片式钽电容器技术总结及应用指南3.2

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钽电容器使用指导

钽电容器使用指导

钽电容器使用指导基础特征1.电容量以标称电容量C n表示,单位为uF,为避免电源频率的影响,使用100Hz或120Hz 并采用串联等效电路测量,标准测量电压为U_=2.20-1.0V(有效值)或更低,测量温度为25℃,允许15℃~35℃范围内变动。

2.电容量允许偏差表示与标称电容量值的允许差异用符号表示为:K:±10%,M:±20%Q:-10%~+30%3.损耗角正切值tgδ由于电容器的结构存在电阻,在春联等效电路是可以用电器对频率的响应Xc=1/2πfc和等效串联电阻ESR来表示损耗,即tgδ=ESR/Xc损耗角正切值是在0.5VAC120Hz下测试算成百分比4.额定电压表示为可连续施加在电容器上的最大DC电压。

用V R或V R表示,单位:伏(V)。

5.漏电流漏电流测量须连接1KΩ电阻,施加额定电压5min读数,标准漏电流是不大于容量乘以额定电压再乘以一个常数。

6.等效串联电阻串联等效电阻是电容器在串联等效回路中所测得的电阻,测量频率为100KHz。

7.使用温度范围使用温度范围-55℃~125℃,额定电压下最大使用温度为+85℃,大于85℃时最大允许施加电压是类别电压,在各型号说明书另有规定。

类别电压约为额定电压的0.65倍。

使用说明1.使用电压电容器的故障受使用电压和额定电压的比率影响很大,设计实际电路时,请考虑到所有要求的可靠性,适当降低电压。

使用低阻抗电路时(尤其开关电源中的滤波电容器),请将使用电压设定在额定电压的1/3以下,使用其他电路时,请将使用电压设立在额定电压的2/3以下。

在低阻抗电路中电容器并联使用时,将增加直流浪涌电流失效的危险,同时请注意并联电容器中储存的电荷,通过其他电容器放电。

钽电容器在电路中,应控制瞬间大电流对电容器的冲击,建议串联电阻以缓解这种冲击。

请将3Ω/V以上的保护电阻器串联在电容器上,以限制电流在300mA以下。

无法插入保护电阻时,请使用1/3额定电压以下作为工作电压。

片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法一、钽电容介绍钽电容是由稀有金属钽加工而成,先把钽磨成微细粉,再与其它的介质一起经烧结而成。

目前的工艺有干粉成型法和湿粉成型法两种。

钽电容由于金属钽的固有本性,具有稳定好、不随环境的变化而改变、能做到容值很大等特点,在某些方面具有陶瓷电容不可比较的一些特性,因此在很多无法使用陶瓷电容的电路上钽电容被广泛采用。

目前全球主要有以下几个品牌的钽电容:AVX、KEMET、VISHAY、NEC,其中AVX和VISHAY 的产量最大,而且质量最好。

二、选择考虑因素1、温度温度影响:A)电容量 介电常数的变化引起 导体面积或间距变化引起B)漏电流:通过阻抗变化影响C)高温击穿电压和频率对发热的影响D)额定电流,当发热产生影响时E)电解液从密封处泄漏2、湿度湿度影响:A)漏电流 B) 击穿电压 C) 对功率因数或品质因数的影响3、低气压低气压影响:A) 击穿电压 B)电解液从密封处泄漏4、外加电压外加电压影响:A)漏电流 B) 发热及伴随的影响 C)介质击穿:频率影响D)电晕 E) 对外壳或底座的绝缘5、振动振动影响:A)机械振动引起的电容量变化 B)电容器芯子、引出端或外壳发生机械变形6、电流电流影响:A)对电容器的内部升温和寿命的影响 B)导体某发热点的载流能力7、寿命所有环境和电路条件对其都有影响。

8 稳定性所有环境和电路条件对其都有影响。

9 恢复性能电容量变化后,能否恢复到初始条件。

10 尺寸、体积和安装方法在机械应力下,当产品安装固定不当时,容易导致引线承受较大应力或共振,严重时会产生引线断裂待现象。

三、在选择和使用电容器时应考虑下列内容:A)电路设计者为了设计出能在要求的时间内满意工作的电路,所使用的电容量允许偏差必须考虑:符合规范规定的允许偏差: 电容量 --温度特性变化;恢复特性; 电容量 --频率特性;介质吸收; 电容量与压力、振动和冲击的关系; 电容量在电路中的老化和贮存条件。

钽电容知识总结材料(结构、实用工艺、全参数、选型)

