片式钽,氧化铌电容器的可靠性等级选择

1、不同使用要求的片式钽，氧化铌电容器的可靠性等级选择片式钽和氧化铌电容器共有四个基本的性能参数;CR：电容器的标称电容量，单位微法uFtg：电容器室温时的损耗角正切，单位是%               I：电容器在室温时的漏电流，单位是微安Ua ESR：电容器在100KHZ时测试时的等效串联电阻，单位是欧姆      对于不同规格的产品,上述四个参数根据IEC标准和GJB-2283-95都有严格的

2、规定值. 但是,在实际使用中,由于电路参数状态差别和其它工作条件不同, 不同的电路参数实际上对产品的可靠性有不同的影响,因此,对产品具体性能参数要求也不能类同.  明白讲;就是不同使用要求的片式钽电容器对产品的可靠性等级选择必须不同.  在很多用户的实际使用中,由于对电路信号与产品参数性能间的匹配要求不熟悉,导致在设计选型时经常出现错误, 造成使用时的质量问题,此类现象已经成为设计选型时的最严重的问题. 此问题的形成原因有两个；一，电容器制造商没有向用户提供有效的技术支持二，用户本身对电容器的使用技术要求了解不够当然，更深层次的原因是设计者本身的专业技术

3、知识和实际使用经验存在欠缺下文只对不同电路特点合适的片式钽和氧化铌电容器可靠性等级和参数等级提出建议；高功率脉冲充放电电路；钽或氧化铌电容器在此电路中相当于次级电源；在正常工作状态，电容器必须以需要的频率不断充电放电，为后续电路提供一定功率密度和频率的脉冲电流，例如雷达的无线电波反射电源模块里安装的电容器此类电路根据设计需要，电容器的瞬间脉冲电流有可能达到几安培甚至数十安培，而且电路电压也存在波动，因此，高的浪涌电流对电容器介质层的耐电场冲击能力要求非常高电容器的介质层厚度和质量对可靠性的影响是决定性的同时，由于电容器存在频率一定的高功率输出和输入，电容器本身的等效串联电阻也必须尽可能低，否则

4、，在正常工作状态下电容器本身会产生过多的热量，导致电容器可靠性降低使用在此类电路中的电容器必须具有最低的漏电流和最低的等效串联电阻值否则，电容器在使用中非常容易出现击穿和爆炸现象如果该电路的工作环境存在较大的波动，例如军用设备，还必须对该产品的高低温性能提出特殊要求如果有可能在强磁场环境中使用，则必须对该产品的耐交流纹波等级提出具体要求此类电路使用的电容器的实际参数必须远高于规定的参数极限值建议的漏电流等级必须比标准的极限值高一个数量级，等效串联电阻必须小于标准的低标准另外，建议的使用电压不应该大于额定电压的如果使用氧化铌电容器,使用电压可以达到额定电压80%.同时，在电源的输入端必须采用延时

5、电路保护设计此类电路合适的产品如公司的系列，公司的系列和北京厂的系列上述产品专为此类电路设计除具有高抗浪涌能力外，具有比低产品标准更低的某些规格的值甚至可以达到高分子片式产品的水平频率特性也非常出色信号强度很低，但工作频率达到级的滤波电路；此类电路一般都是逻辑运算和数字处理电路，由于电压和电流都较低，而工作频率很高，因此，必须要求电容器具有尽可能低的等效串联电阻和等效串联电感如果工作频率达到级，一般的以二氧化锰半导体作阴极的钽电容器已经不适合此类电路，合适的电容器应该是等效串联电阻更低的有机高分子做阴极的电容器或叠层陶瓷电容器在使用时，必须知道其温度特性较差，如果电路工作的温度范围较宽，对滤波

