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钽电容失效、爆炸、烧毁的各种原因分析
- 2019-04-19-


经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题,特别在开关电源、LED 电源等行业,钽电容烧毁 或爆炸是令研发技术人员最头痛的,让他们百思不得其解。正由于钽电容失效形式的风险性, 让很多研发技术人员都不敢再运用钽电容了,其实假如我们可以全面的理解钽电容的特性, 找到钽电容失效(表现方式为烧毁或爆炸)的缘由,钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的 益处是显而易见的。钽电容失效的缘由总的来说能够分为钽电容自身的质量问题和电路设计 问题两大类。

电路设计和产品选型

请求钽电容的产品性能参数能够满足电路信号特性,但是,常常我们不能保证上述两项工作 都做的很到位,因而,在运用过程中就必然会呈现这样那样的失效问题;现简单总结如下;

1. 低阻抗电路运用电压过高招致的失效;

关于钽电容器运用的电路,只要两种;有电阻维护的电路和没有电阻维护的低阻抗电路. 关于 有电阻维护的电路,由于电阻会起到降压和抑止大电流经过的效果,因而,运用电压能够到达 钽电容器额定电压的 60%. 没有电阻维护的电路有两种; 一;前级输入曾经经过整流和滤波, 输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来运用,由于输入参数稳定没有 浪涌,因而,虽然是低阻抗电路,可平安运用的电压依然能够到达额定电压的 50%都能够保证 相当高的牢靠性. 二;电子整机的电源局部; 电容器并联运用在此类电路, 除了请求对输入 的信号停止滤波外,常常同时还兼有依照一定频率和功率停止放电的请求. 由于是电源电路, 因而,此类电路的回路阻抗十分低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中 [也叫 DC-DC 电路], 在每次开机和关机的霎时,电路中会产生一个持续时间小于 1 微秒的高 强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少能够到达稳定的输入值的 3 倍以上,电流能够到达稳态值的10 倍以上,由于持续时间极短,因而,其单位时间内的能量密度十分高, 假如电容器的运用电 压偏高,此时实践加在产品上的脉冲电压就会远远超越产品的额定值而被击穿. 因而,运用在 此类电路中的钽电解电容器允许的运用电压不能超越额定值的 1/3. 假如不分电路的回路阻 抗类型,一概降额 50%, 在回路阻抗最低的 DC-DC 电路,一开机就有可能霎时呈现击穿短路 或爆炸现象.在此类电路中运用的电容器应该降额几,一定要思索到电路阻抗值的上下和 输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的上下.由于电路阻抗上下能够决议开关瞬 间浪涌幅度的大小。内阻越低的电路降额幅度就应该越多。关于降额幅度大小,切不可一概 而论. 必需经过准确的牢靠性计算来肯定降额幅度.

2.电路峰值输出电流过大(运用电压适宜)

钽电容器在工作时能够平安接受的最大直流电流冲击 I,与产品本身等效串联电阻 ESR 及额 定电压 UR 存在如下数学关系;

I=UR/1+ESR

假如一只容量偏低的钽电容器运用在峰值输出电流很大的电路,这只产品就有可能由于电流 过载而烧毁.这十分容易了解.

3. 钽电容器等效串联电阻 ESR 过高和电路中交流纹 波过高招致的失效

当某只 ESR 过高的钽电容器运用在存在过高交流纹波的滤波电路,即便是运用电压远低于 应该的降额幅度, 有时分,在开机的霎时依然会发作忽然的击穿现象; 呈现此类问题的主要 缘由是电容器的 ESR 和电路中的交流纹波大小严重不匹配. 电容器是极性元气件,在经过交 流纹波时会发热,而不同壳号大小的产品可以维持热均衡的允许发热量不同.由于不同容量 的产品的 ESR 值相差较高,因而,不同规格的钽电容器可以平安耐受的交流纹波值也相差很 大, 因而,假如某电路中存在的交流纹波超越运用的电容器能够平安接受的交流纹波值,产品 就会呈现热致击穿的现象.同样,假如电路中的交流纹波一定,而选择的钽电容器的实践 ESR 值过高,产品也会呈现相同的现象.

普通来说,在滤波和大功率充放电电路,必需运用 ESR 值尽可能低的钽电容器. 关于电路中 存在的交流纹波过高而招致的电容器失效问题,很多电路设计师都疏忽其危害性或认识不够. 只是简单认定电容器质量存在问题. 此现象很多.

4 . 钽电容器漏电流偏大招致实践耐压不够

此问题的呈现普通都由于钽电容器的实践耐压不够形成.当电容器上长时间施加一定场强时, 假如其介质层的绝缘电阻偏低,此时产品的实践漏电流将偏大.而漏电流偏大的产品,实践耐 压就会降落.

呈现此问题的另外一个缘由是关于钽电容器的漏电流规范制定的过于宽松,招致有些基本不 具备钽电解电容器消费才能的公司在消费质量低劣的钽电容器. 普通的室温时漏电流就偏 大的产品,假如工作在较高的温度下,其漏电流会成指数倍增加,因而其高温下的实践耐压就 会大幅度降落. 在运用温度较高时就会十分容易呈现击穿现象.

