В условиях растущей глобальной обеспокоенности проблемами окружающей среды автомобили на новых источниках энергии стали важным направлением в автомобильной промышленности. В системах электропитания транспортных средств новой энергетики применение высокотемпературных конденсаторов постепенно привлекает внимание и признание. В данной статье исследовано применение и технологические характеристики высокотемпературных конденсаторов в системах электропитания транспортных средств на новой энергетике.Обзор систем электропитания для транспортных средств на новых источниках энергииСистема электропитания транспортных средств на новой энергетике является одним из ее ключевых компонентов, а ее характеристики напрямую влияют на динамику, запас хода и безопасность автомобиля. Традиционные автомобили с двигателями внутреннего сгорания используют двигатели, работающие на ископаемом топливе, для выработки электроэнергии, в то время как автомобили на новых источниках энергии используют электродвигатели в качестве источника энергии, обычно включая такие компоненты, как аккумуляторные блоки, контроллеры двигателей и системы зарядки.TРоль высокотемпературных конденсаторовВ системе электропитания транспортных средств на новой энергии конденсаторы являются важными электронными компонентами, которые в основном используются для хранения энергии и фильтрации напряжения. Однако в условиях высоких температур традиционные конденсаторы часто теряют производительность и сокращают срок службы, что влияет на стабильность и надежность всей системы. Таким образом, внедрение высокотемпературных конденсаторов стало эффективным способом повышения производительности систем электропитания транспортных средств на новой энергии.Технологические характеристики высокотемпературных конденсаторов Устойчивость к высоким температурам: Высокотемпературные конденсаторы изготовлены из специальных материалов и конструкций, которые могут сохранять хорошие характеристики в условиях высоких температур, сводя к минимуму такие проблемы, как утечки и поломки. Длительный срок службы: Высокотемпературные конденсаторы имеют более длительный срок службы, сохраняя стабильные электрические характеристики. характеристики в условиях высоких температур, что снижает затраты на замену и техническое обслуживание. Низкие потери: Высокотемпературные конденсаторы имеют низкие потери, что эффективно улучшает использование энергии и снижает потери энергии в процессе преобразования энергии. Эффективное хранение энергии: Высокотемпературные конденсаторы обладают высокой плотностью энергии и мощности, что обеспечивает быструю зарядку и разрядку, отвечает требованиям быстрого ускорения и высокой выходной мощности в электромобилях. Применение высокотемпературных конденсаторов в системах электропитания транспортных средств на новой энергетикеСистема управления батареями: Высокотемпературные конденсаторы можно использовать для сглаживания напряжения шины постоянного тока и компенсации кратковременной пиковой мощности в системах управления батареями, улучшая стабильность системы и динамические характеристики. Контроллеры двигателей: Высокотемпературные конденсаторы могут использоваться для фильтрации напряжения шины постоянного тока и коррекции коэффициента мощности в контроллерах двигателей, что повышает эффективность привода двигателя и скорость реакции. Системы быстрой зарядки: Высокотемпературные конденсаторы можно использовать для сглаживания напряжения на шине постоянного тока и поддержки кратковременной пиковой мощности в системах быстрой зарядки, сокращая время зарядки и повышая эффективность зарядки. Автомобильные электронные устройства: Высокотемпературные конденсаторы также могут использоваться для фильтрации и регулирования мощности в бортовых электронных устройствах, обеспечивая нормальную работу различных электронных устройств внутри автомобиля. Заключение В условиях быстрого развития транспортных средств на новой энергии высокотемпературные конденсаторы как важные электронные компоненты имеют широкие перспективы в системах электропитания транспортных средств на новой энергии. Считается, что в будущем, благодаря постоянному прогрессу и совершенствованию технологии высокотемпературных конденсаторов, они будут играть все более важную роль в области транспортных средств на новой энергии, оказывая мощную поддержку популяризации и разработке транспортных средств на новой энергии. 

 Для суперконденсаторов существуют разные методы классификации, основанные на различном содержании.Во-первых, в соответствии с различными механизмами хранения энергии суперконденсаторы можно разделить на две категории: конденсаторы с двойным электрическим слоем и квазиконденсаторы Фарадея. Среди них электрические двухслойные конденсаторы генерируют запасенную энергию главным образом за счет адсорбции чистых электростатических зарядов на поверхности электродов. Квазиконденсаторы Фарадея в основном генерируют квазиемкость Фарадея за счет обратимых окислительно-восстановительных реакций на поверхности и вблизи поверхности материалов квазиемкостных активных электродов Фарадея (таких как оксиды переходных металлов и полимерные полимеры), тем самым обеспечивая накопление и преобразование энергии.Во-вторых, по типу электролита его можно разделить на две категории: водные суперконденсаторы и органические суперконденсаторы.Кроме того, в зависимости от того, одинаковы ли типы активных материалов, их можно разделить на симметричные суперконденсаторы и асимметричные суперконденсаторы.Наконец, по состоянию электролита суперконденсаторы можно разделить на две категории: суперконденсаторы с твердым электролитом и суперконденсаторы с жидким электролитом.

 1) Срок службы: если внутреннее сопротивление суперконденсатора увеличивается, емкость уменьшится, если она находится в пределах указанного диапазона параметров, и время его эффективного использования может быть увеличено, что обычно связано с его характеристиками, указанными в статье 4. Что влияет жизнь происходит активное высыхание, внутреннее сопротивление увеличивается, а способность сохранять электрическую энергию падает до 63,2%, что называется концом жизни.2) Напряжение: суперконденсаторы имеют рекомендуемое и оптимальное рабочее напряжение. Если используемое напряжение выше рекомендуемого, срок службы конденсатора сокращается, но конденсатор может работать непрерывно в течение длительного времени в состоянии перенапряжения. Активированный уголь внутри конденсатора разложится с образованием газа. Электрическую энергию полезно хранить, но она не может превышать рекомендуемое напряжение в 1,3 раза, иначе суперконденсатор будет поврежден из-за чрезмерного напряжения.3) Температура: нормальная рабочая температура суперконденсатора составляет -40 ~ 70 ℃. Температура и напряжение являются важными факторами, влияющими на срок службы суперконденсаторов. Каждое повышение температуры на 5°C сокращает срок службы конденсатора на 10%. При низких температурах увеличение рабочего напряжения конденсатора не приведет к увеличению внутреннего сопротивления конденсатора, что может повысить эффективность конденсатора. 4) Разряд. В технологии импульсной зарядки важным фактором является внутреннее сопротивление конденсатора; при разряде малого тока емкость является важным фактором.5) Зарядка. Существует множество способов зарядки конденсаторов, например, зарядка постоянным током, зарядка постоянным напряжением и импульсная зарядка. В процессе зарядки последовательное подключение резистора к цепи конденсатора уменьшит зарядный ток и увеличит срок службы аккумулятора.

