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钽电容一般用于电源输出端滤波

时间:2022-07-05 00:30:00 非固体电解质钽电容mlcc电容的esr瓷片电容的漏电流贴片胆电容规格瓷片电容的容值单位场输出电容

钽电容ESR如果输入电压较高,上电瞬间流过电容本身的瞬态电流相对较大,因此容易放射,电容器不适用于电源输入端或电源附近,滤波和退耦通常用于芯片周围。

用钽电容器作为输入端的电源滤波器是不安全的。接钽电容易爆炸

问:在dcdc钽电容器输入输出是否有影响?

答:钽电容易击穿,具有短路特性,抗浪涌能力差。电容器很可能因大瞬时电流而烧毁,或在启动瞬间产生高浪涌电压,导致钽电容器过压击穿,应用模块时,输入端最好不要连接钽电容。建议输入滤波电路用陶瓷电容或电解电容。在钽电容器的输出端必须确保耐压值是输出电压的两倍以上

钽电容易爆炸,容量越大,电压越高,越容易燃烧。钽电容器很贵,更不用说了放在板上是一颗定时炸弹啊。我用的钽电容器是3.3V(含3.3V)以下。只要体积没有限制,电解电容 贴片陶瓷电容效果还不错。

电解电容容值取大一些对纹波会更好一些吗? 容值越大,应该ESR越小。

电容大对ESR不好,但可以用4.7uF/0.1uF并联减少陶瓷电容ESR。电容器的优点是储能量大,负载电流突然增加,电容器可以提供更多的电荷。

耐压性高的钽电容会更好。主要是纹波电流能力小。如果不差钱,果断固态聚合物电容

铝电解电容,一般容值越大,ESL越大。

LDO输出电容可以比规格书大一点,但完全没有必要偏离太多。
如果规格书上的建议是22uF,你用47uF、100uF是的,体积会稍微大一点,但是你用1万uF没必要。滤波效果没有提高多少,但是浪费了。PCB空间。
你可以问公司的前辈,为什么加这么大的电容器,以前有什么问题,加这么大的电容器,解决吗?如果没有,建议更小。

DC-DC输入电容一般为100uF左右,输入电容最好加4.7uF或1uF陶瓷电容过滤高频环路的纹波,输出电容稍大,建议在470uF/1000uF以上。输出电容越大,电源输出的纹波就越小。

DC-DC尽可能大的输出电容。提高瞬态响应速度。
LDO输出电容不需要那么大,比规格书大一点。

以图上为例:

C1,100uF~680uF,并联4.7uF或1uF

C2,1000uF,并联4.7uF和0.1uF

C3 - C7,用47uF-100uF 和0.1uF

电解电容是个通称,常说的钽电容也是指的钽电解电容,我一般在超过9V电压入口采用铝电解电容器,高度有限的可采用矮粗型,外观可选种类较多。

钽电容器不耐压,铝电解电容器ESR高,滤波不如前者好


多年前是铝电解电容器,然后是钽电解电容器。它们都是电解电容器,工作原理相似。在相同的容量下,钽电解电容器的体积小于铝电解电容器,这可能是它现在使用更多的原因。我认为电解电容器爆炸是耐压性不足的原因。我见过很多次铝电解电容器和钽电解电容器的爆炸。我不认为后者比前者更容易爆炸。

0.1uF铝电解电容件,铝电解电容可以稍微远一点。

根据纹波选择多少电容,电解电容比钽电容和陶瓷电容大一点。

事实上,我倾向于使用多层陶瓷电容器。虽然钽电容器容量大,但使用寿命不讨人喜欢。我修复了许多惠普、泰克频谱、示波器、综合测试等仪器。它们都是由钽电容器引起的,导致电源电路关闭。大多数爆炸设备都有一定年龄的旧设备(大豆和贴片都爆炸了)。在过去,这个项目有一个板,用了10块uF钽电容器,后来一年没有通电,拿出来调试一通电立即爆炸。我不知道发生了什么。

