軍用電解電容器的可靠性選擇
發布時間:2012-11-28 責任編輯:simonyang
【導讀】電容器yibanyoulianggejiejinbingxianghujueyuandedaotigoucheng,shijunyongdianzizhengjibukequeshaodejichuyuanjian。zaijunyongdianzichanpinzhong,dianjiedianrongqizhanyouxiangdangdadebizhong,qikekaoxingzaizhengjizhongqizhezhiguanzhongyaodezuoyong。zaizhengjiguzhangyuanyinzhong,youdianrongqixuanzeheyingyongfangmiandeyuanyinzaochengdeguzhangyuezhandianrongqizongshixiaolvde55~85%。
根據國內有關部門的統計,在整機故障原因中,由電容器選擇和應用方麵的原因造成的故障約占電容器總失效率的55~85%.;電容器自身質量造成的失效約占15~45%。從(cong)以(yi)上(shang)數(shu)據(ju)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),電(dian)容(rong)器(qi)失(shi)效(xiao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)與(yu)選(xuan)擇(ze)和(he)使(shi)用(yong)不(bu)當(dang)有(you)關(guan)。因(yin)此(ci),做(zuo)好(hao)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)應(ying)用(yong),對(dui)保(bao)證(zheng)軍(jun)工(gong)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
1 。電解電容器的選擇原則:
在軍用電子產品中,為了保證整機係統的可靠性,選用電解電容器時,應遵從以下原則:
(1)盡量選用列入軍用電子元器件合格清單(QPL)的元器件;
(2)盡量選用優選元器件清單的產品(PPL);
(3)正確選擇元器件的質量等級;
(4)盡量選用標準和通用元器件,慎重選用新品種和非標準元器件。
2。電解電容器的可靠性應用:
2.1適當降低工作電壓
降低電解電容器的工作電壓是延長電容器使用壽命,提高可靠性的最有效方法。
yinweidianjiedianrongqideshixiaolvyuwaijiadianyahedianrongqiedingdianyazhibideercifangchengzhengbi。dianjiedianrongqiyongyudianyuanlvbodianludechanghezuiduo,shurudianyafashengbianhuahuofuzaiturankailu,lvbodianrongqiliangduandedianyadouhuisuizhifashengbianhua,ruguobujinxingjiangesheji,henkenengshidianrongqijichuan。ciwai,congshuruduanjinlaidejiaoliudianyabingfeishizhengxianbodianya,yibanfeizhengxianbodefengzhidianyayaobizhengxianbodianyagao,keduidianrongqideshouminghekekaoxingzaochengjiaodayingxiang,suoyi,zaishejishi,shiyongshiyaoduidianjiedianrongqidegongzuodianyajinxingjiaodafududejiange。 對電解電容器電壓的降額幅度要根據整機的可靠性要求及電容器使用的具體電路而定。一般可分三級,一級為額定電壓的50%;二級為60%;三級為70%。高壓大容量的電容器應選擇較大的降額幅度。電容器的容量越大,氧化膜的麵積越大,出現介質缺陷的機率也越大,可靠性越低。
2.2充分考慮紋波電壓
yibandianjiedianrongqidouyouzhengfujizhifen。dangyongyujiyouzhiliudianyayouyoujiaoliudianyafenliangdemaidongdianluzhongshi,qigongzuotexingyingtebiezhuyi。dianjiedianrongzaishiyongshi,yidingyaofuhedianjiedianrongqiliangduanguidingdedianyajixingyaoqiu。