 1) Суперконденсаторы иметь фиксированную полярность. Перед использованием проверьте полярность.2) Суперконденсаторы следует использовать при номинальном напряжении. Когда напряжение конденсатора превышает номинальное напряжение, это приведет к разложению электролита, при этом конденсатор будет нагреваться, емкость уменьшится, внутреннее сопротивление увеличится, а срок службы сократится.3) Суперконденсаторы не следует использовать в высокочастотных цепях зарядки и разрядки. Высокочастотная быстрая зарядка и разрядка приведет к нагреву конденсатора, емкость снизится, а внутреннее сопротивление увеличится.4) Температура окружающей среды оказывает важное влияние на срок службы суперконденсатора. Поэтому суперконденсаторы следует хранить как можно дальше от источников тепла.5) При использовании суперконденсатора в качестве резервного источника питания, поскольку суперконденсатор имеет большое внутреннее сопротивление, в момент разряда происходит падение напряжения.6) Суперконденсаторы не следует размещать в среде с относительной влажностью более 85 % или в среде, содержащей токсичные газы. В таких случаях провода и корпус конденсатора подвергаются коррозии, что приводит к отключению.7) Суперконденсаторы не следует размещать в условиях высокой температуры и влажности. Их следует хранить в среде с температурой от -30 до 50°С и относительной влажностью воздуха не более 60 %. Избегайте резких повышений и падений температуры, так как это может привести к повреждению изделия. 8) При использовании суперконденсатора на двусторонней плате следует учитывать, что соединение не может проходить в зоне досягаемости конденсатора. Из-за способа установки суперконденсатора это может привести к короткому замыканию.9) Когда конденсатор припаян к печатной плате, корпус конденсатора не должен соприкасаться с печатной платой, иначе припой проникнет в сквозное отверстие конденсатора и повлияет на производительность конденсатора.10) После установки суперконденсатора не наклоняйте и не перекручивайте конденсатор с применением силы. Это приведет к ослаблению выводов конденсатора и снижению производительности.11) Избегайте перегрева конденсаторов во время пайки. Если конденсатор перегреется во время сварки, это сократит срок службы конденсатора.12) После пайки конденсатора необходимо очистить печатную плату и конденсатор, так как некоторые загрязнения могут вызвать короткое замыкание конденсатора.13) При последовательном использовании суперконденсаторов возникает проблема баланса напряжений между ячейками. Простое последовательное соединение приведет к перенапряжению одного или нескольких отдельных конденсаторов, что повредит эти конденсаторы и повлияет на общую производительность. Поэтому, когда конденсаторы используются последовательно, необходима техническая поддержка производителя.14) Если во время использования суперконденсаторов возникают другие проблемы с применением, вам следует проконсультироваться с производителем или обратиться к соответствующим техническим данным в инструкции к суперконденсатору.

 1. Выход из строя конденсатора керамической микросхемы, вызванный внешней силой.(1) Поскольку конденсатор с керамической микросхемой хрупкий и не имеет штифта, на него сильно влияет сила. Под воздействием внешней силы внутренний электрод легко сломать, что приведет к выходу из строя керамического конденсатора чипа. Как показано на рисунках ниже, конец керамической заплаты с конденсатором сломан или поврежден из-за какой-либо внешней силы. Например, в процессе механической сборки печатная плата в сборе устанавливается в коробку, а для сборки используется электродрайвер. В это время механическим воздействием электродрайвера легко отключить конденсатор.     (2) Из-за проблемы качества, связанной с плохой силой сцепления конца конденсатора с керамическим чипом (корпуса и электрода), металлический электрод легко отваливается в процессе сварки, горячей штамповки, отладки и других внешних сил, то есть корпус и электрод разделены, как показано на рисунке ниже.  2. Неисправность, вызванная неправильной сваркой. (1) Очень часто тепловой удар керамического конденсатора вызван неправильной ручной сваркой или доработкой электрического утюга. При сварке произойдет термический удар. Если оператор контактирует жалом паяльника непосредственно с электродом конденсатора, термический удар вызовет микротрещину корпуса керамического чип-конденсатора, и через некоторое время керамический чип-конденсатор выйдет из строя. В принципе, SMT следует сваривать вручную. Многократная сварка, включая доработку, также повлияет на паяемость чипа и устойчивость к сварочному нагреву, а эффект является накопительным, поэтому конденсатор не может подвергаться многократному воздействию высокой температуры. (2) Олово на обоих концах конденсатора во время сварки асимметрично. При сварке олово на обоих концах конденсатора асимметрично, как показано на рисунке ниже. Олово на обоих концах конденсатора асимметрично. Когда конденсатор подвергается внешнему воздействию или стресс-тесту, керамическая пластина будет серьезно повреждена из-за чрезмерной пайки. Способность конденсатора противостоять механическим воздействиям приведет к растрескиванию корпуса и электрода и выходу из строя.   (3) Слишком много припояФакторы, связанные со степенью механического напряжения многослойного керамического конденсатора на печатной плате, включают материал и толщину печатной платы, количество и положение припоя. В частности, слишком большое количество припоя серьезно повлияет на способность конденсатора микросхемы противостоять механическим нагрузкам, что приведет к выходу конденсатора из строя. 3. Выход из строя конденсатора из-за неправильной конструкции контактной площадки.(1) Конструкция подушки неразумна, как показано на рисунке ниже, когда в подушке есть отверстие. Припой теряется (в изделии есть такое конструктивное явление), что приводит к дефектам сварки из-за асимметрии припоя на обоих концах конденсатора. В это время будет проводиться стресс-скрининг или внешнее воздействие. Напряжение, возникающее на обоих концах керамического конденсатора, легко приведет к растрескиванию и выходу из строя.  (2) Другая конструкция колодки показана на рисунке ниже. При использовании on-line сварки размеры площадок на обоих концах конденсатора различны или асимметричны (это конструктивное явление присутствует в изделии), количество напечатанной паяльной пасты совершенно разное. Маленькая площадка быстро реагирует на температуру, и паяльная паста на ней плавится первой. Под действием натяжения паяльной пасты компонент выпрямляется, что приводит к возникновению «вертикального» явления или асимметрии припоя, что приводит к выходу из строя конденсатора. Один конец нескольких керамических конденсаторов имеет общую большую площадку. Если один конденсатор на общем конце необходимо отремонтировать или один из конденсаторов выйдет из строя и его необходимо заменить, один конец других компонентов также подвергнется термическому удару, и конденсатор может выйти из строя.   4. Отказ, вызванный испытанием на удар при высокой и низкой температуре.Во время испытания коэффициент теплового расширения (КТР) печатной платы, концевого электрода MLCC и керамического диэлектрика невелик, а конденсатор чипа подвергается определенному тепловому напряжению из-за быстрой смены холода и тепла. Корпус (керамика) и электрод (металл) СМК образуют трещины под напряжением, которые приводят к выходу СМК из строя. 5. Поломка, вызванная механическим воздействием.Неправильная работа печатной формы в процессе сборки вызовет механическое напряжение, что приведет к разрыву конденсатора, а площадка расположена рядом с отверстием для винта, что позволяет легко вызвать механические повреждения во время сборки. Повреждения такого рода приводят к дальнейшему расширению трещины при испытании на температурный удар, что приводит к выходу конденсатора из строя. Из конструкции видно, что MLCC может выдерживать большие сжимающие напряжения, но его сопротивление изгибу оставляет желать лучшего. Любая операция, которая может вызвать изгибную деформацию во время сборки конденсатора, приведет к растрескиванию компонента.

 1. Избегайте внешней силы(1) В процессе сборки следует избегать слишком сильного или слишком быстрого изгиба печатной платы.(2) Конденсаторы с керамической микросхемой разработаны таким образом, чтобы избежать высоких механических напряжений при изгибе печатной платы, как показано на рисунке ниже.(3) Два паяных соединения керамического конденсатора должны быть спроектированы и механически соединены. Направление напряжения сбалансировано, а не под прямым углом, как показано на рисунке ниже.(4) Если в разъеме между кабелем и печатной платой печатная плата не поддерживается при вытягивании или вставке разъема, печатная плата деформируется и повредит близлежащие компоненты. Если площадь печатной платы велика (т. е. превышает 15 × 15 см), следует соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить компоненты. 2. Выбор материаловЧтобы улучшить тепловое соответствие между чип-конденсатором и материалом подложки, необходимо выбрать соответствующий материал подложки и конденсатор с более высоким уровнем и лучшей устойчивостью к тепловому и механическому напряжению, чтобы удовлетворить требования использования продукта. 3. Требования к сваркеПри сварке оператор должен строго соблюдать технологическую дисциплину и выполнять сварку согласно технологической документации и типовым технологическим требованиям. 4. Требования к дизайнуРасстояние между колодками должно быть разумным. Конструкция, показанная на рисунке ниже, легко может быть повреждена из-за напряжения после приварки чип-конденсатора. Ниже на рисунке (б) конструкция способствует повышению устойчивости к механическим воздействиям. (2) При проектировании печатной платы дизайнеры должны проектировать площадку в соответствии со стандартами предприятия, чтобы избежать необоснованного проектирования. 5. Требования к ремонтуПри необходимости ремонта конденсатора, учитывая эффект накопления тепла при сварке, конденсатор после сварки следует выбросить и использовать новый конденсатор. 6. ЗаключениеПравильный метод работы, разумный выбор материала и правильная конструкция контактной площадки могут сыграть очень важную роль в уменьшении количества отказов конденсаторов, повышении качества и надежности продукции и предотвращении ненужных доработок. 

  i. Меры предосторожности при храненииУровень чувствительности к влаге (MSL)：МСЛ3Условия хранения: Температура:-5~40°C， Влажность: ≤60% относительной влажностиНе содержит агрессивных газов. После снятия вакуумной упаковки конденсатор не следует подвергать воздействию воздуха более 24 часов. Неиспользованные конденсаторы следует снова загерметизировать под вакуумом или хранить в сухом шкафу.  ii. Меры предосторожности перед пайкойТанталовые конденсаторы Может быть прикреплен волновой пайкой, пайкой оплавлением и ручной пайкой. Для случаев A, B, C, D, D1 и E рекомендуется использовать пайку оплавлением (если требуется ручная пайка, см. 2. Меры предосторожности при ручной пайке), а корпус F и выше подходят только для ручной пайки (танталовый конденсатор большого корпуса припаивается оплавлением, из-за расширения сердечника в корпусе очень легко появляются трещины.).1. Обработка выпечкойДля конденсатора CA55, который был распакован и подвергался воздействию воздуха в течение более 24 часов, пользователь должен удалить ленту перед использованием и выполнить вторичную сушку при влажности. ≤ Относительная влажность 60 %, чтобы гарантировать отсутствие избыточной влаги внутри конденсатора перед пайкой. Рекомендуемая температура и время выпечки:а. Конденсатор CA55, который был распакован и находился на воздухе более 24 часов, перед пайкой рекомендуется прокалить при температуре 125°C в течение 12 часов.б. Для конденсатора CA55, который был распакован и находился на воздухе более недели, корпуса A, B, C, D1, D и E необходимо прокалить при температуре 125°C в течение 24 часов; Корпус F и выше подходят только для ручной пайки, без необходимости запекания перед пайкой.2. Ручная пайкаКонденсаторы, паяемые вручную, не требуют запекания перед пайкой, однако следует строго контролировать температуру жала паяльника. Рекомендуется использовать температуру пайки 280-350°С. ℃ (Рекомендуется паяльник мощностью 30 Вт, антистатический керамический электрический паяльник). В то же время следует отметить, что:а. Запрещается непосредственно использовать жало паяльника для нагрева подложки элемента. Потому что чрезмерный температурный шок может привести к повреждению внутренней микроструктуры компонента, что приведет к проблемам с производительностью.б. Паяльная площадка должна быть предварительно напечатана паяльной пастой, а толщина паяльной пасты должна контролироваться в пределах от 0,15 мм до 0,20 мм.в. Необходимо использовать нагреватель печатной платы для предварительного нагрева склеенных компонентов не менее чем на 125°С. ℃~150 ℃/5 минут, следя за тем, чтобы температура подложки компонента была как можно ближе к температуре плавления паяльной пасты.д. Положением жала паяльника для нагрева при пайке является площадка припоя, а не подложка компонента.3. Пайка оплавлениемКривая пайки оплавлением подходит для случаев A, B, C, D, D1, E:Бессвинцовые конденсаторы: максимальная температура пайки 250±5°C.Выводные конденсаторы: максимальная температура пайки 235°С.±5℃    

