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聚合物钽电容测试描述-已经二氧化锰钽电容
2020-01-07 15:19:15 3165阅读 0评论 0点赞

     今天给大家说说一款钽电容,这款钽电容是继二氧化锰钽电容之后研发的一款安全性的钽电容因为材质的问题 取名为《聚合物钽电容 》.我先给大家说说二氧化锰钽电容吧。

     二氧化锰钽电容主要结构是钽组成的,在制作钽电容的时候我们还需要加上别的材质,如银浆、碳粉、聚四氟乙烯、钽线以及塑封等组成。大致结构图如下:

QQ截图20200107153127.png

  从图上我们可以看到大致的结构了,现在我们来说说性能吧。

     站在工程师的角度上来说,每次电子元器件是一个选型的难题,不过在工程师一般都是直接沿用旧的型号(为什么说旧的型号呢?大致从目前看到的情况来说,要么就精简老产品,要么就是买别人的板过来修改)这样往往会导致部分物料无法识别,或者判断错误。比如在刚拿到一个产品时,首先进行一个产品的性能测试,测试完了就拆机画电路图,打样,进行测试,在这个时候电容等没有标识的时候就需要一个个测量等,在修改板的时候我们考虑到2点:1.产品性能问题;2.产品的成本,您总不能在制作出新的产品后,性能感觉上没变,价格增加了吧?正常我们是消减了成本保持性能,或者是在这个数字时代改变产品的大小。因此站在用户的角度上,要小,性能好,又便宜。这样的话我就就需要重新布置我们的产品的线路,已经电子元器件了。

    在我们以往的电子产品如:19*年~2005年的样子使用的都是插件电容电阻等元件这样导致了产品的大,又笨重,估摸着像个正方体,面对长的话大概20cm(也可以叫厚,比如我家以前买的电视机很大个,我才拆了看了下,其实显示部分占用了大部分空间,主板其实不大,但是宽);而现在的电视显示器和我们电脑的显示器现在面对长(厚)大概是3cm左右,这个看个人使用的,这样的空间压缩大概压缩了5~7倍,科学进步元器件也占了不少优势。

    举个例子,我们学电子的都知道一个产品90%(为什么说90%,这个是怕大佬们笑话,毕竟我没见过世面,但是我见过的产品基本都是有一个滤波的)以上都是有一个滤波电容,而以前老的产品因条件的限制打都是400V的插件电容(不是学电子的人,可以回去拆了您家的老电视机看看,最大的一个黑色的圆柱体)而后面工艺的进步,以及时代需要,改成了小的插件电容,后来就改成了贴片的电解电容,再后来就出了钽电容。

    首先我们说说电解电容的优势:电解电容的优势就是电压大,目前常见的大电压基本是400V,当然行业不同,可能见到的是更大的,小型产品估计见到的16V,25V,这样的;而电解电容暂时浅说分2种:1.插件电解电容;2.贴片电解电容;

QQ截图20200107161445.png

图左边是贴片的,右边是插件的(很明显有2个脚)。

    插件和贴片性能什么的其实都差不多,但是我们这里要有一定的区别:

         从已知的成本上来说,插件比贴片便宜,但是贴片的电容生产的成本低。

         比如您要生产1000pcs PCB  如果板上全是贴片的话,焊接一个贴片电容成本可能1毛不到(具体贴片的价格我没了解),而插件的您需要贴完片后找人工焊接,或者是插完以后过锡炉焊接,相对来说按人工计算深圳工资大概是15块钱一个小时15/60=0.25元  如果一分钟一个的话大概成本大概0.25元,这个是人工成本;现在算PCB成本,PCB 我们知道是线路,在使用的时候可以单层、双层、多层布线,而在使用插件电容以后,我们的双层布线,或者多层布线就会受到插件电解电容的脚位影响,从而会绕路,或者无法行走,这样我们就需要增大PCB,以方便走线。这样总体成本就升级了,比如我们按一定比例放置元件如10cm平方的PCBA 插满电解电容能放10个(举例,我没测量过);而贴片的同体积电解电容则可以放置20个(可能差不多),因为PCB有2层,一层放置10个;这就是贴片的优势。

       总结:贴片的元件在使用上面大概是插件的2倍。

     因贴片的电解电容也是比较高的,我见过最矮的大概是1CM左右(可能有更矮的,就不要给我较真);进而就出现了我们本文说的钽电容,钽电容从目前常规厚度来说最厚的大概5毫米不到,这样从数据来看比铝电解(插件的钽电容也叫铝电解)空间可以减少大概一半上下(具体看实际操作),其实在我们使用的时候体积虽然有考虑,但是还不是主要的,总不能说为了体积降低性能是吧。所以从使用上来说我们还要考虑到性能问题,因此我们先来总结下:

     钽电容比电解电容 要矮小。


    现在我们说说性能:其实在我测试的数据来看同型号的的情况下,钽电容的损耗值比电解电容要小漏电也要比电解电容小,因此在滤波的时候要比电解电容平稳。这样钽电容就更受音频和视频类的产品的喜爱。因为我们视频和音频产品现在是最为广泛的,虽然别的地方也会用到,但是我觉得这2块比较有优势。


      体积和性能比完了我们现在需要来比比安全了,作为厂家;我认为我们首先考虑的是产品的安全,次之性能,再次就是价格(其实我认为价格和性能是成正比的,总不能想着马儿好又想马儿不吃草吧?)