钽电容知识总结材料(结构、实用工艺、全参数、选型)
先求出中间抽测容量的平均值C1=1.09,V1=95
V2=1.09X95/1.0=103.5(V),需提高9V
注意:提高电压后,需恒压一小时,才可完毕赋能。
T1:第一次恒压温度;
V1:第一次恒压电压;
T2:第二次恒压温度;
V2:第二次恒压温度;
注意公式中的温度K是绝对温度,需将摄氏温度加上273;
例如:第一次恒压温度为75度,恒压电压为90V,如果形成液的温度提高到85度,问形成电压要降低几伏?
7、如果烧结后,试容出来容量大了怎么办?
(1)算一下如果容量控制在+5%-----+10%,计算出的赋能电压是否接近闪火电压?如果接近就不能流入后道;
(2)如接近闪火电压,可改规格,如16V10U,可改16V15U,10V15U,但是计算出的赋能电压不能低于最低赋能电压,不能往高电压改规格。
(3)实在不行只能返烧结,返烧结时要根据比容控制烧结温度。
如下图为MnO2为负极的钽电容
如下图为聚合物〔Polymer〕为负极的钽电容
二、生产工艺
按照电解液的形态,钽电解电容有液体和固体钽电解电容之分,液体钽电解用量已经很少,本文仅介绍固体钽电解的生产工艺。
固体钽电解电容其介质材料是五氧化二钽;阳极是烧结形成的金属钽块,由钽丝引出,传统的负极是固态MnO2,目前最新的是采用聚合物作为负极材料,性能优于MnO2。
(2)做的过程当中,要经常观察液面、温度。
(3)如果试容、赋能湿测有质量问题,在排除赋能的情况下,应尽量往前面调查原因。
(4)做高压〔如35V、40V、50V〕大产品,赋能过程中经常要观察有无钽块开裂,如有,说明赋能电压已达到该钽块的击穿电压,就马上降低电压,查明原因,容量控制可正偏差以防电压过高。