  Герметичный высокоэнергетический танталовый конденсатор отличается высокой производительностью, высокой плотностью энергии, низким импедансом и полной герметизацией. Благодаря инновационной параллельной структуре с несколькими анодами собственное сопротивление конденсатора значительно снижается, что приводит к снижению тепловыделения и повышению надежности при зарядке и разрядке с высокой плотностью мощности. Кроме того, его можно использовать в цепях с некоторыми компонентами переменного тока для разрядки и фильтрации двойного назначения в качестве фильтра и устройства компенсации мощности. Для обеспечения высокой надежности во время использования обратите внимание на следующие моменты. 1. Тест 1.1 Герметичный высокоэнергетический танталовый конденсатор является полярным компонентом, полярность которого нельзя менять во время использования и испытаний. Если изменить полярность, надежность конденсатора будет необратимо нарушена, и его больше нельзя будет использовать. 1.2 Емкость и коэффициент рассеянияУсловия измерения: 1,0 В (среднеквадратичное значение) при 100 Гц. 1.3 Эквивалентное последовательное сопротивление（СОЭ）：измерено при 1000 Гц, 1 В (среднеквадратичное значение) 1,4 Испытание на ток утечки: подайте номинальное напряжение или напряжение класса в течение 5 минут. Соответствующие стандарты по току утечки можно найти в спецификациях продукта и соответствующих спецификациях. 1,5 Необходимо использовать профессиональные испытательные инструменты и приспособления. Мультиметр нельзя использовать для проверки каких-либо параметров герметичный танталовый конденсатор высокой энергии. Невозможно использовать мультиметр для проверки независимо от полярности. 1,6 Герметично запечатанный высокоэнергетический танталовый конденсатор может хранить большое количество электрической энергии. После проведения испытания на ток утечки перед использованием конденсатор необходимо полностью разрядить с помощью стандартного тестера тока утечки. Разрядное сопротивление: 1000 Ом; Время разряда: ≥ 5 минутОстаточное напряжение после разряда：＜1V 1,7 Испытание электрических характеристик должно проводиться в следующем порядке и не может быть нарушено.Последовательность испытаний: Емкость и коэффициент рассеяния - ESR – Ток утечки – Разряд  2. Меры предосторожности при использовании в различных цепях 2.1 Схема защиты от задержкиКонденсаторы, используемые в таких схемах, в первую очередь служат в качестве резервного источника питания на случай непредвиденных перебоев в подаче электроэнергии, что требует их автоматического включения при внезапном выходе из строя основного источника питания. Они должны поддерживать указанную продолжительность подачи питания при определенных требованиях к напряжению и плотности мощности. При проектировании схем такого типа обратите внимание на математическую зависимость между общим сопротивлением выходной цепи конденсатора и требуемым напряжением, емкостью конденсатора и потребляемой мощностью. Кроме того, на этапе проектирования рекомендуется оставлять не менее 50% запаса при выборе емкости конденсаторов, чтобы обеспечить достаточное время подачи питания и плотность мощности в случае возникновения непредвиденных факторов. Конкретный расчет следующий: Когда схема работает нормально,Входная мощность: ПЕмкость: СНапряжение на обоих концах: U1Тогда энергия, запасенная конденсатором, равна W1=С（U12）/2Где U12 представляет собой квадрат U1.При отключении входного источника питания через время t напряжение на обоих концах U2,Тогда оставшаяся энергия конденсатора равнаП2=С（U22）/2Энергия, выделяющаяся при этом процессе: Ж=П1-П2=С（U12-U22）/2Она должна быть равна энергии, необходимой для поддержания правильной работы цепи:W=Пт（то есть входная мощность, умноженная на время）Поэтому,C（U12-U22）/2=ПтОтсюда минимальная емкость, необходимая для времени обслуживания цепи t, может быть получена как:С=2Пт/（U12-U22）В практических приложениях U2 — это минимальное входное напряжение, при котором схема может нормально работать. Пример:Если при нормальной работе схемы входное напряжение составляет 28 В (U1), входная мощность составляет 30 Вт (P), а минимальное входное напряжение, которое может нормально работать, составляет 18 В (U2). Требуется, чтобы схема могла работать даже после отключения питания от входного источника питания в течение 50 миллисекунд (t), тогда минимальная емкость, необходимая для емкости хранения энергии, равна С=2Пт/（U12-U22） =2×30×50/（282-182） =3000/（784-324） =6,522мФ=6522мкФ Энергонакопительный конденсатор, используемый во входной части цепи питания, имеет входное напряжение 50 В. При отключении питания конденсатор начинает подавать энергию в последующую цепь, при этом напряжение должно поддерживаться на уровне не менее 18 В при подаче энергии на 75 Вт. Рассчитайте необходимую емкость.Эта схема также требует точного сопротивления контура. Величина сопротивления цепи определяет необходимую емкость конденсатора.Формула преобразования производительности каждого параметра в этой схеме выглядит следующим образом:С=R×PT×T/(U1-U2) В уравнении: C: Требуемая емкость (Ф)R: Общее сопротивление цепи (Ом)Pt: мощность, которую должна поддерживать схема (Вт).T: Время удержания мощности контура (с)U1: Входное напряжение (В)U2: Напряжение, которое может поддерживать определенную мощность и время разряда (В).Конденсатор, используемый в таких цепях, должен быть снижен в пределах 70% от номинального напряжения. 