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电容器可靠性常见问题解析

浏览次数: | 2020-12-21 17:41

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  电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等各方面。虽然我们经常接触或者听到电容器的相关概念,但对电容器并不是十分了解,就连专业人士对它也是有些疑问和小误解的。小编总结了六条大多数人比较困惑的问题,帮你解开这些“小疙瘩”。
 
  1、钽电容器的可靠性高,为什么使用时必须大幅度降额
 
  钽电容器可靠性高指的是它在稳定的工作或实验条件下,即使经过10年以上的时间,它的基本电性能几乎没有任何变化。特别是漏电流一直可以保持非常低的水平。不像其它电容器,随时间延长,其基本性能会逐渐劣化。
 
  在具体使用中,由于某些电路存在较高的交流纹波和较高的直流浪涌,开关时实际加在电容器上的电压会在非常短的时间内(一般小于1微秒)跃升到超过电容器的额定电压,因此,实际使用时,必须根据电路中存在的浪涌高低,为电容器的最高使用电压预留出余量。而在使用钽电容器的基本电路中,特别是滤波电路,存在上述的浪涌是一个基本的电路现象,因此,尽管钽电容器的可靠性较高,使用在上述电路中也必须大幅度降额使用才可以达到较高的可靠性。
 
电容器可靠性常见问题
 
  2、“陶瓷电容器不容易失效,可靠性高”
 
  由于叠层间电感会互相抵消,高频时容量变化较小,而且高频阻抗小;加上无极性,耐纹波能力好,这些突出特点使陶瓷电容器在使用到高频电路和交流信号电路中时没有什么对手。
 
  不过,在中低频使用时,如果对该产品的温度特性要求高,陶瓷电容器特别是MLCC叠层陶瓷电容器并不是最好的选择。从可靠性上讲,其可靠性比钽电容器和氧化铌电容器低至少一个数量级;使用在脉冲充放电电路,其过小的体积和容量比和温度特性将不是钽和氧化铌电容器的对手。
 
  另外,叠层陶瓷电容器焊接后的裂纹问题一样可以导致电路失效,同时查找困难。而且其失效比例远高于钽电容器。
 
  3、忽视纹波电流对电容器可靠性的影响
 
  当使用有极性的电解电容器时,大家都对使用电压和额定电压很敏感,对容量可以根据需要直接选择;而对电路中存在的纹波对电路可靠性的影响普遍认识不够。纹波电流实际上是指直流电路中不可避免存在的交流电流。对于有极性的电容器和电路中的管子及其它功率性器件,在通过的纹波电流和电压较高时,会产生过高的热量和功率损耗。如果纹波过高,非常容易导致使用或工作温度较高时元件出现突然失效。
 
  由于某电容器的自有电阻和体积是一定的,因此,当通过纹波时其产生的热量的散发平衡点不同,换句话,不同规格的产品能够耐受的交流纹波值不一样。当电路中存在的交流纹波值过高时,电容器会严重发热,当长时间工作环境温度过高时,甚至会发生爆炸。
 
  直流控制电路中存在交流纹波值的高低取决于前级变压器或整流器质量的高低,对于使用在开关电源电路中的电容器,可靠性影响与使用电压高低一样是致命的。对于电源模块需要其它用户提供的使用者,必须给予足够的重视。否则,电容器会出现'莫名其妙'的失效。对于外购的电源模块输出交流纹波大小的要求要尽可能高,绝对不能忽视此参数高低对电路安全性的要求。
 
  4、体积小的电容器比体积大的电容器好?
 
  在对安装面积和重量有明显要求的电路,有些设计者喜欢使用电压和容量一定的体积最小的产品。实际上,在容量和电压一定时,体积大的产品的ESR值要更低,耐压余量更大,在生产体积受到严格限制的产品时,其可靠性肯定低于体积较大的产品。
 
  如果电路使用电压非常低,而且峰值电流较小,例如个人随身用的手机和蓝牙耳机,必须使用体积和质量尽可能小的电容器进行设计。在功率较的控制设备上使用时,如果安装面积足够,选择体积较大的产品将具有更高的可靠性是肯定的。
 
  5、容量选择不合适
 
  在电压和体积确定后,如果选择容量更大的产品,其滤波特性将更好,而且抗浪涌能力更高。只是信号响应速度稍慢一点点。在开关电源电路使用的电容器,如果可以使用100UF的就不要使用68UF的产品,电路可靠性将更高。对于充放电电路使用的电容器,这一点更为重要。
 
  在电路设计选型前,设计者应该尽可能对各种不同性能特点的电容器的优缺点研究的透彻一点,不同种类的电容器具有不同的优点和缺点,如果想保证设计的电路不出现意外的问题,对元件性能的研究和了解就是必须的。任何电子元件的可靠性都与具体的使用条件息息相关,电容器的性能特点与电路特点匹配时电容器的可靠性才可以保证。不要企望自己设计选型存在问题时该电容器的可靠性还可以达到您的要求。
 
  6、外国的比中国的好
 
  不可否认,中国的电子元件生产技术水平与发达国家存在明显差距,但差距并不是在所有的规格和型号上都一样,这些年,经过引进和自主开发,国内的很多高技术产品的性能都已经达到世界水平。电子元件也一样,进步速度非常快。很多类电子元件的质量实际上已经达到国际水平。况且现在的电子元件散货市场上几乎完全被国外的假货充斥,质量良莠不齐。如果直接从正式的生产厂家订货,质量还是可以保证的。

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