高分子片式钽电容器的应用问题分析

高分子片式钽电容器的应用问题分析

高分子片式钽电容器的应用问题分析传统的片式钽电容器阴极为电子电导型的二氧化锰,由于二氧化锰是一种半导体,因此,此类片式钽电容器的阻抗较高。

由于电容器阻抗ESR[也叫等效串联电阻]和电容器的容量CR及测试或使用频率有如下数学关系;ESR=Tgδ/2πfC R式中;ESR 为等效串联电阻,单位为欧姆。

Tgδ为产品损耗。

单位为%π为3.14159265f为测试频率.单位是H ZC R为该只电容器的额定容量因此,当该只电容器的本身ESR较大时,电容器可以工作的滤波频率范围就受到严格限制.因为该只电容器的谐振频率f0将较低.因此该电容器可以应用的频率范围就较低.见下式;电容器的谐振频率与电容器各参数间的数学关系如下;f0=1/2πRC式中; f0为该只阻抗和容量一定的电容器的谐振点.单位为H Zπ为3.14159265C为该只电容器的实际测试容量R为等效串联电阻,单位为欧姆任何一只电容器的各参数间都有上述的数学关系,因此,不同种类的电容器适合于不同滤波频率的电路.当电容器的参数与电路参数不匹配时,该电容器会失效或滤波效果不佳.电子技术的进步来源于工作频率的不断增加,这样,任何一种电子产品的功能才能更强大,在一定的时间内能够处理的信号的速度才能更快.因此,整机技术的进步决定了电容器的可适用工作频率范围也必须扩大,特别是滤波电路里使用的片式钽电容器和其它种类的电容器,其工作频率范围决定了其适应的电路类型甚至市场空间.为了使片式钽电容器能够使用在更高频率的滤波电路里信号失真度更小,现在的片式钽电容器的阴极改为一种能够导电的高分子材料-聚噻吩. 聚噻吩是一种新型导电聚合物,其高温稳定性优良,电阻率接近普通金属,由于片式钽电容器的阻抗有很大一部分来自于阴极材料的自有阻抗,因此,使用高导电率聚噻吩作阴极的片式钽电容器的自有高频阻抗ESR可以大幅度地降低数倍甚至一个数量级.这样,使用高分子作阴极的片式钽电容器就可以使用在工作频率更高的滤波电路.由于聚噻吩属于典型的导电有机物,因此,其具有的有机物物理特征又使片式钽电容器的基本性能发生了很多变化;1.可以使用到工作频率更高的滤波电路.2.由于高分子材料呈软态,因此,当电路中瞬间产生的电脉冲或电压及电流浪涌时,压电效应导致的介质层晶体位移不会与阴极产生突然的挤压效应而破裂,因此,使用在此类滤波电路中,高分子片式钽电容器不需要大幅度降额;低压产品只需要降额10%,高压产品只需要降额20%就可以在此类电路中获得更高的可靠性.3.在出现意外的击穿现象时,高分子产品不会象二氧化锰阴极的片式钽电容器那样会迅速爆炸甚至燃烧,其安全性较佳.但是,高分子产品短路时不爆炸燃烧的特性同时也会带来其它问题,当短路发生时,它不会像普通片式电容器一样迅速先短路马上又开路,而是一直处于短路状态,必须长时间存在更大的多的电流才能烧毁.因此,如果发生失效问题,必须迅速拆除该只产品才能使电路恢复正常,否则,只要电路处于有电状态,电路一直会处于短路状态而不能重新启动.高分子片式钽电容器的开发主要是为了使其能够使用在工作频率更高的滤波电路,当使用到大功率的储能充放电电路里时,必须充分考虑到其一旦短路不能够迅速断开的固有缺陷.同时,必须考虑到不同电路类型对电容器基本性能的不同要求.使用在大功率充放电电路里的电容器必须满足如下要求;1. . 该电容器必须具有尽可能低的直流漏电流;钽电容器的漏电流和实际耐压及其绝缘电阻之间存在如下数学关系;I=UR/R上式是欧姆定律的数学表达式,但是,对于钽电容器, I表示的是该产品的实际漏电流而不是导体中通过的电流,UR是该产品的实际耐压而不是电路中实际施加的电压,R是该产品的实际绝缘电阻而不是该产品的电阻. 这些实际内容上的区别非常重要.从上式中,我们可以推导出这样的规律;当漏电流偏大时,产品的实际绝缘电阻就会下降,同时,该产品的实际耐压也会下降.同样的道理,如果实际漏电流较小的产品,其绝缘电阻也将较高,其实际耐压也会更高. 此规律在高温时对钽电容器的可靠性意义重大; 当高温时该产品的实际漏电流较大时,其实际耐压就会大幅度下降,因此,高温时钽电容器的失效率就高得多. 因此,对钽电容器的可靠性影响最大的参数就是该产品的漏电流大小,特别是高温时该产品的漏电流变化率高低可以直接成为该产品可靠性高低的最主要的判定参数.在使用电压较高时,片式钽电容器的漏电流偏大的产品在进行频繁的大功率放电时会出现爆炸失效现象.作为T/R组件中的瞬时电源,为了保证电磁波发射的功率强度足够[可以探测的距离和强度成正比],施加到电容器上和电容器放电时的功率均较大,此时,如果漏电流偏大,非常容易导致击穿瞬间发生,从而造成该T/R组件功能失效.制约片式钽电容器的漏电流大小的条件主要是电容器生产厂家的工艺技术水平,在此方面,各家片式钽电容器生产商的实际生产水平相差巨大.但由于高分子片式钽电容器的标准对漏电流的要求较宽,因此,从简单的测试看,好象那家公司都能够生产出合乎标准的高分子片式钽电容器,而实际却不竟然,各家生产出的相同规格的高分子片式钽电容器的实际漏电流水平和可靠性水平相差非常大.如果使用厂家只是通过形式化的简单测试,根本发现不了其中的差别.因此,不断的失效问题就一直在困扰着电容器使用者.钽电容器在实际制造过程中,由于使用的原材料性能差异和工艺水平不同以及装备性能的不同,批量生产出的产品的性能尽管都符合标准规定,但实际上不同生产厂家生产的产品的性能存在明显的质量差异。

片式钽电容使用方法(二)2024

片式钽电容使用方法(二)2024

片式钽电容使用方法(二)引言:片式钽电容是一种重要的电子元件,具有体积小、电容量大、稳定性好等特点。

在电子产品中广泛应用。

本文将介绍片式钽电容的使用方法。

正文:一、选择适当的片式钽电容1. 根据电路需求确定电容量大小2. 考虑电容器的尺寸和电压等级3. 参考厂家规格书选择合适的产品4. 注意判断电容器的使用寿命和温度特性5. 对比价格和性能,选择性价比高的产品二、正确安装片式钽电容1. 确保电路断电并放电2. 将电容器正确安装到电路板上3. 注意电容极性,正极连接到正极标记上4. 注意焊接温度和时间,避免损坏电容表面涂层5. 清理焊接区域,确保焊接质量和稳定性三、考虑片式钽电容的使用环境1. 防止潮湿和腐蚀环境对电容器的影响2. 避免高温和低温环境对电容器性能的影响3. 防止震动和冲击对电容器的损害4. 注意避免电容器长时间暴露在强磁场中5. 定期检查和维护电路,确保电容器的正常工作四、避免片式钽电容的错误使用1. 在不同频率下测试电容器特性2. 避免超过电容器的最大电压和电流限制3. 避免长时间大电流通过电容器4. 不要随意更改电容器接线和引脚连接方式5. 避免电容器与其他元件发生短路或过热现象五、注意片式钽电容的存放和维护1.存放在干燥、无尘、无腐蚀气体的环境中2. 定期检查和测量电容器的电容值和ESR值3. 及时更换老化和损坏的电容器4. 注意保护电容器表面涂层,避免划伤和损坏5. 遵守厂家提供的存储和维护指导要求总结:合理选择、正确安装和正确使用片式钽电容,不仅能够提高电路的性能稳定性,延长元件使用寿命,还能有效降低电路故障的风险。

