鉭電容常見的失效模式有擊穿,燒毀或爆炸,特別是在開關電源或其它專用電源電路中。就是因為爆炸燃燒這些危險性,導致很多工程師輕易不敢觸碰鉭電容。這裡我們就聊一聊鉭電容失效原因分析中易忽略的細節,以便以後在工作中敢於大膽使用鉭電容。
衝擊電壓對鉭電容的影響:
電源在啟停瞬間通常會有很高的衝擊電壓,尤其是低阻抗電路中,這些衝擊電壓通常能達到電源額定輸出電壓的1.5~3倍。因此,在首批樣品調試時,所選鉭電容的耐壓值要達到電源額定輸出電壓的1.5~3倍,甚至3倍以上。然後根據實測的電源衝擊電壓適度的降低鉭電容的耐壓值。
尤其是在開關電源這種DC/DC變換電路和感性負載電路中,該高強度尖峰衝擊電壓所持續的時間極短,通常只有納秒級的持續時間,做設計不能放過類似與這樣的細節,不好抓也要把它用示波器抓出來分析。
衝擊電流對鉭電容的影響:
如鉭電容的ESR值及紋波電流和耐壓值等參數選的都很合理,但鉭電容還會燒毀或爆炸。這時如果排查不出原因,可以查一下鉭電容前面的濾波電感的磁飽和電流是否太小了,如電感進入磁飽和狀態,則電感已失去感性,那麼前級的脈衝電壓電流直接作用在鉭電容兩端,這樣鉭電容瞬間就會失效。
這裡有必要對紋波電流做給解釋。鉭電容兩端的電壓高低變化,鉭電容就會隨之進行充放電動作,這樣鉭電容內部就會因電荷移動而有電流流動,這個電流就可以認為是流過鉭電容的紋波電流。
溫度對鉭電容的影響:
與鋁電解電容做對比,鉭電容高溫特性比較好。但是在應用中,尤其是高溫應用環境下,需仔細查閱規格書,看高溫環境下耐壓值降維到幾伏,耐衝擊電壓值降維到幾伏,紋波電流降維到幾伏。
比如在新能源汽車三大主控電路中,工作溫度較高,如仍按工業級產品設計方法,將電參數按常溫值選取必將造成嚴重的功能不良。
在電路設計中,控制住了產品的溫度,設計也就成功了一大半了。
影響鉭電容故障率的因素:
影響鉭電容故障率的因素有很多,如環境溫溼度,振動,應力,電壓(工作電壓和衝擊電壓),電流(工作電流和紋波電流),工作頻率等。但是在實際工作中很難做到面面俱到的分析,精確的定量計算,這時我們只用重點關注電壓,溫度和ESR值即可。
鉭電容應用注意事項:
1,鉭電容儘可能不要用在電源輸入端,因為輸入端的電壓波動通常比較的,且沒有電阻限流分壓,易過流燒毀。通常把鉭電容用在電源輸出端,或IC電源端。
2,應用鉭電容需留意它的耐久性,尤其是在汽車類這種要求苛刻的產品中,老化後各項參數是否仍能滿足設計需求,比如漏電流,ESR值,紋波電流耐受性等參數。
3,鉭電容應用時通常採用降額使用,尤其是在低阻抗輸出電路中,降到鉭電容額定電壓的1/3甚至更低。
4,應用時,如明知鉭電容已被施加過高的電壓或反接,但鉭電容性能仍很穩定,這種情況下建議不要怕費事,直接換新的鉭電容,這些電容不要再用了。
5,如在開關電源輸出端使用鉭電容,則需要在開關電源中加軟啟動電路。因電容充電瞬間,兩端電壓幾乎為零,而開關電源的負載端電壓降低時,就會增大輸出電流以達到穩壓的效果。如此一來,鉭電容兩端施加的電壓雖然很低,但充電電流非常大,極易使鉭電容燒毀。