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電源電路中電解電容的選型和應(yīng)用

一、鉭電容的應(yīng)用選型
1、鉭電容的優(yōu)越特性,可能讓你愛不離手

鉭電容的工作溫度范圍寬、溫度特性穩(wěn)定,比容量大,具有獨(dú)特的自愈特性,能滿足長期工作的穩(wěn)定性。

2、鉭電容的固有致命弱點(diǎn),讓你恨鐵不成鋼

普通鉭電容的關(guān)鍵成分是Ta2O5,該介質(zhì)受熱后應(yīng)力會(huì)不穩(wěn)定,可靠使用的電壓低,抗浪涌電壓和浪涌電流能力都較差,且失效的模式是短路,容易引起高溫、火災(zāi)等其它傷害。

圖1 鉭電容的失效示意圖
3、可靠應(yīng)用鉭電容的關(guān)鍵

(1)對(duì)于上述介紹的鉭二氧化錳電容,進(jìn)行電壓降額,如圖1所示,鉭二氧化錳電容的工作電壓隨溫度升高而降低,溫度高于85℃時(shí)推薦使用電壓為額定電壓的33%,失效風(fēng)險(xiǎn)可大大降低。

圖2 鉭電容溫度電壓降額曲線

(2)控制鉭電容溫度,減小紋波電流和遠(yuǎn)離熱源。

(3)盡量不要將鉭電容放在電源輸入側(cè)濾波,在接通電源瞬間,大沖擊電流易導(dǎo)致鉭電容失效。

(4)改用鉭聚合物電容:上述介紹的是價(jià)格較低的鉭二氧化錳電容,它具有較多致命弱點(diǎn),以致在某些場合被禁用。而鉭聚合物電容除了保留鉭二氧化錳電容的諸多優(yōu)點(diǎn)外,其失效風(fēng)險(xiǎn)大大降低。圖3示出了鉭聚合物電容的推薦使用電壓,較鉭二氧化錳電容其電壓承受能力明顯提升。

圖3 鉭二氧化錳和鉭聚合物電容外觀
圖4 典型鉭聚合物電容的溫度電壓降額特性
二、常規(guī)鋁電解電容的應(yīng)用選型
1、鋁電解電容的優(yōu)缺點(diǎn):

【優(yōu)點(diǎn)】:具有易獲得大容量高耐壓、價(jià)格低廉等顯著優(yōu)點(diǎn),常用在電源的輸入輸出濾波電路。

【缺點(diǎn)】:怕高溫。因?yàn)殇X電解電容的電解質(zhì)為液態(tài),芯子發(fā)熱或環(huán)境溫度較高將導(dǎo)致電解液揮發(fā),長期高溫導(dǎo)致電解液干涸失效。

圖5 鋁電解電容失效示意圖
2、電源電路中鋁電解的應(yīng)用注意事項(xiàng)

(1)防止鹵素腐蝕

鋁電解電容對(duì)氯元素、溴元素等非常敏感,如果使用含鹵素的助焊劑、清洗劑、固定劑、熏蒸劑,鹵化物可能透過封口膠塞侵入電容器內(nèi)部,極易引起電容陽極腐蝕,在上電后加速電容失效。因此必須嚴(yán)格管控生產(chǎn)工藝過程中使用的相關(guān)敏感制劑的鹵素成分。

(2)存儲(chǔ)環(huán)境的控制和定期激活

需控制電解電容的存放環(huán)境和時(shí)間,定期進(jìn)行上電賦能。

鋁電解經(jīng)長時(shí)間在高溫環(huán)境下存放飯后,電容陽極氧化膜和電解液會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成耐壓下降、漏電流增大。當(dāng)突然上電,電容電壓接近額定電壓后,可能引起過壓失效或漏電流過大導(dǎo)致過熱失效。

對(duì)應(yīng)單體電容特別是高壓類電容,長期存放后需激活處理,建議串接1kΩ保護(hù)電阻,逐漸加壓到額定電壓,維持1小時(shí)左右,使得電容陽極氧化膜得以修復(fù),漏電流回到正常水平。

(3)合理布局PCB上的器件,使鋁電解電容遠(yuǎn)離熱源

(4)根據(jù)產(chǎn)品特性,選取固態(tài)電容。

如:在低壓大電流輸出的應(yīng)用場合,使用鋁固態(tài)電容。鋁固態(tài)電容具有極低的ESR和高紋波電流承受能力,非常適用于低壓大電流的整流濾波場合。

圖6 常見電解電容外觀與固態(tài)電容應(yīng)用