。因?yàn)槿芊夤腆w鉭電容器的密封材料是焊錫,如果時間過長,溫度過高,或焊接距離離本體太近<3.2mm,都有可能造成封口錫包熔化,導(dǎo)致電容器受潮、不密封,影響電性能和可靠性;嚴(yán)重時,電容器受熱后內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓,把封口處焊錫吸入內(nèi)部,造成腔內(nèi)有多余物并短路。進(jìn)行浸錫處理后的鉭電容器,最好在額定電壓(85度以下)老化4-8小時,然后進(jìn)行電性能測量(雙極性產(chǎn)品應(yīng)每小時換向一次,漏電流量也應(yīng)兩個方向分別測量)。

4.6鉭電容器一般可貯存14年以上(可焊接除外),但貯存2年以上或浸錫處理的鉭電容器,在使用前最好施加額定電壓,電源內(nèi)阻不大于3Ω(非固體鉭需通過一個1100Ω的電阻器)85度老化4-8小時,并進(jìn)行電性能測量(雙極性產(chǎn)品應(yīng)每小時換向一次,漏電流測量也應(yīng)兩個方向分別測量)。

4.7電路的開或關(guān),都會產(chǎn)生過渡狀態(tài)下的瞬時電壓,一般其值要大于工作電壓,而且產(chǎn)生相應(yīng)沖擊電流。如果電源和負(fù)載的電阻均較小,這樣瞬時電流值相當(dāng)大,容易引起電解電容器氧化膜的損傷,特別固體鉭電容器更為嚴(yán)重。因?yàn)楣腆w鉭電容器不耐大的沖擊電流,容易在氧化膜的薄弱區(qū)域發(fā)熱促使氧化膜晶化提早發(fā)生,并隆低耐壓能力。所以為提高使用壽命,電容器應(yīng)避免頻繁的充、放電。

4.8產(chǎn)品應(yīng)避免超溫使用。超溫下會使材料的性能發(fā)生改變,因產(chǎn)品用的各種材料熱膨脹系數(shù)不同,可能產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力而使產(chǎn)品失效;產(chǎn)品在高溫下長時間貯存,產(chǎn)品可能產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致失效。因此,產(chǎn)品必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。

4.9鉭電容器的失效率是對直流額定值而言(85度額定電壓),并且因使用條件(環(huán)境溫度、施加電壓、電路電阻等)的不同而不同。在實(shí)際電路中,往往存在電壓或電流的峰值沖擊及紋波電流,或其它意外電沖擊,所以實(shí)際使用中降低額設(shè)計(jì)是必要的。建議一般降額65%UR以下,這樣才能保證產(chǎn)品及線路的完全性。當(dāng)環(huán)境溫度大于85度時,應(yīng)考慮第三條降額基準(zhǔn)下的降額。

4.10非固體電解質(zhì)鉭電容器在用濕PH試紙檢漏前應(yīng)充分放電,否則將會因電容器放電不完全使試紙與電容器陽極接觸處呈紅色(陽極的正電荷使試紙水中的OH失去電荷,水中的H+過剩所致);試紙與電容器陰極接觸處呈蘭色(是水中H+得到電子而使OH-過剩所致的虛假現(xiàn)象),導(dǎo)致電容器被誤判為漏酸。

4.11片式鉭電容器,無論是手工焊還是再流焊,都應(yīng)避免使用活性高、酸性強(qiáng)的助焊劑,以免清洗不干凈后滲透、腐蝕和擴(kuò)散,進(jìn)而影響其可靠性。建議用免清洗助焊劑。若要清洗,建議使用溶劑:異丙醇,時間應(yīng)不超過5分鐘;建議不要用超聲波清洗。

4.12 鉭電容器的引線(包括片式鉭電容器引出端),在測量、使用過程中應(yīng)注意避免赤手直接接觸,以免汗?jié)n、油漬等污染引起可焊性不良。

4.13 產(chǎn)品標(biāo)志符號說明

有可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品

4.14 推薦的鉭電容器安裝方法

鉭電容器若安裝固定不當(dāng)或固定效果差,都容易使整機(jī)在機(jī)械應(yīng)力(振動、沖擊)作用下,導(dǎo)致鉭電容器引線承鉭電解電容器應(yīng)用指導(dǎo)受絕大部分機(jī)械應(yīng)力或共振,最終導(dǎo)致其斷裂,產(chǎn)品失效。

(1)軸向引出鉭電解電容器

A 軸向引出產(chǎn)品的母體必須與線路板緊配合,盡量無縫隙,然后用膠或樹脂固定,否則機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生共振導(dǎo)致引線斷裂失效。

B 引線彎折處離本或(焊點(diǎn))6mm 以上,并有R(R至少為線徑的2倍),彎折處不能有傷痕。

C 大殼號產(chǎn)品,由于本體重,在振動環(huán)境中,引線無法承受全部應(yīng)力。安裝時本體必須加固,否則機(jī)械應(yīng)力易振斷引線失效,推薦的緊固件。

(2)單向引出鉭電解電容器

(3)在不影響整體線路設(shè)計(jì)的前堤下,建議線路板上安裝的元器件勻分布;若分布的元器件一邊輕,一邊重,整機(jī)做機(jī)械試驗(yàn)容易產(chǎn)生共振而易導(dǎo)致產(chǎn)品引線斷裂失效。

 

信息來源:鉭電容

 
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