固态钽不能使用聚合物钽

钽电容ESR相对较低

不同的稳压芯片需要不同的滤波器电容。有些手册不能使用钽电容器等低esr的电容。

1.房东没有指出是钽二氧化锰电容器还是钽聚合物电容器。默认前者

2、如果是DCDC,所以不建议使用钽电容器,一段时间后会失效(具体原因请查阅相关资料)。如果真的需要,一定要配合。MLCC

3、如果是LDO,对于一些旧型号来说,它们需要很高ESR钽电容器,用MLCC会自激。但近年来,一些新型号已经可以直接使用了MLCC作为输出端滤波了

钽电解内阻太小,上电时容易坏,所以一般放在里面IC附近。非要用在电源上也行,加钱换固态的吧。
DCDC后面用铝电解 瓷片,贴片,直插。DCDC1206模块可用Y5V,但是LDO注意,小心震荡。

https://www.amobbs.com/thread-5611438-1-1.html

钽电容DC-DC输出主滤波

配合瓷片电容器是可以的:钽电容器的耐压余量足够大,负载阻抗变化不大。瓷片电容器负责高频布线和整流,防止反向电压(如buck)


钽介质膜的介电常数远大于铝。在相同的参数下,钽氧化物介质膜更薄、更脆弱,在大纹波电流下容易损坏,导致短路突破。开关电源的输出水平禁止使用固体钽电容器。我自己也有一个血腥的教训。经过一个月的辗转反侧,我一个接一个地挂断它,用铝电解代替它。DCDC主要原因是纹波大,钽在大纹波电流下容易失效

目前有聚合物钽电容,性能好很多,可以在这种情况下使用,比如三洋的POSCAP,此外,聚合物铝电解超低ESR,也可在这里使用。

建议直接使用固体铝电解或大容量陶瓷电容器。

远离钽电容!pos-cap,超低ESR!


为什么有的LDO输出输入必须使用陶瓷电容 ,但有些规定必须使用钽电容?

原因如下:
1.稳压器的稳定性取决于电路增益和电路相移,LDO也不例外。
2,通常全部LDO要求其输出电容ESR值在一定范围内,以保证输出的稳定性。LDO制造商将提供一系列输出电容ESR定义稳定范围的曲线,由负载电流组成,作为选择电容器时的参考。这些推荐值可以从相关的角度来看Datasheet上看到。
3.输出电容用于补偿LDO稳压器的相位裕度不合适ESR它会引起回路振荡。基本上所有的LDO在应用程序中引起的振荡是由输出电容引起的ESR过高或过低。
4、LDO一般来说,钽电容是输出电容的最佳选择。另一点很重要,高质量的电容ESR在-40℃到+125℃温度范围内的变化小于2:1。然而,在低温下,铝电解电容ESR会变大很多,不适合合作LDO应排除输出电容。
5.应注意大陶瓷电容器(≥1uF)通常使用很低ESR(<20mΩ),几乎所有这些都会发生LDO稳压器产生振荡。如果使用陶瓷电容器,需要串联电阻来增加ESR。而且大型陶瓷电容器的温度特性较差(例如Z5U型),也就是说,工作范围内温度的升降会使容值翻倍,所以不建议使用。
6.也许你注意到了一些LDO陶瓷电容器的专门设计和使用似乎与上述矛盾。已知有两种。LDO,LP2985和LP2989年,输出电容安装要求超低ESR陶瓷电容器。这个电容器ESR可以低到5~10mΩ。也就是说,这么低ESR的电容下,LP2985仍能够稳定工作。这是由于,在IC钽输出电容已放置在内部,以补偿零点LDO零点已集成IC内部。这种做法是稳定的ESR上限下降。可以找到,LP2985的ESR稳定范围是3Ω-500MΩ,所以它可以使用陶瓷电容器。然而,这么小的ESR但它会使绝大多数LDO稳压器引起振荡。
7.结论很容易得出:典型的内部没有添加零点LDO,所选ESR范围一般为100mΩ-5Ω,只能使用钽电容而不是陶瓷电容。因此,外部电容产生的零点必须处于足够高的频率,以免使带宽非常宽。否则,高频极点会产生很大的相移,导致振荡。

