цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Надежность конденсатора может быть улучшена с помощью правильных материалов

Надежность конденсатора может быть улучшена с помощью правильных материалов

Автор: Mike(admin) от 1-06-2018, 03:15

Хотя не все приложения критичны в плане безопасности или критически важны, надежность по-прежнему является важным фактором для многих электронных продуктов. Принятие обоснованных решений на этапе выбора компонентов может помочь обеспечить правильное функционирование продукта в течение предполагаемого срока его службы.


Надежность конденсатора может быть улучшена с помощью правильных материалов

При выборе конденсаторов часто важны такие свойства, как объемный КПД, стабильность частоты, температурный рейтинг или эквивалентное последовательное сопротивление. В этих случаях понимание факторов, влияющих на срок службы, может помочь инженерам сделать так, чтобы продукт обеспечивал требуемую надежность.


С другой стороны, длительный срок службы может быть ключевым требованием конечного продукта и в конечном итоге может определять выбор устройств. Процессы производства конденсаторов, такие как экранирование или процессы контроля чистоты материалов или компонентов, могут обеспечить более высокую надежность, что позволяет инженерам сократить количество конденсаторов в цепи и, следовательно, уменьшить размер и стоимость решения без ущерба для надежности.


Известно, что конденсаторы, выполненные с металлизированной полиэфирной или полипропиленовой пленкой, имеют длительный срок службы. Высоковольтные или высокотемпературные свойства делают эти устройства идеальными для таких применений, как автомобильная электроника или ламповые балласты, в то время как самовосстановление помогает преодолеть влияние небольших примесей в диэлектрике, что может привести к сбоям при коротком замыкании.


С другой стороны, поскольку эти недостатки влияют на общую доступную емкость, она начинает падать, и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) начинает расти. Это в конечном итоге определяет срок службы устройства. Использование высококачественных материалов и процессов диэлектрического производства может минимизировать дефекты, приводящие к более медленной скорости самовосстановления.


В приложениях альтернативной энергетики, где низкий ESR является особенно желательным для минимизации потерь энергии, можно проверить время работы в течение нескольких десятилетий, даже когда конденсаторы работают при температурах 70 ° C или выше. Алюминиевые конденсаторы охватывают ряд различных типов конструкций, каждый из которых имеет очень разную производительность. Например, мокрые электролитические конденсаторы имеют четко определенный и понятный механизм износа. Электролит является подобием кислоты и, следовательно, будет деградировать как диэлектрик с течением времени. С другой стороны, электролит также обеспечивает кислород, необходимый для повторного выращивания диэлектрика. Вот почему важно учитывать «срок хранения» мокрого алюминиевого электролитического конденсатора, который не был включен в цепь – на полке или на плате.


Интересным фактом является то, что алюминиевые конденсаторы диаметром 30 мм и более имеют более нейтральную электролитическую, а не кислотную среду, и поэтому могут иметь срок хранения от двух до четырех лет при относительно умеренных условиях. Эти цифры, разумеется, различаются в зависимости от электролита, используемом в каждом семействе продуктов.


Конденсаторы с твердым «алюминиевым полимером» или «органическим полимером», с другой стороны, имеют очень разные показатели времени жизни. Эти устройства не имеют электролита в готовом изделии. Вместо этого катод представляет собой твердый проводящий полимерный материал. Это приводит к исключительно длительному сроку службы при номинальных условиях, которые могут быть близки к таковым для других твердых конденсаторов.


В некоторых документах описывается выносливость этих типов устройств с точки зрения таких свойств, как изменение емкости, ESR и внешний вид после 1000 часов работы. Важно отметить, что 1000 часов не представляют собой срок службы конденсатора. Скорее, это испытание на выносливость похожее на типы ускоренного тестирования на срок службы, которые обычно используются для характеризации пассивных компонентов.


Что касается керамических конденсаторов коммерческого типа, то типичная система электродов представляет собой систему с базовым металлическим электродом (BME), в которой в основном используется никель.


Система электродов керамических конденсаторов

По сравнению с более ранними системами электродов из драгоценных металлов (PME), BME обеспечивает более высокую способность выдерживания напряжения Современные диэлектрики типа X7R и X5R основаны на титанате бария с добавками, такими как диоксид марганца, которые сосуществуют с химией BME и предотвращают уменьшение диэлектрика за счет процессов обжига, применяемых к конденсатору при производстве. Улучшения в диэлектрическом составе значительно повысили надежность и срок службы керамики.


Конденсаторы с танталовым диэлектриком имеют исключительно длительный срок службы. Будучи полностью прочным устройством, у них практически отсутствует механизм износа.


Наиболее частыми сбоями для устройств на основе тантала являются так называемые «включения». Это может произойти там, где применяется ступенчатое напряжение, и конденсатор способен провести большой начальный ток. Это может активировать дефект в диэлектрике, что может привести к сбою устройства в случае, если диэлектрик не сможет восстановиться.


Танталовый конденсатор

Полимер-танталовые устройства обладают выраженной способностью к самовосстановлению и, как известно, являются надежными против такого типа отказа. Исследования показали, что время жизни емкостных элементов может составлять сотни или даже тысячи лет. Это, вероятно, будет значительно дольше, чем срок службы других материалов, используемых в конструкции конденсаторов, таких как эпоксидные смолы.


Производители конденсаторов склонны экранировать танталовые конденсаторы, чтобы идентифицировать потенциально более слабые устройства, применяя тесты, такие как испытания на напряжение и ток в контролируемой последовательности. Однако стоит отметить, что конденсаторы могут быть ослаблены напряжениями, возникающими из-за несоответствий коэффициента теплового расширения (CTE) между составными материалами: следовательно, условия пайки оплавлением и количество циклов рециркуляции, на которые конденсатор подвергается во время сборки конечного продукта, могут влиять на восприимчивость к отказам устройства.


С другой стороны, номинал напряжения устройства относительно приложенного напряжения может существенно влиять на продолжительность жизни конденсатора в целом. По этой причине недавняя разработка полимер-танталовых конденсаторов была сосредоточена на реализации более высоких номинальных значений напряжения, таких как 63 В и выше для использования с обычно применяемыми напряжениями питания, такими как 24 В или 28 В.




© digitrode.ru


Теги: конденсатор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий