Руководство по применению герметичных высокоэнергетических танталовых конденсаторов
Oct 07, 2023
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.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