Резюме:
«При правильном использовании» танталовые конденсаторы очень надежны.
Они обладают преимуществом высокой емкости на объем и хорошими характеристиками развязки благодаря относительно низкому внутреннему сопротивлению и низкой индуктивности по сравнению с традиционными альтернативами, такими как алюминиевые конденсаторы с мокрым электролитом.
«Улов» находится в квалификаторе «при правильном использовании».
Танталовые конденсаторы имеют режим отказа, который может быть вызван скачками напряжения только «немного больше», чем их номинальное значение. При использовании в цепях, которые могут обеспечить значительную энергию, выход из строя конденсатора может привести к тепловому истечению с пламенем и взрыву конденсатора и короткому замыканию клемм конденсатора с низким сопротивлением.
Чтобы быть «безопасными», схемы, в которых они используются, должны быть гарантированно тщательно спроектированы, а проектные предположения должны быть соблюдены. Это «не всегда происходит».
Танталовые конденсаторы являются «достаточно безопасными» в руках настоящих экспертов или в нетребовательных цепях, и их преимущества делают их привлекательными. Альтернативы, такие как « цельные алюминиевые» конденсаторы, имеют аналогичные преимущества и не имеют режима катастрофического отказа.
Многие современные танталовые конденсаторы имеют встроенные защитные механизмы, которые реализуют плавление различного типа, которое предназначено для отключения конденсатора от его клемм в случае его отказа и для ограничения обугливания печатной платы в большинстве случаев.
Если «когда», «предел» и «большинство» являются приемлемыми критериями проектирования и / или вы являетесь экспертом по проектированию, и ваша фабрика всегда все делает правильно, а среда вашего приложения всегда хорошо понимается, тогда танталовые конденсаторы могут быть хорошим выбором для вас ,
Longer:
Твердые танталовые конденсаторы - это потенциальные бедствия, ожидающие своего возникновения.
Строгий дизайн и реализация, гарантирующие выполнение их требований, позволяют создавать высоконадежные конструкции. Если в ваших реальных ситуациях всегда гарантировано отсутствие особых исключений, то колпачки из тантала также могут вам пригодиться.
Некоторые современные танталовые конденсаторы имеют встроенные механизмы уменьшения сбоев (в отличие от предотвращения). В комментарии к другому вопросу обмена стеками Spehro отмечает:
В техническом паспорте для колпачков Kemet для полимеров и тантала говорится (частично): «KOCAP также демонстрирует доброкачественный режим отказа, который исключает отказы зажигания, которые могут возникать в стандартных типах тантала MnO2».
Странно, но я ничего не могу найти о функции «сбой зажигания» в других листах данных.
Твердые танталовые электролитические конденсаторы традиционно имели режим отказа, что делает их использование сомнительным в цепях с высокой энергией, которые не могут быть или не были строго разработаны, чтобы исключить любую перспективу применения напряжения, превышающего номинальное напряжение, более чем на небольшой процент.
Колпачки из тантала обычно изготавливают путем спекания гранул тантала вместе, чтобы сформировать сплошное целое с огромной площадью поверхности на единицу объема, а затем с помощью химического процесса сформировать тонкий диэлектрический слой на внешней поверхности. Здесь «тонкий» приобретает новое значение - слой достаточно толстый, чтобы избежать пробоя при номинальном напряжении, и достаточно тонкий, чтобы его пробивали напряжения, не намного превышающие номинальное напряжение. Например, при номинальном напряжении 10 В работа с допустимыми шипами 15 В может быть полезна при игре в русскую рулетку. В отличие от алюминиевых влажных электролитических колпачков, которые склонны к самовосстановлению при прокалывании оксидного слоя, тантал имеет тенденцию не заживать. Небольшие количества энергии могут привести к локальному повреждению и удалению проводящего пути. Там, где схема, подающая энергию на колпачок, способна обеспечить значительную энергию, колпачок может предложить соответственно устойчивое короткое сопротивление с низким сопротивлением, и начинается битва. Это может привести к запаху, дыму, пламени, шуму и взрыву. Я видел, как все это происходит последовательно в одном провале. Сначала было странно неприятный запах в течение 30 секунд. Затем громкий пронзительный шум, затем струя пламени в течение 5 секунд с приятным звуком, а затем впечатляющий взрыв. Не все неудачи так чувствительны. затем струя пламени в течение 5 секунд с приятным звуком, а затем впечатляющий взрыв. Не все неудачи так чувствительны. затем струя пламени в течение 5 секунд с приятным звуком, а затем впечатляющий взрыв. Не все неудачи так чувствительны.
В тех случаях, когда невозможно гарантировать полное отсутствие высоких пиков перенапряжения, что может иметь место во многих, если не в большинстве цепей электропитания, использование танталовых твердых электролитических колпачков было бы хорошим источником обслуживания (или в тяжелых отделах). Основываясь на рекомендациях Spehro, Kemet, возможно, устранил более интересные аспекты таких неудач. Они все еще предупреждают о минимальных перенапряжениях.
Некоторые реальные неудачи в мире:
Википедия - танталовые конденсаторы
- Большинство танталовых конденсаторов являются поляризованными устройствами с четко обозначенными положительными и отрицательными клеммами. При воздействии обратной полярности (даже кратковременно) конденсатор деполяризуется и слой оксида диэлектрика разрушается, что может привести к его выходу из строя даже при последующей работе с правильной полярностью. Если неисправность представляет собой короткое замыкание (наиболее распространенное явление), и ток не ограничен безопасным значением, может произойти катастрофический тепловой выброс (см. Ниже).
Kemet - примечания по применению танталовых конденсаторов
- Прочитайте раздел 15., стр. 79 и уходите, держа руки на виду.
AVX - правила снижения напряжения для твердых танталовых и ниобиевых конденсаторов
В течение многих лет, когда люди обращались к производителям танталовых конденсаторов за общими рекомендациями по использованию их продукта, был достигнут консенсус: «Следует применять снижение напряжения минимум на 50%». Это эмпирическое правило с тех пор стало наиболее распространенным руководящим принципом проектирования для технологии тантала. В этой статье рассматривается это утверждение и объясняется, учитывая понимание приложения, почему это не обязательно так.
С недавним внедрением технологий конденсаторов на основе ниобия и оксида ниобия обсуждение снижения номинальных характеристик было распространено и на эти семейства конденсаторов.
Vishay - твердые танталовые конденсаторы FAQ
, ЧТО ТАКОЕ РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ ТИПАЛЬНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ ТАНТАЛА?
О. Серия 893D была разработана для работы в сильноточных приложениях (> 10 А) и использует «электронный» механизм термозакрепления. ... Предохранитель 893D не «откроется» ниже 2 А, потому что I2R ниже энергии, необходимой для активации предохранителя. Между 2 и 3 А предохранитель в конечном итоге сработает, но может произойти «обугливание» конденсатора и монтажной платы. Таким образом, конденсаторы 893D идеально подходят для сильноточных цепей, где «отказ» конденсатора может вызвать сбой системы.
Конденсаторы типа 893D предотвращают «обугливание» конденсатора или печатной платы и обычно предотвращают любое прерывание цепи, которое может быть связано с отказом конденсатора. «Замкнутый» конденсатор на источнике питания может вызвать переходные процессы по току и / или напряжению, которые могут вызвать отключение системы. Время срабатывания предохранителя 893D в большинстве случаев достаточно быстрое, чтобы исключить чрезмерную утечку тока или перепады напряжения.
Руководство по конденсаторам - танталовые конденсаторы
- ... Недостатком использования танталовых конденсаторов является их неблагоприятный режим отказа, который может привести к перегреву, пожару и небольшому взрыву, но этого можно избежать с помощью внешних отказоустойчивых устройств, таких как ограничители тока или тепловые предохранители.
Какая кепка-астроф
Я работал на производителе, который испытывал необъяснимую неисправность танталового конденсатора. Дело не в том, что конденсаторы просто выходили из строя, но этот сбой был катастрофическим и приводил к невозможности исправления печатных плат (печатных плат). Казалось, нет объяснения. Мы не нашли проблем с неправильным применением для этой маленькой специализированной микрокомпьютерной платы. Хуже того, поставщик обвинил нас.
Я провел в Интернете некоторые исследования отказов танталовых конденсаторов и обнаружил, что таблетки в танталовых конденсаторах содержат незначительные дефекты, которые должны быть устранены в процессе производства. В этом процессе напряжение постепенно увеличивается через резистор до номинального напряжения плюс защитная полоса. Последовательный резистор предотвращает разрушение гранулы неконтролируемым тепловым выбросом. Я также узнал, что пайка печатных плат при высоких температурах во время производства вызывает напряжения, которые могут вызвать микротрещины внутри таблетки. Эти микротрещины могут, в свою очередь, привести к выходу из строя в приложениях с низким импедансом. Микротрещины также снижают номинальное напряжение устройства, так что анализ отказов укажет на классический сбой перенапряжения. ...
Связанный:
AVX - всплеск твердых танталовых конденсаторов
Режимы отказов и механизмы в твердых танталовых конденсаторах - только Sprague / IEEE. - СТАРЫЙ 1963.
AVX - НЕУДАЧНЫЕ РЕЖИМЫ ТАНТАЛЬНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ - Возраст? - около 2001 года?
Влияние влаги на характеристики твердотельных танталовых конденсаторов поверхностного монтажа - НАСА с помощью AVX - около 2002 года?
Херст - Как обнаружить контрафактные компоненты
Иногда это легко :-):
Добавлено 1/2016:
Связанный:
Тест на обратную полярность для стандартных конденсаторов с металлическим корпусом из влажного алюминия.
Коротко:
Для правильной полярности может потенциал ~ = земля. Для обратной полярности может быть значительный процент от приложенного напряжения.
Очень надежный тест по моему опыту.
Longer:
Для стандартных мокрых алюминиевых колпачков я давно обнаружил тест на обратную вставку, который я никогда не видел в других местах, но, вероятно, достаточно хорошо известен. Это работает для колпачков, у которых есть металл, доступный для тестирования - у большинства есть удобное чистое пятно в центре вверху из-за способа добавления рукава.
Включите цепь и измерьте напряжение от земли до банки каждой крышки. Это очень быстрое испытание, когда вольтметр - заземленный провод и молнии вокруг банок.
Колпачки правильной полярности имеют почти на земле.
Колпачки обратной полярности имеют баллончики с некоторой долей подачи - возможно, ~~~ = 50%.
Надежно работает в моем опыте.
Обычно вы можете проверить, используя маркировку банок, но это зависит от того, какая намеченная ориентация известна и понятна. Хотя это обычно согласуется с хорошим дизайном, это никогда не является надежным.