2.2 Схема зарядки и разрядкиБлагодаря высокой плотности энергии и низкому импедансу этот конденсатор является лучшим выбором для мощных разрядных цепей. Герметичный танталовый конденсатор высокой энергии, используемый в таких схемах, по-прежнему может обеспечивать высокую плотность мощности, бесконечную зарядку и разрядку при определенных условиях и при этом имеет высокую надежность. Это лучший мгновенный источник питания. В таких схемах взаимосвязь между емкостью конденсаторов, плотностью выходной мощности и мощностью нагрузки можно рассчитать, обратившись к п. 2.1. В схемах этого типа максимальный ток разряда I, которому может подвергаться отдельный конденсатор, не должен превышать 50% значения тока, рассчитанного по следующей формуле;Из-за присущей конденсаторам проблемы теплового равновесия, с которой неизбежно сталкиваются конденсаторы во время мощных разрядов, максимальный импульс постоянного тока, который танталовые конденсаторы могут безопасно выдержать в цепи разряда высокой мощности постоянного тока с фиксированным импедансом, определяется по следующей формуле: Я=УР /（Р+СОЭ） В уравнении: I: Максимальный импульсный ток постоянного тока (А)R: Общий импеданс цепи для тестирования или разрядки (Ом).UR: Номинальное напряжение (В)ESR: Эквивалентное последовательное сопротивление (Ом). Из приведенной выше формулы видно, что если продукт имеет более высокое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), его безопасная способность к импульсному току постоянного тока будет снижена. Это также означает, что если один продукт имеет вдвое меньшее ESR, чем другой, его устойчивость к скачкам постоянного тока будет в два раза выше, а его фильтрующие характеристики также будут лучше.При использовании в таких цепях конденсаторов, поскольку конденсаторы работают непрерывно на высоких уровнях мощности, фактическое рабочее напряжение не должно превышать 70 % номинального напряжения. Учитывая влияние рассеяния тепла на надежность, для более высокой надежности даже лучше снизить использование до уровня ниже 50%.Кроме того, при использовании этого типа конденсаторов в таких цепях из-за большого рабочего тока конденсатор будет испытывать некоторый нагрев. При проектировании размещения конденсатора важно убедиться, что он не расположен слишком близко к другим термочувствительным компонентам. Кроме того, место установки этого конденсатора должно иметь хорошую вентиляцию. 2.3 Фильтрация и компенсация мощности вторичного источника питания Допустимое значение пульсаций переменного тока конденсатора, используемого в таких цепях, должно строго контролироваться. В противном случае чрезмерные пульсации переменного тока могут привести к значительному нагреву конденсатора и снижению надежности. В принципе, максимально допустимое значение пульсаций переменного тока не должно превышать 1% номинального напряжения, ток не должен превышать 5% максимально допустимого тока разряда, а максимально допустимое рабочее напряжение конденсатора не должно превышать 50% номинального. Напряжение. 3. Снижение номинальных характеристик конструкции герметичный танталовый конденсатор высокой энергии Вообще надежность конденсаторов тесно связана с условиями работы схемы. Для обеспечения должного уровня надежности при использовании необходимо придерживаться следующих принципов:3.1 Уменьшите больше, а не меньшеПотому что чем больше снижение номинальных характеристик конденсаторов, тем выше надежность при работе с неожиданными скачками напряжения. Кроме того, проект снижения номинальных характеристик должен быть основан на надежности в возможных экстремальных условиях использования, таких как высокие рабочие температуры, высокие пульсации тока, а также значительные колебания температуры и мощности. 3.2 Выбирайте большую емкость, а не маленькую.Чем больше емкость, тем большую мгновенную электрическую энергию она может обеспечить. Кроме того, поскольку этот конденсатор подпадает под основную категорию танталовых электролитических конденсаторов, он испытывает большую потерю емкости при низких температурах (по сравнению с твердотельными танталовыми конденсаторами). Поэтому выбор мощности должен основываться на емкости при экстремально отрицательных температурах. Это особенно важно для конденсаторов, используемых на больших высотах. Конкретные изменения производительности при низких температурах можно найти в спецификациях продукта и соответствующих стандартах. 3.3 Выбор импедансаДля схем, используемых в ситуации 2.3, важно по возможности выбирать изделия с более низким ESR для более высокой надежности и улучшения характеристик фильтрации. 3.4 Выбор размера конденсатораВ связи с тем, что меньшие изделия при одинаковой мощности и напряжении необходимо изготавливать с использованием танталового порошка с большей удельной емкостью, ESR изделия будет выше, а также будет больше ток утечки. Поэтому надежность изделия будет ниже, чем у более крупных изделий. Если позволяет место для установки, следует использовать как можно больше изделий большего объема для достижения более высокой надежности. 4. Установка 4.1 Способы установки Положительный вывод гибридных энергетических танталовых конденсаторов не может быть приварен непосредственно к печатной плате, а должен быть приварен к печатной плате через внешний выводной провод. Будет присутствовать высокоэнергетический танталовый композит.Существует три способа установки печатной платы, как показано ниже:Рисунок 1：Способ установки одного отрицательного полюса (фиксируется монтажной рамкой)  фигура 2：Режим установки двойного отрицательного или тройного отрицательного вывода (фиксируется отрицательным выводом)  Рисунок 3：Установка двойным или тройным винтом (фиксируется винтом) 4.2 Рекомендации по выбору метода установки Ввиду сравнительно большой массы и размеров этого конденсатора при монтаже желательно придерживаться следующих принципов:（a）Для спецификаций с большими размерами и массой следует, насколько это возможно, использовать стандартные монтажные кронштейны, предусмотренные производителем, чтобы гарантировать, что соединение между изделием и цепью не будет испытывать мгновенных разрывов цепи, когда оборудование подвергается сильным вибрациям и воздействиям перегрузки, а также для обеспечения требований к прочности установки.(b) В условиях, когда размер и масса относительно невелики и существуют строгие требования к пространству для установки, можно использовать конденсаторы со встроенными крепежными болтами. Для таких установок важно обеспечить высокий уровень прочности печатной платы. Дополнительно после затяжки болтов крепления необходимо использовать герметик на эпоксидной основе для фиксации болтов. Если позволяют условия, можно также использовать другие формы крепления (например, нанесение клея на основание конденсатора), чтобы гарантировать, что прочность крепления конденсатора соответствует требованиям для экстремальных условий использования.