因此,在设计和使用电子产品时,应注意片式钽电容的使用方法,并合理选择适合的产品。

片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法概述片式钽电容(Tantalum Capacitor)是一种常用的电子元件,广泛应用于各种电子设备中。

本文将介绍片式钽电容的使用方法,包括选型、安装、使用注意事项等方面的内容。

选型在选择片式钽电容时,需要考虑以下几个因素:1. 容量(Capacitance):根据电路需求确定合适的容量值。

片式钽电容的容量一般以微法(μF)为单位。

2. 电压(Voltage):确定电路所需要的工作电压范围,并选择合适的工作电压。

片式钽电容的工作电压一般以伏特(V)为单位。

3. 温度(Temperature):考虑元件在工作环境中所受的温度影响,选择适合的温度系列的片式钽电容。

4. 尺寸(Size):根据电路板的实际空间情况,选择合适的尺寸和引脚间距。

安装1. 检查电路板设计:在安装片式钽电容之前,先检查电路板上的设计,确保引脚的位置和间距与片式钽电容的规格匹配。

2. 焊接准备:在开始焊接之前,将片式钽电容更换到一个无静电的工作台,并戴上防静电腕带,以避免静电对元件产生损坏。

3. 焊接方法:使用烙铁和焊锡将片式钽电容焊接到电路板上。

确保烙铁的温度不要过高,避免焊接过久而导致元件损坏。

4. 焊接位置:将片式钽电容的引脚正确地连接到电路板上对应的焊盘上,并进行焊接。

5. 焊接注意事项:在焊接片式钽电容时,应避免过度加热,以免损坏电容的性能。

还应注意避免引脚之间的短路现象。

6. 焊接完成:焊接完成后,用万用表等工具进行检测,确保片式钽电容与电路板相连接正常。

使用注意事项1. 极性:片式钽电容有正负极性,必须正确连接。

在焊接时,应根据电容上标注的标识将正极引脚焊接至电路板上对应的正极焊盘上。

2. 工作电压:不要超过片式钽电容标注的工作电压范围,否则会导致电容失效甚至短路。

3. 温度:片式钽电容对高温敏感,应避免长时间暴露在高温环境中。

4. 震动和冲击:避免片式钽电容受到严重的震动或冲击,以免影响其性能和寿命。

钽电容参数介绍及使用技巧

钽电容(Tantalum Capacitors)钽电容全称是钽电解电容,也属于电解电容的一种,使用金属钽做介质,由于钽电容内部没有电解液,很适合在高温下工作。

钽电容由于采用颗粒很细的钽粉,且钽的介电常数很高,所以在单位体积内钽电容的容量可以做到比较大。

钽电容的特点是温度范围宽、耐高温、寿命长、误差小、高稳定性,最高的容量体积比。

当然,还有高成本和过于复杂的生产技术。

在优点突出的前提下,钽电容器也具有要命的弱点,耐纹波性能与其它电容器相比较差,不能承受过高的反向电压。

钽电容器仍然具有最高的可靠性.这是它一至在军用及仪器行业里使用成为首选的根本原因。

从成本及性价比的角度看,在实际使用中,钽电容主要应用于1UF-220UF情况下的中小电源滤波作用。

目前全球钽电容的生产厂家主要有AVX、KEMET、NEC、VISHAY、NICHICON、三星、三洋等等。

美国品牌的钽电容如AVX/KEMET外观都是黄色,其它一些品牌外观都是黑色。

钽电容内部结构图:钽电容内部等效电路:钽电容MARK标识:钽电容主要参数:1、容值范围:钽电容的容值参数范围一般在0.47UF-680UF,不同厂家根据工艺能力,稍微有区别。