dangyongyujijianouhehuomaichongdianlushi,zaidianrongqishangshijiadezhiliudianyahaiyaodiejiajiaoliudianyachengfendefuzhi,zaimouxieqingkuangxiayoukenengshijiaoliufenliangdefufengzhidianyachaoguozhengzhiliudianyazhi,congershijixingdianrongqichuzaifanxianggongzuozhuangtai,zheyanghuishidianrongqideloudianliujuzeng,jinerpohuaizhengxianggongzuotexingerzaochengshixiao。yinci,dangdianrongqiliangduancunzaimaidongjiaoliuchengfenshi,jiaoliufengzhidianyayusuojiazhiliudianyazhihebuyingchaoguodianrongqideedinggongzuodianya。qiyuanyinshijiaoliuchengfenyinqidianrongqidewenshengfarebizhiliuchengfenyanzhongdeduo,suoyiyaoyangekongzhiwenbodedaxiao,yibanbuyingchaoguodianrongqiedinggongzuodianyadebaifenzhiershi。jikeduiyutandianjiedianrongqi,yeyingkongzhizaibaifenzhishiyinei。youyuwenbodianyakeshidianjieyejihua,qieduisunhaodianzuRS影響很大,所以要對加到電容器上的紋波峰值電壓進行有效的控製。一般技術條件規定允許的交流分量是指工頻50 Hz條件下的允許值,如果使用頻率超過上述條件,可按下麵公式進行計算:
式中,Ssh為電容器外殼表麵積(單位cm2),t為一定環境溫度下允許的溫升(℃),f偽紋波電壓的正弦頻率(Hz),C為電容量(μF),tgδ為實際使用頻率下的損耗角正切值。
yaobaozhengdianrongqikekaodegongzuo,jiadaodianrongqishangdewenbodianyayingxiaoyushangshijisuanchulaidewenbofengzhidianya。youyuyibanyoujixingdianrongqibunengchengshoufanxiangdianya,suoyi。youjixingdianrongqizaiyoujixingbianhuanhuochunjiaoliudianluzhongshiburongxude,eryingxuanyongwujixingtanjiedianrongqi(如CA74全密封固體鉭電容器)。無極鉭電容器實際上是用兩隻有極性的鉭電容器背靠背串聯起來的,即使電容器在交流電路中始終有一支鉭電容處在正極性狀態。
2.3 電解電容器的工作頻率
電dian解jie電dian容rong器qi最zui適shi宜yi在zai工gong頻pin條tiao件jian下xia做zuo電dian源yuan的de濾lv波bo或huo在zai低di頻pin電dian路lu中zhong做zuo旁pang路lu或huo級ji間jian耦ou合he。而er且qie電dian路lu阻zu抗kang愈yu低di愈yu可ke靠kao。電dian解jie電dian容rong器qi工gong作zuo時shi,相xiang當dang於yu一yi個ge電dian解jie槽cao,其qi中zhong一yi個ge電dian極ji是shi電dian解jie液ye。由you於yu電dian解jie液ye的de電dian阻zu比bi一yi般ban金jin屬shu電dian極ji高gao得de多duo,因yin此ci,電dian解jie電dian容rong器qi的de串chuan聯lian等deng效xiao電dian阻zu較jiao大da。在zai直zhi流liu或huo低di頻pin率lv條tiao件jian下xia,等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zuRS和等效電感L與實際電容器的介質絕緣電阻尺RP相比可以忽略不計。而隨著頻率的升高,等效串聯電阻RS和等效電感L都會隨著增大。等效串聯電阻RS增大是由於"集膚效應"引起的。等效電感L是與頻率成正比的磁場引起的。一般情況下,頻率增加時,容抗XC的值減小,而感抗XL則增加,這表明(XC-XL)2將隨頻率的增加而減小,當頻率增加到某個頻率點(XC-XL)2=0時,阻抗Z=RS。cishidianrongqijiangchuxianxiezhen。zheshidianrongqiduidianluchengxianchundianzushidexiezhendian。dangpinlvgaoyudianrongqixiezhendianshi,dianrongqishijishangyibianchengyigedianganerqibudaodianrongqidezuoyongle,suoyiyaoqiuyibandianjiedianrongqideshiyongpinlvbuyingchaoguo20 kHz。由於大多數材料的介電常數在頻率的影響下,其容量隨頻率的提高會大幅度下降。