(c) Для продуктов, используемых в цепях непрерывного разряда высокой мощности, конденсаторы не следует устанавливать слишком близко к устройствам со значительным рассеиванием тепла, чтобы предотвратить перегрев конденсатора и снижение надежности. Кроме того, конденсаторы, используемые в таких схемах, не должны иметь на своих корпусах теплоизоляционных герметизирующих покрытий во избежание снижения характеристик теплоотвода, что может привести к повышению температуры и снижению надежности конденсаторов.(г) Для продуктов, используемых в мощных цепях непрерывного разряда, важно иметь хорошие условия вентиляции, чтобы гарантировать быстрый отвод тепла, выделяемого конденсаторами, и предотвращение чрезмерного повышения температуры конденсаторов.(e) Анодный вывод герметичный танталовый конденсатор высокой энергии соединен с корпусом с помощью изолирующего керамического материала. Поэтому во время установки положительный провод, прикрепленный к печатной плате, должен быть подключен с помощью припаянных никелевых выводов; Недопустимо напрямую припаивать слишком короткие танталовые выводы к плате. Это связано с тем, что короткие положительные выводы могут нарушить герметичность конденсатора при высокой перегрузке и высокочастотной вибрации, что приведет к утечке и выходу конденсатора из строя. 5. Защита цепи 5.1 Если выбранный конденсатор работает на частоте со значительными изменениями мощности, в цепи питания целесообразно реализовать защиту от перегрузки, обеспечивающую компенсацию энергии конденсатора. Это помогает предотвратить перегрузку источника питания при внезапном скачке пускового тока.5.2 Схема, в которой используется этот конденсатор, должна иметь контроль обратного напряжения и отдельный путь разряда, чтобы предотвратить возникновение обратных скачков напряжения в конденсаторе во время работы и отключения. Энергия, запасенная в конденсаторе, должна быть правильно разряжена после использования.  

Скрытые дефекты – возникновение и влияние трещинВ процессе ежедневного использования или сборки и ремонта печатная плата внутри оборудования неизбежно будет подвергаться различным механическим воздействиям, в том числе напряжениям изгиба. Изгиб печатной платы приводит к передаче силы на многослойный керамический конденсатор поверхностного монтажа через припой. Эти силы сосредоточены в нижней части конденсатора, но керамический материал твердый, неэластичный и хрупкий.Когда изгибающая сила достаточно велика, керамический материал на нижней стороне конденсатора треснет (см. Рисунок 1). Рис. 1. Принципиальная схема трещины керамики, вызванной типичным изгибом. Трещина обычно начинается снизу конденсатора и распространяется в керамике под углом 45 градусов. Обычно он заканчивается у концевого электрода или может продолжаться до верхней части керамики, а затем заканчивается. Эта трещина может привести к отделению всего конца керамического конденсатора от основного корпуса. После возникновения трещины электрические параметры конденсатора могут существенно не измениться. В следующие несколько часов, дней и даже недель он все еще может сохранять ту же емкость, тангенс угла потерь или ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), что и раньше, но образование трещин создает основу для будущих электрических неисправностей. Образование трещин может привести к тому, что водяной пар и ионы будут непрерывно проникать в конденсатор в последующее время. Очень «плотная» трещина может занять больше времени, чтобы превратиться в электрическую неисправность. Если неисправная часть подвергнется воздействию сильного тока, внутри трещины возникнет локальный нагрев, что приведет к выходу из строя конденсатора, и в конечном итоге выйдет из строя вся схема.Чтобы оценить способность керамических конденсаторов к изгибу, при исследовании надежности конденсаторов широко используется испытание на прочность сцепления торцевого покрытия. Метод испытания прочности сцепления торцевой обшивкиИспытание на прочность сцепления торцевой обшивки также называется испытанием на изгиб подложки. Перед испытанием конденсатор устанавливается в центре конкретной печатной платы. Если взять в качестве примера GB/T 2693-2001, тестовый образец необходимо установить на печатную плату из эпоксидного стекла длиной 100 мм и толщиной 1,6 мм.Испытание прочности соединения концевой обшивки обычно включает в себя следующие этапы:1) Поместите печатную плату в устройство для испытания на изгиб конденсатором вниз и проверьте емкость C0 перед испытанием, когда печатная плата находится в горизонтальном состоянии;2) Гибочный инструмент может достигать глубины изгиба (d) 1 мм со скоростью 1 мм/с ± 0,5 мм/с для поддержания состояния изгиба печатной платы в течение 20 с ± 1 с (см. рис. 2). ;3) Проверьте емкость C после испытания в состоянии изгиба печатной платы и при необходимости проконтролируйте электрические параметры всего состояния изгиба;4) Сбросьте устройство для испытания на изгиб, чтобы восстановить печатную плату из состояния изгиба, и снимите ее с устройства для испытания на изгиб;5) Проверьте внешний вид тестового образца. Рис. 2. Устройство для испытания на изгиб Когда метод пошагового изгиба используется для определения предела изгибающей способности испытуемого образца, гибочный инструмент может обеспечить глубину изгиба (d) до 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм и 5 мм. соответственно со скоростью 1 мм/с ± 0,5 мм/с, а состояние изгиба печатной платы можно поддерживать в течение 20 с ± 1 с при достижении глубины, а затем проверяют емкость. Механическая модель испытания на прочность соединения торцевой обшивкиАнализ напряжений испытательной опорной плиты показывает, что на опорную плиту в основном влияют поддерживающая сила, обеспечиваемая опорами с обеих сторон, и давление P, оказываемое гибочным инструментом. В реальных испытаниях ширина гибочного инструмента и опоры испытательного устройства превышает ширину тестовой опорной плиты на 20 мм, и на опорную плиту не влияет крутящий момент. Поэтому модель рассматривается как двумерная модель трехточечного изгиба, как показано на рис. 3. Рис.3. Модель испытательной подложки, изгибаемая в трех точках Изгибающий момент в середине испытательной опорной плиты равен M = PK, где K — расстояние между давлением P и опорой испытательного устройства.