一般情况下钽电容使用参数范围在1UF-220UF左右。

从下面图表可以看出,钽电容在超过100K以上频率时,电容参数急剧减小。

所以,钽电容一般情况下只适合低频情况下中大电流滤波。

2、额定电压:一般钽电容的额定电压范围在4V-50V,考虑到125度环境需要做降额使用,参考下表。

在常规-55°C to + 125°C环境下,额定电压需要降额到2/3左右使用。

具体降额可以用下列公式计算:Vmax=( 1-(T-85)/125)×VRVmax是最大工作电压T 是要求的工作温度VR是额定电压值得注意的是上述公式只适用于高阻抗的放电电路。

同时,上述公式并没有考虑交流分量和浪涌的影响,因此当使用温度较高时,必须使用更大的降额电压才能稳定可靠地工作。

片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法片式钽电容使用方法第一章产品概述片式钽电容是一种小型化、高容量、高频率特性的电容器,通常用于电子设备中的稳压、滤波和耦合等电路。

第二章产品特点1.高容量:________片式钽电容具有较高的容量密度,可实现大容量的节省设计空间。

2.高频率特性:________片式钽电容具有低ESR(等效串联电阻)和低ESL(等效串联电感),适合高频率应用。

3.长寿命:________片式钽电容具有较长的使用寿命,适用于长时间工作的场合。

4.优良的环境适应性:________片式钽电容能够适应较宽的温度范围和湿度环境。

第三章使用注意事项1.安装时要避免过度机械压力,以免损坏电容器。

2.严禁倒置或超出允许的工作电压范围使用。

3.使用前须确认正负极性,错误极性连接将导致电容器短路或无法正常工作。

4.避免在高温、高湿度环境下使用,以防止电容器性能下降甚至失效。

5.注意防止静电损伤,避免在静电环境下处理电容器。

第四章片式钽电容的使用场景1.稳压电路:________片式钽电容可用于稳压电路中,起到平滑输出电压的作用。

2.滤波电路:________片式钽电容可用于滤波电路中,用于去除电源中的纹波。

3.耦合电路:________片式钽电容可用于耦合电路中,实现信号的传递和隔离。

4.高频电路:________片式钽电容由于其低ESR和低ESL特性,适合用于高频电路中。

第五章常见问题解答1.片式钽电容的使用寿命多久?片式钽电容的使用寿命一般为几千到几万小时,具体寿命与工作条件和负载电流有关。

2.如何判断片式钽电容的正负极性?片式钽电容的正极有标识,通常是一条箭头或正号。

负极则没有标识。

3.如何安全地处理片式钽电容?在处理片式钽电容时,应避免施加过大的机械压力或静电,避免损坏电容器。

附件:________本文档无附件。

法律名词及注释:________1.ESR:________等效串联电阻,指电容器的等效电阻,影响电容器在高频率下的性能。

片式固体电解质钽电容器 规格承认书说明书

片式固体电解质钽电容器规格承认书1. 产品特点该产品为模压封装、片式引出,具有密封性好、重量轻、电性能优良、稳定可靠等特点。

适用于移动通讯、摄像机、程控交换机、计算机、汽车电子等各种电子设备的表面贴装直流或脉动电路。

2. 产品型号及编码说明CA45A - A - 16(15)V - 4.7μF - K型号 壳号 额定电压 标称电容量 容量偏差3. 产品外形及尺寸:见图1及表1表1 电容器的外形尺寸单位:mm4.电性能参数4.1 工作温度范围:-55℃~125℃;85℃以上施加降额电压。

4.2 标称电容量允许偏差(25℃,100Hz):K:±10%4.3 主要电性能参数:见表2表2 电性能参数表5.标志5.1标志内容(1)商标及正极标识(2)标称电容量(3)额定工作电压5.2 标志说明:见图2(举例)。

6. 产品外观质量6.1 产品本体应无针眼、缺角、缺块、发黑、漏封、裂纹、引出片断裂等现象。

6.2 产品标志:应清晰、完整、正确;无重影、漏打等现象。

7.包装7.1 产品编带的尺寸及卷绕方向:见图3、图4、表4、表5。

注:用户未要求时,编带卷绕方向通常按左旋卷绕方向。

7.2包装数量:见表3表3 包装数量7.3产品内外包装盒应无破损,料盘、小盒及外包装箱上应有相应物料标识单,标识应清楚、准确。

7.4每批产品应附产品合格证,内容包括产品型号、规格、壳号、容量级别、数量、生产批号及执图4表 4 编带尺寸单位:mm表 5 卷盘尺寸和数量8.典型试验要求:见表6表6 典型试验要求9 应用指南9.1室温电性能的测量9.1.1 电容量(C)和损耗角正切(tg δ)的测量●施加电压: 直流偏压:U-=2.20 -1.0V ;交流偏压(有效值)的范围:U ~=1.00-0.5V●测量时,确保电容器正、负极的接法正确,否则读数会产生较大的偏差。