转自:http://forum.eet-cn.com/FORUM_POST_10012_1200008509_0.HTM

彭宝霞(航天511所)
摘要: 本文分析了液体钽电容器和固体钽电容器故障的原因。对这两种产品的使用提出自己的看法和建议。

关键词: 液钽固钽可靠性
钽电容器分为固体钽电容器和液体钽电容器。它们广泛应用于整个军用机器中。例如,1984年,液体钽电容器仅用于529家工厂和502家工厂,用量不足2000台。1995年,第五医院各工厂订购了近1万台液体钽。固体钽电容器被广泛使用。随着固体钽电容器和液体钽的广泛使用。暴露的质量问题也很多。我们了解到早期禁止液体钽,最近禁止固体钽。
一、早期部分单位禁用液钽的原因:
1.液体钽电容器漏液问题
液体钽电容器的工作电解质为酸性液体。如果产品密封不好,就会出现泄漏。酸性液体泄漏到电路的印刷板上,导致线路短路,造成严重故障。此外,液体钽电容器在加电过程中不断发生化学反应,分解气体,气体在壳体内膨胀爆炸,导致导线之间短路。
2.液体钽电容器的反向电压问题
液体钽电容器使用的银壳。加反向电压后Ag+离子通过电解液和电解液快速通过Ta2O5介质膜并迁移到钽的正极。即使有0.1V反向电压也会损坏Ta2O5介质会损坏它。用户不能在使用和筛选测试中添加反向电压。航天总公司于1997年发布通知:某条线路上的液体钽上有0.5V反向电压,造成故障,要引以为鉴!
部分单位因上述原因禁止使用液钽。
2.为什么液体钽电容器还在大量使用?
1.全密封液体钽电容器用于防止液体钽电容器泄漏。
虽然中国生产液体钽电容器已有近30年的历史,但真正制造全密封液体钽电容器才刚刚起步。特别是国产玻璃绝缘子的附件质量不合格。航天器的设计要求高于1×在10-5帕条件下,液体钽电容可在预定时间内正常工作。
近年来,制造商解决了一些关键问题进了生产线,有了关键设备。使液钽电容器的使用可靠性大大提高。例如:贵州4326厂的CAK35全密封液体钽电容采用三级密封新的工艺,解决了密封问题。其引进生产线在92年通过了设计定型。94年度五院电子元器件可靠性中心,按GJB733-94标准和航天特殊要求,进行了用户认定试验。95年度4326厂又在广五所取得CAK35的五级可靠性认证鉴定试验合格的证明。
2.避免反向电压问题
在测试筛选、调试及线路中规定,不得有反向电压加到液钽上去,来避免反向电压的损坏。3.防止振动冲击失效采用了防振垫圈
液钽经受不了振动冲击,出现过间歇短路。经过失效分析:液钽壳内的液体不能将钽块固定。另一端的钽丝被绝缘子固定住。钽块与钽丝成为一个悬臂,因此振动时,钽块经常要碰击银壳的内壁造成短路,现象是时好时坏的间歇短路。目前采取的办法是设计了防振垫圈固定住钽块,有效的克服间歇短路。〔3〕
4.增加补充筛选
经五院可靠性中心补充筛选,为型号上使用液体钽把好关。为提高上机率,根据航天器的真空条件,多年来增加48小时的真空试验,剔除密封不好产品。
三、某些单位禁用固钽,禁用固钽的理由:   
1.固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效。在正常使用一段时间后常发生固钽密封口的焊锡融化,或见到炸开,焊锡乱飞到线路板上。分析原因是其工作时“击穿”又“自愈”,在反复进行,导致漏电流增加。这种短时间(ns~ms)的局部短路,又通过“自愈”后恢复工作。关于“自愈”。理想的Ta2O5介质氧化膜是连续性的和一致性的。加上电压或高温下工作时,由于Ta+离子疵点的存在,导致缺陷微区的漏电流增加,温度可达到500℃~1000℃以上。这样高的温度使MnO2还原成低价的Mn3O4。有人测试出Mn3O4的电阻率要比MnO2高4~5个数量级。与Ta2O5介质氧化膜相紧密接触的Mn3O4就起到电隔离作用,防止Ta2O5介质氧化膜进一步破坏,这就是固钽的局部“自愈了”。但是,很可能在紧接着的再一次“击穿”的电压会比前一次的“击穿”电压要低一些。在每次击穿之后,其漏电流将有所增加,而且这种击穿电源可能产生达到安培级的电流。同时电容器本身的储存的能量也很大,导致电容器永久失效。