     从已知情况来说:

        电解电容从安全性能来说:我认为还是有一定的危险的,危险来源于何处?

           作为极性电容来说,给电容施加反向电压都是致命的,所以这个我接不解释了。

                     电解电容已知损坏的情况是直接顶部炸掉,像啥?通俗的解释冲天炮,可能用词不恰当,但是我看的就是这样的,这种情况下面如果没有盖子,或者盖子比较薄的情况下,附近的人可能会受伤;虽然使用过程中没遇到,但是这个是现象而已。(正常使用是不会出现的,所以您也不用杞人忧天了,就算有杞人忧天,那么您请继续往下看,下面有神器。)

         目前钽电容分为二种:1.二氧化锰钽电容;2.聚合物钽电容

                    首先我们说说二氧化锰钽电容:

                     二氧化锰钽电容,从名字上看,是有二氧化锰+钽组成的,钽为何物?金属,在我刚接触的时候我特地百度了下,钽金属,军工用来做炸坦克的.................不看不知道一看吓一跳。因此在后面的接触用我一直怀着一颗敬畏的心,久而久之发现,这个和电解电容一样,正常使用的话是没什么问题的。

                说到这里我们还是说说钽电容损坏后的现象:

                   损坏现象1 :外观出现了红点;

                   损坏现象2:电容本体出现了破损;

                  损坏现象3:电容直接没了(部分严重的可能会把PCB板损坏);

        下面是我在网上找的图:

         QQ截图20200107170350.png

    上面的这个图,说实话我没见过真相,从这个图来看这个位置不知道用了多少个,能放出烟花效果,在我们实际使用过程中顶多冒下火花就没了。所以我也不好说这个图有问题,但是从我多年接触来说这种现象是不可能的。


     至于二氧化锰电容为什么在击穿后会着火,就这个问题,我特地的咨询了研发工程师,也给稍微解释了,不知道我理解的对不对:钽电容在击穿前会发热,发热到一定的时候就会炸裂,在炸裂的过程和二氧化锰结和就着火了。

    所以部分用户在看到这种情况的时候都有点胆怯使用钽电容,但是又想要他的性能,其实也不用这样考虑,从以上数据来看已经AVX和我们国内出啦一个总结方案:正常滤波电路进端直接供电建议选型3倍电压(如输入10V 选30V或以上),常规电路选项2倍电压。这样就避免了击穿;但是这样的话成本就上升了很多;所以需要结核自己的电路选项,以经验判断:如果不想使用多倍电压使用低阻的2倍电压其实效果和标准电压的3倍差不多;所以具体我在这里最后给出的方案就是:选型3-2倍电压(为什么3在前面 2在后面,是因为 选大不选小)...........................具体选项有需要的话可以私聊

 

    即二氧化锰的安全性问题后就研发出了新的产品:聚合物钽电容;其实在了解过程中这个钽电容问世没 多久,所以产品耐压暂时还上不去,结构其实和二氧化锰一样(只有二氧化锰换成了聚合物);聚合物的和二氧化锰的钽电容相比其实优势就在于击穿内阻这2个是比较明显的;击穿是我们的安全性能,内阻是我们的产品的性能,因此当从比较上说:聚合物比二氧化锰好,但是也有坏处,就是现在价格比二氧化锰贵


     聚合物安全性能上:我进行了测试目前我测试的是2.5V 470uF D,

        测试环境:室内温度26° 湿度70% 

        测试设备:直流电源  万用表

         直接把电容用夹具夹住施加2.5V电

无标题.png

      1.直流电源:2.5V   万用表2.7V   电流0   测试1小时  无异常

      2.直流电源:5V     万用表5.7V   电流0   测试1小时   无异常

      3.直流电压:7V     万用表7.5V   电流0   测试18分钟  击穿 击穿后电压2.2V 电流800MA


  从上面的数据来看这个测试情况来看,这个型号不带载的情况下 可以施加2倍电压,超过2倍后会在短时间内击穿;以上数据只是我测试一个物料的情况,请勿按我测试的使用,出现损坏我不负责。

    现在我们就说击穿后现象:

QQ截图20200107174526.png

从上面的   从上图看到(不是很清晰),红圈的部分有点黄色,是击穿后黄掉的。

QQ截图20200107174656.png

                 钽电容的正面也有点发黄,但是还不是很明显。


QQ截图20200107174729.png

   上面这个图看着脚位有点打火的样式,因为是底部实在PCB测试板的所以看不出来,但是外观看的话 已经有点变色了。

    聚合物钽电容在击穿后有一股像是阻燃材料的味道,具体我还没问研发工程师,我估摸着加了阻燃材料,这样就更安全了。


       综合我目前测试和使用情况来看,聚合物钽电容在其安全上比二氧化锰好很多,所以也比较贵,但是我们要相信聚合物后面会延升,也会变得便宜。在这里给各位工程师一个建议:如果可以为安全性能的话 建议选用聚合物,如果价格方面不考虑的话建议标准型的3倍电压,或者低阻。







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