9.1.2漏电流(I )的测量●施加电压:额定电压测量时,应串联1000Ω的保护电阻。

片式固体钽电容-概述说明以及解释

片式固体钽电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述片式固体钽电容是一种新型的电子元件,具有优异的性能和广泛的应用前景。

它采用固态钽作为正极材料,相比传统的电解式铝电容,片式固体钽电容具有更高的电容密度、更低的ESR值、更好的抗漏电流能力和更长的使用寿命。

本文将通过对片式固体钽电容的原理、优点和应用领域进行详细介绍,探讨其在电子领域中的重要性和发展前景。

1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。

1. 引言部分将介绍固体钽电容的概念和重要性,以及本文的研究目的和意义。

2. 正文部分将详细阐述片式固体钽电容的原理、优点和应用领域,为读者提供全面的了解。

3. 结论部分将对本文内容进行总结,并展望片式固体钽电容未来的发展前景和应用价值。

1.2 文章结构部分的内容1.3 目的:本文旨在深入探讨片式固体钽电容的原理、优点和应用领域,希望通过对这一电子元件的全面介绍,让读者对片式固体钽电容有更加深刻的理解和认识。

同时,我们也将讨论片式固体钽电容的发展前景,展望其在未来的应用和发展方向,为读者提供对这一领域的深入洞察和未来发展的展望。

通过本文的阐述,希望能够为相关领域的研究者和工程师提供启发和参考,推动片式固体钽电容技术的进步和发展。

2.正文2.1 片式固体钽电容的原理片式固体钽电容的原理部分:片式固体钽电容是一种电子元件,它的工作原理是基于固体电容器的电荷存储和释放。

在片式固体钽电容中,其基本结构包括钽质阳极、氧化层作为介质和导电性良好的负极。

当电压施加在钽电容上时,电荷会在钽电容的阳极和氧化层之间存储,并在需要时释放出来。

钽电容的阳极通常由纯钽制成,由于钽金属的高化学稳定性和良好的导电性,使得钽电容具有较高的容量、频率响应和稳定性。

氧化层在片式固体钽电容中起到重要的电介质作用,它能够阻止阳极和阴极之间的电荷直接接触,从而确保电容器的正常工作。

总的来说,片式固体钽电容的原理是通过在钽质阳极和氧化层之间存储和释放电荷来实现电容效应,从而实现电子元件在电路中的功能。

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片式钽电容器技术总结及应用指南一、 电性能及术语解释 1.1 电容量1.1.1 标称电容量(C R )这是标称额定电容量,对钽电容器来说,+ 20℃用测量电桥测量等效串联电路的电容量。

1.1.2 电容量偏差这是实际电容量值所允许的变化。

1.1.3 电容量与温度的关系(曲线)钽电容器的电容量随温度变化。

该变化自身与额定电压和电容器的大小有点关系。

电容量与温度%15 0-15-25 0 25 50 75 100 125温度(℃)1.1.4 电容量与频率的关系(曲线)频率增加则电容量减少。

超过100KHz ,电容量继续下降达到谐振(典型的介于0.5~5MHz )。

超过谐振频率。

电容量(μF )1000 10000 100000 1000000 频率(Hz )1.2 电压1.2.1 直流额定电压(V R )这是85℃持续施加的直流额定电压。

1.2.2 类别电压(V C )这是可施加到电容器上的最大电压。

在85℃时它等于额定电压,超过该温度,它将呈直线下降,在125℃达到V R 的2/3。

最大类别电压与温度%1009070 5075 95 115 温度(℃)1.2.3 浪涌电压(V S )用最小串联电阻为1千欧的电阻在电路中对电容器在短时间内施加的最大电压。

