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保证产品在预期寿数内正确作业 经过增强资料技能提高电容器寿数

本站为您提供的确保产品在预期寿命内正确工作 通过增强材料技术提升电容器寿命,可靠性是当今市场上所有电子产品的一个重要考虑因素。尽管并非所有的应用都是安全关键或任务关键的应用,但即使是最简单的消费类设备,其后的品牌也需要有良好的用户评论来保持它们的声誉。在元器件选择阶段作出明智选择,可以帮助确保产品在预期寿命内正确工作。 设计人员的选择标准 在选择电容器时,容积效率、频率稳定性、工作温度, 或等效串联电阻(ESR)等特性往往是决定技术选择的主要因素。

可靠性是当今市场上一切电子产品的一个重要考虑要素。虽然并非一切的运用都是安全要害或使命要害的运用,但即便是最简略的消费类设备,这以后的品牌也需求有杰出的用户谈论来坚持它们的名誉。在元器材挑选阶段作出正确挑选,可以协助确保产品在预期寿数内正确作业。

规划人员的挑选规范

在挑选电容器时,容积功率、频率稳定性、作业温度, 或等效串联电阻(ESR)等特性往往是决议技能挑选的主要要素。在这些状况下,了解哪些要素会影响寿数,可以协助工程师确保产品供给所需的可靠性。另一方面,长作业寿数或许是终究产品的一个要害要求,并会终究决议器材的挑选。电容器的制造工艺(如资料纯度与制程工艺的管控,出产进程中的在线挑选)可供给更好的可靠性确保,而答应工程师削减电路内电容器的数量,然后在不危害可靠性的状况下,削减解决方案的尺度和本钱。

电容特性

例如,咱们知道,用金属化聚酯或聚丙烯薄膜制成的电容器(图1)具有长作业寿数。高压或高温特性使这些器材十分适合于轿车电子或电灯镇流器等运用,而自修正特性有助于战胜电介质中或许引起短路毛病的细小缺点的效应。另一方面,跟着这些缺点的修正,总可用容量开端下降,等效串联电阻(ESR)开端上升。这终究决议了器材的寿数。选用高质量的资料和电介质制造工艺可以最大极限地削减对自修正的依靠。在新式动力运用中,为了最大极限地下降能量丢失,咱们特别期望ESR下降。 KEMET公司在这类运用中现已可以证明即便是在70℃或以上的作业温度下此类薄膜电容器可到达几十年的作业寿数。

图1. 聚丙烯薄膜电容器的内部结构。

铝电容器包括许多不同类型的结构,其间每种结构的寿数功能都十分不同。例如,电解液电容器的磨损机制十分清晰、清楚明了。电解质呈弱酸性,因而会随时刻分化电介质。另一方面,电解质也供给了电介质从头成长所需的氧。这便是咱们必需要考虑未通电铝电解液电容器(无论是在货架上仍是在电路板上)“货架期”的原因。一个风趣的状况是,直径为30mm或以上的铝电容器往往会选用愈加中性而非酸性的电解质,因而在相对适度的环境下货架期可以有二至四年。当然,这些数字会随每个产品系列中所用的电解质而改动。

另一方面,固态“铝聚合物”或“有机聚合物”电容器的寿数特性十分不同。这些器材(例如KEMET公司的AO-CAP?电容器)的制品中没有液态电解质。相反,阴极是固态的导电高分子资料。因而,它们在额外条件下具有超长的作业寿数——可接近于其他的固态电容。一些数据手册依据1000小时作业后的电容改变、ESR和外观等特性,描绘了这些类型的器材的耐久性。请注意,这1000小时并不代表电容器的作业寿数。相反,该耐久性测验与一般用于评价认证无源元件的各种加快寿数测验相相似。

就商业级陶瓷电容器而言,典型的电极体系是运用镍的贱金属电极(BME)体系(图2)。比较于前期的贵金属电极(PME)体系,BME可以接受更高的电压。现时盛行的X7R和X5R型电介质根据钛酸钡制造,并添加了比如二氧化锰的添加剂 — 这些添加剂可与BME化学成分共存,并避免电容器制造进程中烧结工艺中或许形成的电介质的复原。电介质成分的不断改进极大提高了陶瓷电容器的可靠性和寿数。KEMET公司的一项研究成果 发现,即便在恶劣条件下,BME陶瓷电容器也可容易到达数十年的寿数。

图2. 结合镍基BME和掺杂钛酸钡电介质的X5R和X7R多层陶瓷电容器(MLCC)。

钽电容器的可靠性

用五氧化二钽电介质制造的电容器具有超长的作业寿数。钽电容作为一种全固态器材,磨损期极长。钽基器材最常见的毛病是所谓的“开机”毛病。这在施加阶跃电压而电容器可以吸收大初始电流的状况下或许发生。这会激活电介质中的缺点。假如电介质无法修正,该缺点会引起器材毛病。聚合物钽器材可以从显着的自修正才能中获益,对这类毛病具有杰出的抵挡性。KEMET公司的研究成果标明,该类电容器的寿数可长达数百年乃至是数千年。这或许比电容器结构中所用的其它资料(如环氧树脂)的寿数要长得多。

电容器制造商往往会经过对钽电容进行测验(例如有操控的电压和电流冲击测验),来挑选踢除质量或许较差的器材。但是,值得注意的是,电容器组成资料的热膨胀系数(CTE)之间的失配会发生应力,然后削弱电容器的可靠性。因而,电容器在终究的电路拼装进程中所饱尝的回流焊条件和回流次数或许会对器材毛病的易发程度发生影响。

另一方面,器材的额外电压与实际作业施加电压比值,一般会明显影响电容器的寿数。因而,聚合物钽电容器近期的开发致力于完成更高的定额电压(如63V及以上),以供常用的电源电压(如24V或28V航空电子电源轨)运用。

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