Максимальное нормальное напряжение изгиба в середине испытательной подложки равно Положением напряжения является нижняя поверхность испытательной подложки, на которой наблюдается растягивающее напряжение, где W — коэффициент сечения изгиба. Сечение исследуемой подложки прямоугольное, поэтому: Где B — ширина испытуемой подложки, а H — толщина испытуемой подложки; В конце концов: Напряжение сдвига при изгибе испытательной подложки в чистом состоянии изгиба. Экспериментальные явления и анализ результатовПутем анализа результатов испытаний прочности сцепления торцевого покрытия обнаружено, что между скоростью изменения емкости (c-c0)/C0 и глубиной изгиба (d) существуют три основные ситуации: как показано на рисунке 4. :1. При постепенном увеличении глубины изгиба (d) скорость изменения емкости не увеличивается.существенно измениться. После достижения определенной глубины скорость изменения емкости резко падает. Когда тестовая подложка снова возвращается в плоское состояние, скорость изменения емкости быстро снижается, емкость восстанавливается;2. По мере увеличения глубины изгиба (d) конденсатор выходит из строя. Когда тестовая подложка возвращается в плоское состояние, емкость не восстанавливается;3. С увеличением глубины изгиба (d) скорость изменения мощности существенно не меняется. Рис. 4. Зависимость между глубиной обжатия и способностью испытания на прочность сцепления торцевой пластины. В ходе испытания из-за трещин в керамическом материале конденсатора, сопровождающихся разрушением некоторых электродов, может временно возникнуть некоторая потеря емкости, поэтому скорость изменения емкости снижается. Однако после устранения деформации электроды можно «объединить», и при повторном соединении электродов утраченная емкость восстановится. Во многих случаях, особенно когда глубина изгиба (D) мала, трещины, возникшие в результате испытания, невозможно оценить визуальным осмотром или испытанием на электрические характеристики. Мы рассматриваем эти трещины как скрытые дефекты. После испытания на прочность сцепления торцевого покрытия испытание на климатическую последовательность позволяет дополнительно оценить, повреждено ли уплотнение тестового образца, а также оценить влияние этих скрытых дефектов на надежность MLCC.

Поют насекомые и птицы, поет и звучит родниковая вода, а звук возникает от вибрации предметов. Хорошо известно, что человеческое ухо способно распознавать звуковые волны с частотой вибрации 20–20 кГц. Однако многослойные керамические конденсаторы с кристаллами (MLCC) иногда издают акустический шум. Что происходит? Многослойные керамические конденсаторы (MLCC) состоят из керамической среды и металлического внутреннего электрода, которые наложены друг на друга в шахматном порядке. После однократного высокотемпературного спекания формируется керамический чип, а затем внешний электродный металлический слой герметизируется с обоих концов чипа. Система диэлектрического материала этого типа керамического конденсатора в основном делится на два типа: керамический диэлектрик I и керамический диэлектрик II. I керамический диэлектрик относится к параэлектрическим средам (основные материалы – SrZrO3, MgTiO3и т. д.), а керамический диэлектрик не вызывает электрострикционной деформации. Таким образом, MLCC, изготовленный из керамического диэлектрического материала I, такого как керамический конденсатор с характеристиками CG, не будет создавать акустический шум при работе, но диэлектрическая проницаемость этого типа среды очень мала, обычно между 10 ~ 100, поэтому она не может производить конденсатор большой емкости. Среды типа Ⅱ относятся к сегнетоэлектрическим средам (основной материал — BaTiO3, БаСрТиО3и т. д.), а сегнетоэлектрики будут вызывать электрострикционную деформацию. MLCC, изготовленные из диэлектриков типа II, таких как X7R, X5R и т. д., обычно имеют диэлектрическую проницаемость от 2000 до 4000, а емкость конденсатора относительно велика, и под действием специфический сигнал переменного тока.  Почему MLCC имеет акустический шумЧтобы лучше понять природу акустического шума конденсатора, давайте сначала разберемся с природным явлением — пьезоэлектрическим эффектом.В 1880 году братья Пьер Кюри и Жак Кюри открыли, что турмалин обладает пьезоэлектрическим эффектом. В 1984 году немецкий физик Водемар Фойт пришел к выводу, что пьезоэлектрический эффект могут иметь только кристаллы с 20 точечными группами без центра симметрии. Пьезоэлектрический эффект обусловлен особым расположением атомов в кристаллической решетке пьезоэлектрического материала, благодаря которому материал обладает эффектом связи поля напряжений и электрического поля.Академическое определение пьезоэлектрического эффекта таково: при деформации определенных диэлектриков внешними силами в определенном направлении внутри них возникает поляризация, при этом на двух его противоположных поверхностях появляются положительные и отрицательные заряды. Когда внешняя сила будет удалена, он вернется в незаряженное состояние. Это явление называется положительным пьезоэлектрическим эффектом. При изменении направления силы меняется и полярность заряда. Напротив, когда электрическое поле прикладывается к направлению поляризации диэлектрика, эти диэлектрики также будут деформироваться. После снятия электрического поля деформация диэлектрика исчезает. Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом или электрострикцией. Эти два положительных и обратных пьезоэлектрических эффекта вместе называются пьезоэлектрическими эффектами. Пьезоэлектрический эффект — явление, при котором в диэлектрических материалах происходит обмен механической и электрической энергией.