高温时漏电流变化较小是一切电容器消费商努力的最重要目的之一,因而,此指标对牢靠性 的决议性影响不言而愈.

假如你选择运用的钽电容器的漏电流偏大,实践上它曾经是废品,出问题因而成为必然.

5 .钽电容器运用时的消费过程要素招致的失效

很多用户常常只留意到钽电容器性能的选择和设计,而关于贴片钽电容装置运用时容易呈现 的问题视而不见;举例如下;

A, 不运用自动贴装而运用手工焊接, 产品不加预热,直接运用温度高于300度的电烙铁较长 时间加热电容器,招致电容器性能遭到过高温度冲击而失效.

B,手工焊接不运用预热台加热,焊接时一呈现冷焊和虚焊就重复运用烙铁加热产品.

C,运用的烙铁头温度以至到达 500 度. 这样能够焊接很快,但十分容易招致片式元气件失效

贴片钽电容实践运用时的牢靠性实践上能够经过计算得出来,而我们的很多用户运用时设计 余量不够,鲁棒性很差,小批实验经过纯属幸运,在批消费时呈现分歧性质量问题. 此时,问题 缘由常常简单被推到电容器消费商身上,疏忽对设计牢靠性的查找. 钽电容器运用时的无故 障距离时间 MTBF 关于很多用户来讲还是一个生疏的概念. 很多运用者对牢靠性工程认识 浅薄.过于注重实验而疏忽数学计算. 招致分电路设计牢靠性比整机牢靠性低,因而,批量生 产时不时呈现问题. 不懂得失效是一个概率问题,非简单的个体问题.实践上钽电容器运用时 容易呈现的毛病缘由和现象还很多, 无法在此逐个阐述.假如有运用时的新问题,能够及时交流.

钽电容质量问题

目前来说 AVX 和 KEMET 两个品牌算是一线品牌,占了市场份额很大,其 质量好,当然价钱也是最贵的。国内也有几家消费钽电容的工厂,但由于 消费工艺和原资料质量问题,与 AVX 和 KEMET 的质量相差还是十分大的,国产钽 电容的 ESR 普遍要高一个等级。钽电容器假如性能不过关,其牢靠性不光很低,而且 十分容易失效.因而,选择正确且适宜的产品是保证牢靠性的首要条件.? 质量差的钽 电容器假如被装到电路上,与装置了一个小炸弹没有什么区别. 假如不能保证你选择 的产质量量绝对过硬,我倡议你不要运用钽电容器.特别是在DC-DC电路和大功率充 放电电路.

如何辨认 AVX 钽电容假货?

很多采购朋友对 AVX 钽电容假货问题十分头痛,贴片钽电容假货让他们伤透了脑筋。在百 度查了下,相似贴片钽电容假货、AVX 钽电容假货、辨认钽电容假货这样问题的人很 多。 答案也是五花八门,都不是很理想,有些还会误导大家。那么有没有一个简单的办法来辨认 钽电容假货呢?带着这个目的,依据本人以往处置客诉的经历,跟大家分享以下五点,置信 会对你有所协助。

1. 钽电解电容焊脚外形,原装 AVX 钽电容焊脚正极跟负极不一样,正极的为“凹”型, 也就是凹进去的,负极的是“口”型。

2. 编带上的印字,把货拆开,透明的编带上面大约每距离 25CM 有打 AVX 的印字(是机器 直接凹印上去的,没有颜色的),假货编带普通没有印 AVX 字的。

3. 贴片钽电容本体印字内容。钽电容本体印字分上下两行,包括了 AVX 的 LOGO 标识、容 量值、电压值、消费批号等 4 个信息,这些信息都是缺一不可的,假如对不上普通就是假货 (碰到最多的状况是本体的左上角没有 AVX 的 LOGO 标识)。钽电容封装尺寸大的,印字也 会看得明晰点,有 AVX 钽电容规格尺寸太小,要借助放大镜才干看分明。

4. 贴片钽电容本体印字的分歧性和质量,很多创新的 AVX 钽电容从以上三点是看不出它 是假货的,由于它是用原装的旧货或者折机货或低压货(低一个电压低档,比方用 10V 的 给你当 16V 的用)重新打磨后印字上去的,这个时分就要从本体印字的成色和分歧性来判 断了,创新货的印字在内容和版式上与原装的不会有区别,但毕竟没有原厂的设备和模具好, 所以细节上还是有明细的区别。这些细节的区别分两个方面,一方面是成色,创新的颜色一 般要偏深红色一些而且深浅不一;另一方面是分歧性,原装的分歧性很好,印的字方方正正, 创新的会呈现东倒西歪,本体之间互相比拟觉得就像两个模具印出来的一样(是模具精度不 好形成的)。—–关于这一点,要正确、快速的判别出来是有一定难度的,这与个人的经历 有一定关系。

5. 查规格书:假如你要的规格是规格书上假如没有的,那你买到假货的机率是十分大。规格书上没有的规格固然不敢说原厂 100%不消费,至少阐明不是常用的规格,代理商那肯定 是没有库存的(不会有代理商会去订一些偏门的物料作库存),要订货的话,订货周期、最 小订货量、预付款比例都是普通客户不能承受的。