在每小时内每次为期30秒的浪涌电压可达10次。

在电路设计中,浪涌电路不能作为参数使用,在常规操作中,电容器要定期充电、放电。

1.2.4 固体钽电容器承受浪涌电压和浪涌电流的能力有限。

这和其它电容器有共同之处,因为通过电介质的电场强度很大。

例如一个25v 的电容器在额定电压下操作时就具备147kv/mm 的电场强度。

确保电压通过电容器引出端时不超过规定的标称额定浪涌电压是相当重要的。

在低阻抗线路中,电容器易受到浪涌电压的应力。

降低电容器额定电压的50%或更多,可增加元件的可靠性。

在需承受快速充电和放电的电路中,我们推荐1Ω/v的保护电阻。

如果可能的话,应使用达到70%的降额度。

作为一个单独的电容器,在这种情况下则需要比原有更高的电压。

应使用串联的方法以提高电容器的工作电压:如两个22μF 50V 的元件串联等效于一个11μF 50V的元件。

1.2.5 反向电压提供的数值是随时出现在电容器上的反向电压的最大值。

此类限制是以假设电容器在正确的方向极化为条件的。

连续施加反向电压而无正常的极化将导致漏电流变差。

连续施加反向电压的情况可能出现在有阴极引出端相连的对头拼接结构的两个相似的电容器上。

在大多数情况下这种组合的容量只有其中一只的标称容量的一半在分离脉冲或最初的几次循环下,容量可接近标称值。

设计反向额定电压是用于控制偶尔出现的极性偏差。

提供的数值不用于控制连续的反向操作。

施加到电容器的反向电压的峰值不能超过:25,最大值为1.0v时,不超过额定直流工作电压的10%;85,最大值为0.5v时,不超过额定直流工作电压的3%;125,最大值为0.1v时,不超过类别直流工作电压的1%。

1.2.6 叠加交流电压(Vr.m.s)——纹波电压这是交流电压的最大均平方根值,叠加于直流电压上,可施加于电容器上。

直流电压值及叠加交流电压的峰值不能超过类别电压V C。

1.2.7 形成电压这是阳极氧化形成时的电压。

对钽电容器来说,该氧化层的厚度与形成电压成比例,是设置额定电压的一个因素。

1.3 损耗因素和损耗角正切(tanσ)1.3.1 损耗因素损耗因素是用来测量损耗角正切,用百分比加以表示。

用提供0.5Vpk-pk120Hz正弦讯号,无谐振,且最大偏压为2.2Vdc的测量电桥,可测出损耗因素。

损耗因素值与温度、频率有关系。

1.3.2 损耗角正切(tanσ)这是用来测量电容器能量损失的。

在规定频率的正弦电压下,所消耗的有功功率与无功功率的比值称为损耗角正切。

常用的术语还有功率因素,损耗因素和介质损耗。

余弦(90-σ)是功率因素。

用提供0.5Vpk-pk 120Hz正弦讯号、无谐振,且最大偏压为2.2Vdc的测量电桥可测出损耗角正切。

1.3.3 损耗因素与频率的关系如图所示损耗因素随频率而提高: 损耗因素与频率损耗因素频率(Hz )1.3.4 损耗因素与温度的关系如图所示,损耗因素随温度变化而变化。

损耗因素与温度 1.81.410.8 -55 -5 0 45 95 温度(℃)1.4 阻抗(z )和等效串联电阻(ESR ) 1.4.1 阻抗Z在规定频率下电压与电流之比。

影响钽电容器的阻抗有三个因素:MnO 2半导体层的电阻、电容量值以及电极和引线的电感。

引线的电感在高频时成为限制因素。

这三个因素的温度和频率特征决定了阻抗Z 的特征。

阻抗应在20和100KHz 进行测量。

1.4.2 等效串联电阻ESR等效串联电阻ESR 发生在电容器各种实际应用形式上。

这是由几种不同机理产生的,包括元件的电阻和接触电阻,介质内的缺陷产生的旁路电流电阻。

这些电阻都作为电容器的ESR 来考虑。

ESR 值及频率有关系,用下式来计算:ESR=tan σ/2πf c式中f 为频率(用Hz 表示),C 为容量(用法拉表示) ESR 在20,100KHz 进行测量。

对于阻抗来说,ESR 是起作用的因素之一,在高频时(100KHz 以上)它成为决定性因素。

因此ESR 和阻抗几乎等同,阻抗只是略高一点。

1.4.3 阻抗、ESR 与频率的关系ESR 和阻抗均随频率的增加而增加。

在低频时,数值因辅助因素对阻抗的作用增加而下降(由于电容器的电抗)。

超过1MHz (超出电容器的谐振点),阻抗因电容器的电感而再次上升。

ESR 与频率420 0.1 1 10 100 1000频率(KHz ) 阻抗与频率100 1010.1 0.1 1 10 100 1000频率(KHz ) 1.4.4阻抗、ESR 与温度的关系如图所示,在100KHz 时,阻抗和ESR 表现一致,随温度增加而下降。

100KHz ESR 与温度ESR 温度(℃)1.5 直流漏电流 1.5.1 直流漏电流漏电流与施加的电压,加压时间和所处的环境温度有关。

应在20℃时施加额定电压测量。

在测量电路中电容器串联一个1000欧的保护电阻。

施加额定电压后3至5分钟,漏电流不得超过标称表中的规定值。

这些是以0.01CV 或0.5μA (取大者)为基础的。

1.5.2 漏电流与温度的关系如图所示,漏电流随温度的提高而增大。

在85℃至125℃操作时,最大工作电压(Vmax )必须降额使用,可按下式计算:Vmax=(1-(T-85)/125)×V R (伏) 其中,T 为要求的工作温度。