故當使用頻率超過20 kHz時(shi),其(qi)所(suo)允(yun)許(xu)的(de)交(jiao)流(liu)分(fen)量(liang)已(yi)很(hen)小(xiao),電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)量(liang)損(sun)失(shi)非(fei)常(chang)嚴(yan)重(zhong),此(ci)時(shi)一(yi)般(ban)可(ke)選(xuan)擇(ze)一(yi)隻(zhi)高(gao)頻(pin)瓷(ci)介(jie)或(huo)雲(yun)母(mu)電(dian)容(rong)器(qi)與(yu)之(zhi)並(bing)聯(lian)來(lai)作(zuo)為(wei)高(gao)頻(pin)通(tong)路(lu),電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)由(you)於(yu)容(rong)量(liang)大(da),可(ke)作(zuo)為(wei)低(di)頻(pin)通(tong)路(lu),其(qi)容(rong)量(liang)應(ying)大(da)於(yu)高(gao)頻(pin)電(dian)容(rong)器(qi)容(rong)量(liang)的(de)100倍以上。由於電容器的大多數特性都在某種程度上受到頻率的影響,所以要求使用頻率應在諧振頻率的1/2以上。使用頻率過高不僅會損耗電路中的大量能量。而且可造成電容器內芯發熱,從而影響電容器的可靠性。一般電解電容器應工作在10 kHz以下。如果使用頻率超過10 kHz,有效容量將迅速下降,直到電容阻抗變成純電阻。一般在100 Hz~100kHz範圍內,其容量隨頻率的變化,固體鉭電容器的頻率特性優於液體鉭電容器,而液體鉭電容器則在1 kHz~3 kHz範圍內,其容量隨頻率變化的下降幅度為6%,當頻率增加10 kHz以上時,下降幅度將高達65%左右。這主要是由介質材料性質所決定的。如果電解電容器不能滿足使用要求,可以采用四線電解電容器或其它介質的電容器。
2.4適當降低使用環境溫度
在相同電壓情況下,電解電容器的漏電流及損耗隨溫度的升高而變大,當溫度從室溫25℃上升到85℃時,漏電流通常將增大3bei。dianrongqideloudianliujisunhaoshizaochengdianrongqifaredezhuyaoyuanyin,suoyijiangdidianrongqideshiyonghuanjingwendu,shiyanchangdianrongqishiyongshouming,tigaokekaoxingdeyoulicuoshi,yibankeanciwendujiangeyaoqiujinxingsheji。lvdianjiedianrongqiyingjiangdiedingwendu20~40℃;固體鉭電容器可降低額定溫度15~25℃;液體鉭電容器應降低額定溫度15~30℃。鋁電解電容器由於在負溫下的損耗會急劇上升,所以一般額定溫度為-20℃。
2.5 防止瞬間的大電流衝擊和電路阻抗
在使用中,隨著環境溫度的增加,電容器漏流也在增大,當有大浪湧電流通過時,漏電流可能發生"雪崩"現象而使電容器損壞。為了防止這種現象發生,應增加電路的阻抗,使回路的阻抗不小於3 Ω/V。否則可靠性就會相應降低。
2.6 電容器安裝和焊接的可靠性
如ru果guo電dian容rong器qi是shi近jin期qi出chu廠chang的de產chan品pin,而er且qie可ke焊han性xing已yi達da到dao要yao求qiu,一yi般ban不bu需xu要yao浸jin錫xi預yu處chu理li。而er如ru果guo儲chu存cun時shi間jian較jiao長chang則ze在zai使shi用yong前qian需xu進jin行xing浸jin錫xi處chu理li,浸jin錫xi處chu理li應ying控kong製zhi在zai技ji術shu規gui範fan規gui定ding的de封feng口kou3.2 mm以外,並避免時間過長或溫度過高,造成封口熔化或引線與電極脫焊。對於片式電容器,還應避免使用活性高、酸性強的助焊劑,以免清洗不幹淨、滲透、腐蝕和擴散而影響產品可靠性。同時應控製片式電容器的焊接溫度和時間, (一般為260℃/10秒)。電dian容rong器qi安an裝zhuang時shi,應ying遠yuan離li發fa熱re元yuan件jian。對dui於yu尺chi寸cun較jiao大da的de電dian容rong器qi,不bu能neng用yong電dian容rong器qi引yin腳jiao來lai安an裝zhuang,為wei防fang止zhi在zai振zhen動dong或huo衝chong擊ji中zhong下xia引yin線xian斷duan裂lie或huo密mi封feng損sun壞huai,必bi要yao時shi還hai應ying設she計ji夾jia持chi裝zhuang置zhi來lai固gu定ding。安an裝zhuang時shi,還hai應ying盡jin量liang使shi電dian容rong器qi有you標biao誌zhi的de麵mian露lu出chu來lai,以yi便bian觀guan察cha。