Очевидно, что обсуждаемый нами акустический шум конденсатора MLCC относится к категории обратного пьезоэлектрического эффекта. Вообще говоря, под действием внешнего электрического поля сегнетоэлектрическая керамическая среда с пьезоэлектрическим эффектом будет расширяться и сжиматься. Этот вид расширения и сжатия называется электрострикцией. Электрострикционные свойства разных керамических сред также различны. Для конденсаторов других типов, поскольку материал диэлектрика не обладает пьезоэлектрическим эффектом или пьезоэффект минимален, вой в цепи обусловлен в основном вибрацией, создаваемой обратным пьезоэлектрическим эффектом сегнетоэлектрической керамической среды MLCC. （Источник изображения） Как показано на рисунке выше, сегнетоэлектричество сегнетоэлектрической керамической среды будет создавать шум пьезоэлектрического эффекта. Общий коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации) диэлектриков MLCC составляет около 0,3. После подачи сигнала переменного тока многослойные керамические конденсаторы растягиваются и деформируются в направлении, параллельном направлению укладки и печатной плате, и результирующая амплитуда обычно составляет от пм до нм. Когда он не припаян к печатной плате, акустическое сопротивление отдельного конденсатора отличается от сопротивления воздуха, но в этом случае его должно быть почти не слышно. Когда керамический конденсатор припаян к печатной плате, конденсатор и печатная плата жестко соединены, и деформация конденсатора потянет печатную плату. Печатная плата становится преобразователем акустического импеданса. Когда частота вибрации достигает различимойчастотный диапазон (20 Гц ~ 20 кГц) человеческого уха, тогда вы услышите акустический шум.  В каких случаях MLCC издает акустический шумВ обычных аудиосхемах, особенно аудиофилы, люди обычно предпочитают использовать рубиновые, черные алмазные и другие электролитические конденсаторы. Поскольку рабочая частота аудиосхемы обычно относительно низкая, например несколько кГц или десятки кГц, и сегнетоэлектрический керамический конденсатор может издавать свистящий звук, который может быть услышан человеческим ухом на этой рабочей частоте. Этот эффект будет потерян на частотах значительно выше 30 кГц, поскольку сам конденсатор не может быстро отреагировать на изменение уровня давления. Таким образом, пиковый диапазон отклика и шумовые характеристики определяют, что эти конденсаторы следует использовать с осторожностью в аудиосхемах и схемах с высоким коэффициентом усиления.Под действием определенных сигналов переменного тока MLCC, в которых используются сегнетоэлектрические керамические диэлектрики (например, X7R/X5R), могут издавать вой. Сильный вой возникает из-за сильной вибрации, а амплитуда вибрации определяется степенью пьезоэлектрического эффекта, который пропорционален напряженности электрического поля. Когда приложенное напряжение постоянно, чем тоньше среда, тем сильнее пьезоэлектрический эффект и громче воющий звук. Каково влияние акустического шума MLCCИз-за существования емкостного воя, когда мобильные электронные устройства находятся близко к человеческим ушам, слышимый шум, создаваемый электронными продуктами (ноутбуками, планшетами, смартфонами и т. д.), будет влиять на чувства пользователя, а сильный вой заставит людей чувствовать себя раздражительными. .Под действием переменного электрического поля сегнетоэлектрические домены сегнетоэлектрических керамических конденсаторов будут поочередно поворачиваться при изменении направления электрического поля, вызывая трение внутри сегнетоэлектрических доменов и увеличивая вероятность выхода из строя конденсатора. Кроме того, появление свиста конденсатора также свидетельствует о том, что пульсации напряжения на конденсаторе слишком велики. Сильные пульсации напряжения повлияют на нормальную работу схемы и приведут к ее ненормальной работе. Как решить проблему акустического шума MLCCСуществует множество способов решения проблемы воющего шума, создаваемого конденсаторами MLCC, и решение может увеличить стоимость.1. Изменение типа диэлектрического материала конденсатора является наиболее прямым методом. Вместо этого используйте керамические конденсаторы класса I, пленочные конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы, алюминиевые электролитические конденсаторы и другие конденсаторы, не обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Однако необходимо учитывать такие вопросы, как объемное пространство, надежность и стоимость.2. Отрегулируйте схему так, чтобы максимально исключить переменное напряжение, подаваемое на MLCC.3. Отрегулируйте характеристики и расположение печатной платы, чтобы уменьшить вибрацию и снизить уровень шума.4. Отрегулируйте размер MLCC.5. Используйте MLCC без шума или с низким уровнем шума. Исходя из этого, для самого продукта MLCC мы можем принять следующие стратегии решения.(1) Утолщение защитного слоя. Поскольку толщина защитного слоя не имеет внутренних электродов, эта часть керамики BaTiO3 не будет деформироваться. Когда высота припоя на обоих концах не превышает толщину нижнего защитного слоя, возникающая в это время деформация будет оказывать меньшее влияние на печатную плату, что может эффективно снизить шум. (2) Дополнительная металлическая опорная конструкция. Структурная схема кронштейнового конденсатора выглядит следующим образом. Для изоляции чипа MLCC от печатной платы используется металлический кронштейн. Обратный пьезоэлектрический эффект вызывает деформацию и упруго амортизирует металлический кронштейн, уменьшая воздействие на печатную плату, тем самым эффективно снижая шум. (3) Принять ведущую структуру продукта. Принцип аналогичен металлическому кронштейну. (4) Разработка и производство с использованием диэлектрических материалов со слабым пьезоэлектрическим эффектом. Путем дальнейшего легирования титаната бария (BaTiO3) с целью пожертвовать определенной диэлектрической проницаемостью и температурными характеристиками, получается диэлектрический материал со значительно уменьшенным пьезоэлектрическим эффектом, и изготовленные из него MLCC могут эффективно снижать шум.(5) Конструкция, встроенная в подложку. Новая конструкция с конденсаторами, установленными на плате переходника, используется для подавления завывания. Заключение Основываясь на явлении акустического шума конденсаторов MLCC в сочетании со структурой чип-керамического диэлектрического конденсатора и характеристиками керамического диэлектрического материала, мы проанализировали механизм воя сегнетоэлектрических керамических диэлектрических конденсаторов и, наконец, перечислили решения и стратегии для решения проблемы. явление воя. . В различных сценариях применения инженерам в области электроники необходимо взвесить затраты и фактические последствия и выбрать лучшее решение для разработки более качественных продуктов.