漏电流与温度1010.1-55 0 40 80 125 温度(℃)1.5.3 漏电流与电压的关系当施加降额电压时,漏电流迅速降低到与额定电压V R 相对应的值以下。

漏电流的降压效果见图。

这也有助于提高产品应用的可靠性。

详细情况见3.1。

漏电流与额定电压I/I VR 10.10.010 20 40 60 80 100 额定电压(V R )% 1.5.4纹波电流对于给定温度上升超过环境温度,所允许的最大纹波电流来自于功率耗散限制。

二 、交流操作、纹波电压和纹波电流2.1 在交流应用中,电容器内不论是交流信号元件(视信号形式,振幅和频率而定),还是直流漏电流都要产生热。

实际上第二个因素并不重要。

电容器的实际损耗功率可用下式计算: P=I 2R或变形为I= √(P/R ) (方程式)P=E 2R/Z 2其中,I=均平方根纹波电流,安培R=等效串联电阻,欧姆 E=均平方根纹波电压,伏 P=损耗功率,瓦特Z=阻抗,欧姆,考虑频率 最大交流纹波电压(Emax ) 从前一个方程式可得:Emax=Z √(P/R ) 方程式2 其中P 是最大允许耗散功率(见下表),但必须确保以下二点: 1. 电容器的直流工作电压不能超过所施加的交流电压的正向峰值和直流偏压。

2. 施加的直流偏压值和交流电压的反向峰值不能允许电压反向超过“反向电压”。

以前的纹波计算:以前的纹波电流和纹波电压是用以实验为基础所取得的功率损失,来加以计算的,该功率损失要求电容器本体在大气中其温度比室温提高10℃,这些数值可见表1。

方程式1和2分别允许有最大纹波电流和最大纹波电压。

片式钽电容器的热传导变化很大程度上视其安装方法而定。

表1:功率损失标称(在大气中)系列模压片式钽 系列模压片式钽对于电容器来说温度的上升可用红外线探测器测出。

这就确保了通过固定在电容器表面的任何热电偶时都不会有热量损失。

C 、D 壳的结果C D(E)功率w几种电容器的测试结果如上图所示。

所有的电容器都在FR4枚上测量,没有其他的散热。

在1KHz 至1MHz 的不同频率提供纹波(电流/电压)。

如上图所示,C 号壳电容器的平均最大功率(Pmax )为0.11瓦。

这和表1中所列举的数值相同。

D 号壳电容器的平均Pmax 值伪0.125瓦,这比表1中的值0.025瓦要低一些。

如果考虑到电容器ESR 及频率,从图1就可看出有变化。

因此对于指定的纹波电流来说,损耗的功率随频率而变化。

这一点从图2中可清楚地看出,元件表面的温度在1MHz 时比在100KHz 时上升得多。

下图就是关于ESR 随频率变化的情况。

对100KHz 和1MHz 正弦波输入量时的纹波电流与温度对比情况。

ESR 与频率10.1 0 100 1000 10000 100000 1000000频率(Hz )温升(℃) 60 1000KHz 40 1MHz200.0 0.6 1.2 有效值电流(Amps) 如果把I 2R 绘成图,就如看出两条线实际上是重合的。

如下图所示。

60 4020 00.00 0.20 0.40 F R举例:钽电容器做滤波用,要求能够应付峰值为2安的、200KHz矩形波的电流。

矩形波是正弦波的无穷级数在矩形波基本频率的奇次谐波的总和。

相关的方程式为:πf)+……I方=I PK让我们假设该电容器是6V68μF,可测出ESR。

从前而图中D号壳的结果可看出,该功率可导致电容器表面温度上升约5℃。

2.2 热控制纹波电流造成功率消耗而使电容器发热。

该热量等于I2R,其中I为给定频率的有效值电流,R为相同频率时的ESR。

热量由外表面传入。

从该点传入的效果如何视热控制而定。

在2.1中给出了功率损失(消耗)标称值。

如果充分散热或强行制冷就可接近该标称值。

实际上,在无特殊的热控制高密度装配单元,要求高与周围温度10℃的功率损耗可能达到接近10倍。

在这种情况下应规定电容器的实际温度(用热电偶探测器或红外线扫描仪都行),如果超过以上极限则有必要指定一个低ESR的元件或教高的额定电压。

片式安装的热损耗热阻抗曲线图C号壳电容器本体120100806040200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 功率、直流瓦纹波电流测试的结果——树脂本体三、可靠性和失效率计算3.1 稳态钽电介质基本上无磨损机理,在某些情况下还有一定的自愈作用。

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