6、信号精度和稳定性要求较高，则不能使用温度特性较差的当然，民用产品由于工作温度环境较稳定除外此类电路中的电容器选型，一定要知道不同类型的电容器的频率特性差别很大，电路的工作频率必须和电容器合适的工作频率匹配而且一定要要求电容器具有尽可能低的等效串联电阻因为电容器的和容量变化与频率成反比，越低的产品，在频率较高时容量下降的变化幅度越小反之越大此点非常重要由于此类电路的电压较低，而且电流很小，所以对漏电流的要求可以适当放宽此点与大功率脉冲充放电电路有明显不同的性能和可靠性参数选择但对于的要求必须最高开关电源电路滤波兼储能充放电；片式钽和氧化铌电容器以上都使用在此类电路此类电路在开关的瞬间存在尖锐的持

7、续时间极短的电流脉冲和电压脉冲，因此，此类电路被称为高纹波电路或高危电路使用在此类电路中的电容器本身必须经受以下电压和电流冲击； 1.稳态的直流工作电压;这是钽电容器的工作电压.         2.开关的瞬间加在产品上的浪涌电压.         3.电路中的交流电压纹波电压.          4.直流浪涌电流.  

8、0;      5.交流纹波电流.         6.稳态的直流电流.        以上电压电流在不同电路中的变化量严重不稳定，产品介质层上瞬间承受的场强冲击和热冲击非常高，因此，使用时必须保证施加在产品上的直流电压和浪涌电压及纹波电压之和不能大于额定电压.  对钽电容器的耐压要求是耐压必须达到稳态工作电压的三倍对于氧化铌电容器,使用电压可以达到额定电压的80%.以避免瞬间

9、的浪涌电压超过产品的额定电压同时，由于该类电路中还存在较高的交流纹波系数，所以，此类电路选择的电容器除必须具有足够的耐压外，还必须具有尽可能低的等效串联电阻，因为越低的产品在经受一定的交流纹波时产品的发热量越低，因此，电容器的可靠性也越高如果使用在此类电路中的电容器漏电流偏大或者损耗和偏高，该产品的可靠性肯定会存在问题 如果使用温度也较高，那么还必须要求该产品的高温性能非常出色 此类电路应该使用可靠性等级最高的片式钽电容器或氧化铌电容器 工作温度较高的电路； 此类电路由于工作环境较高，因此，在此条件下工作的电容器必须具有最低的高温漏电流变化率和容量变化率普通的片式钽和氧化铌电容器由于使用的设计

10、和材料没有对过高的温度有对应性，因此，不能使用在此类电路必须使用，使用专门的耐高温材料和高冗于设计的高温片式钽电容器在电压选择时必须考虑到高的使用温度必须降额幅度更大的基本要求例如厂的此产品容许的最高使用温度可以超过度，但小于度 一句话，此类电路使用的电容器必须选择专用的高温电容器系列 电路设计时的可靠性保证措施； 正确选型，为可靠性要求予留参数余量 选择质量水平高的厂家生产的电容器并经过测试筛选和不同厂家性能比较只选最优不选介绍最牛的品牌 电路最好有保护性设计，例如延时保护电路现在已经被广泛证明对提高电子元件和整机可靠性非常有效 整机不同环境实验和可靠性设计计算并重； 片式钽电容器

11、在具体使用条件下的可靠性实际上是可以计算出来的，在设计选型初定时，先根据具体使用条件，计算一下该规格电容器在此种使用条件下的失效率 和现场故障率这样，如果计算出的故障率和失效率低于整机故障率就必须重新选型因为，整机实验也存在偶然性，整机通过实验并不能完全保证所有的使用都没有问题片式钽电容器的现场失效率 可以通过以下公式计算出来；  =0(V/V0)3×2(T-T0)/10  这里：   :    实际工作条件下的故障率。     

12、60;   温度： T ；实际使用电压： V   0:   额定负载下的故障率。(1% /1000h)         温度： T0 ；额定电压： V0  测试条件：     温度： 85      电压： 额定电压     Rs: 3要求的线路保护电阻    钽电容器的现场故障率可以通过下式计算出来；      式中；FU；工作电压和额定电压的修正系数=U1/UR    U1为实际工作电压FT；工作温度的修正系数 =T1/T2   T1实际工作温度 ，T2为容许的最大工作温度85度FR；电路总电阻FB；基本的失效率。钽电容器的基本失