2.固钽有“热致失效”问题
固钽的Ta2O5介质氧化膜有单向导电性能,当有充放大电流通过Ta2O5介质氧化膜,会引起发热失效。Ta2O5介质氧化薄膜厚度只有?级。无充放大电流时,介质氧化膜相当稳定,微观下其离子排列不规则、无序的,称作无定形结构。目测呈现的颜色是五彩干涉色。当无定形结构向定形结构逐步转化,逐步变为有序排列,称之为“晶化”,目测呈现的颜色不再是五彩干涉色,而是无光泽、较暗的颜色。Ta2O5介质氧化薄膜的“晶化”疏散的结构导致钽电容器性能恶化直至击穿失效。
3.固钽有“场致失效”问题。
固钽加上高的电压,内部形成高的电场,易于局部击穿。
因有以上三种失效机理,某些单位提出禁用固钽。
四、为什么还在大量使用固钽电容器?   
固钽尽管存在以上问题,但笔者统计固钽的现场使用失效率也可达到1×10-8/h。
1.生产方在选用材料上入手,为解决固钽“不断击穿”又“不断自愈”,应用超纯钽粉材料和工艺控制来减少这种局部“击穿”现象。分析了固钽在加上电压或高温下工作时,会产生局部“击穿”现象。固钽环境温度从+85℃降到55℃使用,工作寿命增加10倍。
2.克服固钽的“热致失效”问题
为解决“热致失效”问题。应用方在线路上入手,采取限流措施,增加固钽线路中的回路电阻。笔者见到有文献报道:“如果应用线路中的串联电阻从3W下降到0.1W,则其可靠性会降低一个数量级以上。”即固钽的可靠性下降十倍!在固钽线路中,增加串联电阻,达以1W/1V后,可增加固钽应用可靠性。
3.克服固钽的“场致失效”问题
多年来解决固钽的“场致失效”进行了研究。“场致失效”的原因是加到固钽上的电压越高,场强越高,越容易产生“场致失效”。所以为提高固钽可靠性,必须采取电压降额使用
一般高可靠线路中固钽电压降额50%使用,其工作寿命可延长100倍。〔1〕
五、建议今后慎用固体钽电容器和液体钽电容器   
笔者了解到国内、外的实用情况:
1.航天部某所在研制DC/DC变换器即开关电源上不用固体钽电容器和液体钽电容器,采用的是开关电源专用滤波电容器。
2.美国一家生产DC/DC电源的公司来航天部502所座谈、讨论。他们研制DC/DC电源上不用固体钽电容器和液体钽电容器,是军品规定的。
3.查美国军用标准MIL-STD-975H《NASA标准EEE电子元器件目录》中已规定“固钽电容器不得用于电源滤波器中”应该引起我们高度重视!回想使用固体钽电容器和液体钽电容器中,出现过故障、失误。往往误认为是偶然问题,重换一个产品又在工作下去。一方面原因分析不彻底,另一方面也没有找到新的品种。例如:87年某型号整机在系统试验时,刚开机就发生一只固钽电容器冒烟烧坏。一瞬间可见到固钽电容器的封口处的焊锡熔化,并将直流稳压电源烧坏!97年某型号的整机在进行高温老炼中也发生过进口的两只固钽电容器及国产的一只固钽电容器烧坏!
4.通过加强材料、工艺控制可以减少失效现象,但总有这种失效机理存在,不能杜绝。而成为关键线路慎用固钽的原因。例如,在线路上常串联相同的两只,来避免固体钽电容器或液体钽电容器的短路。列出固体钽电容器和液体钽电容器的优缺点对比,供设计师择优选用。见表1。〔2〕

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