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      3. 技術資料

        貼片鉭電容失效原因分析(一)

        2022-04-27 16:34:11 sont 2428

        "貼片鉭電容爆炸一直是讓研發人員最頭疼的問題。特別是在開關電源行業,讓一部份研發人員在電路設計時不敢使用貼片鉭電容。其實只要我們了解了貼片鉭電容的特性,就能分析出貼片鉭電容爆炸的原因,一些總結有以下幾點:

        1、低阻抗高電壓導致貼片鉭電容爆炸

        在設計電子整機的電源部份時,我們有些研發人員會把電容器并聯使用在此類電路上,貼片鉭電容一方面要對輸入的信號進行濾波,另一方面又要按照一定的頻率和功率進行放電。由于此類電路的回路阻抗非常低,以保證電源輸出的功率。在每次開關機的瞬間,電路中會產生一個持續時間小于1微秒的高強度的尖峰脈沖,其脈沖電壓值至少達到了貼片鉭電容穩定輸入值的3倍以上,電流可達到貼片鉭電容穩態值的10倍以上。在這種持續時間極短,能量密度高的情況下,我們的貼片鉭電容就會被遠遠超過鉭電容耐壓值的脈沖電壓給擊穿,即使你使用的是KEMET、AVX鉭電容情況也一樣。

        因此,在這類電路中選用的貼片鉭電容其額定耐壓值應該是該電路中穩定電壓值的3倍。如果不分電路的回路阻抗類型,一概降額50%,在回路阻抗最低的DC-DC電路中,一定要考慮到電路阻抗值的高低和輸入輸出功率的大小和電路中存在的交流紋波值的高低。因為電路阻抗高低可以決定開關瞬間浪涌幅度的大小。內阻越低的電路降額幅度就應該越多。對于降額幅度大小。切不可一概而論。必須經過精確的可靠性計算來確定降額幅度。

        2、在使用電壓合適的情況下,電路峰值輸出電流過大導致貼片鉭電容爆炸

        在貼片鉭電容器工作時可以安全承受的最大直流電流沖擊I,與產品自身等效串聯電阻ESR及額定電壓UR可以用該公式計算:I=UR/1+ESR。
        如果一只容量偏低的鉭電容器使用在峰值輸出電流很大的電路,這只產品就有可能由于電流過載而燒毀。這非常容易理解。

        3、貼片鉭電容等效串聯電阻ESR過高和電路中交流紋波過高導致爆炸

        當在過高交流紋波的濾波電路中使用ESR過高的貼片鉭電容器,即使使用的電壓遠低于應用的降額幅度,有時候,在開機的瞬間仍然會發生突然的擊穿現象;出現此類問題的主要原因是電容器的ESR和電路中的交流紋波大小嚴重不匹配。鉭電容器極性元氣件,在通過交流紋波時會發熱,而不同殼號大小的產品能夠維持熱平衡的允許發熱量不同。由于不同容量的產品的ESR值相差較高,因此,不同規格的貼片鉭電容器能夠安全耐受的交流紋波值也相差很大,因此,如果某電路中存在的交流紋波超過使用的貼片鉭電容可以安全承受的交流紋波值,產品就會出現熱致擊穿的現象。同樣,如果電路中的交流紋波一定,而選擇的貼片鉭電容器的實際ESR值過高,產品也會出現相同的現象。
        一般來說,在濾波和大功率充放電電路中,必須使用ESR值盡可能低的貼片鉭電容器。對于電路中存在的交流紋波過高而導致的電容器失效問題,很多電路設計師都忽略其危害性或認識不夠。只是簡單認定貼片鉭電容的質量存在問題。這種現像在業內非常常見。

        本文編輯國產鉭電容生產廠家-松填科技(new.sont.cc)技術部

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