yaobaozhengdianrongqikekaodegongzuo,jiadaodianrongqishangdewenbodianyayingxiaoyushangshijisuanchulaidewenbofengzhidianya。youyuyibanyoujixingdianrongqibunengchengshoufanxiangdianya,suoyi。youjixingdianrongqizaiyoujixingbianhuanhuochunjiaoliudianluzhongshiburongxude,eryingxuanyongwujixingtanjiedianrongqi(如CA74全密封固體鉭電容器)。無極鉭電容器實際上是用兩隻有極性的鉭電容器背靠背串聯起來的,即使電容器在交流電路中始終有一支鉭電容處在正極性狀態。
2.3 電解電容器的工作頻率
電dian解jie電dian容rong器qi最zui適shi宜yi在zai工gong頻pin條tiao件jian下xia做zuo電dian源yuan的de濾lv波bo或huo在zai低di頻pin電dian路lu中zhong做zuo旁pang路lu或huo級ji間jian耦ou合he。而er且qie電dian路lu阻zu抗kang愈yu低di愈yu可ke靠kao。電dian解jie電dian容rong器qi工gong作zuo時shi,相xiang當dang於yu一yi個ge電dian解jie槽cao,其qi中zhong一yi個ge電dian極ji是shi電dian解jie液ye。由you於yu電dian解jie液ye的de電dian阻zu比bi一yi般ban金jin屬shu電dian極ji高gao得de多duo,因yin此ci,電dian解jie電dian容rong器qi的de串chuan聯lian等deng效xiao電dian阻zu較jiao大da。在zai直zhi流liu或huo低di頻pin率lv條tiao件jian下xia,等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zuRS和等效電感L與實際電容器的介質絕緣電阻尺RP相比可以忽略不計。而隨著頻率的升高,等效串聯電阻RS和等效電感L都會隨著增大。等效串聯電阻RS增大是由於"集膚效應"引起的。等效電感L是與頻率成正比的磁場引起的。一般情況下,頻率增加時,容抗XC的值減小,而感抗XL則增加,這表明(XC-XL)2將隨頻率的增加而減小,當頻率增加到某個頻率點(XC-XL)2=0時,阻抗Z=RS。cishidianrongqijiangchuxianxiezhen。zheshidianrongqiduidianluchengxianchundianzushidexiezhendian。dangpinlvgaoyudianrongqixiezhendianshi,dianrongqishijishangyibianchengyigedianganerqibudaodianrongqidezuoyongle,suoyiyaoqiuyibandianjiedianrongqideshiyongpinlvbuyingchaoguo20 kHz。由於大多數材料的介電常數在頻率的影響下,其容量隨頻率的提高會大幅度下降。故當使用頻率超過20 kHz時(shi),其(qi)所(suo)允(yun)許(xu)的(de)交(jiao)流(liu)分(fen)量(liang)已(yi)很(hen)小(xiao),電(dian)容(rong)器(qi)的(de)容(rong)量(liang)損(sun)失(shi)非(fei)常(chang)嚴(yan)重(zhong),此(ci)時(shi)一(yi)般(ban)可(ke)選(xuan)擇(ze)一(yi)隻(zhi)高(gao)頻(pin)瓷(ci)介(jie)或(huo)雲(yun)母(mu)電(dian)容(rong)器(qi)與(yu)之(zhi)並(bing)聯(lian)來(lai)作(zuo)為(wei)高(gao)頻(pin)通(tong)路(lu),電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)由(you)於(yu)容(rong)量(liang)大(da),可(ke)作(zuo)為(wei)低(di)頻(pin)通(tong)路(lu),其(qi)容(rong)量(liang)應(ying)大(da)於(yu)高(gao)頻(pin)電(dian)容(rong)器(qi)容(rong)量(liang)的(de)100倍以上。由於電容器的大多數特性都在某種程度上受到頻率的影響,所以要求使用頻率應在諧振頻率的1/2以上。使用頻率過高不僅會損耗電路中的大量能量。而且可造成電容器內芯發熱,從而影響電容器的可靠性。一般電解電容器應工作在10 kHz以下。如果使用頻率超過10 kHz,有效容量將迅速下降,直到電容阻抗變成純電阻。一般在100 Hz~100kHz範圍內,其容量隨頻率的變化,固體鉭電容器的頻率特性優於液體鉭電容器,而液體鉭電容器則在1 kHz~3 kHz範圍內,其容量隨頻率變化的下降幅度為6%,當頻率增加10 kHz以上時,下降幅度將高達65%左右。這主要是由介質材料性質所決定的。如果電解電容器不能滿足使用要求,可以采用四線電解電容器或其它介質的電容器。
2.4適當降低使用環境溫度
在相同電壓情況下,電解電容器的漏電流及損耗隨溫度的升高而變大,當溫度從室溫25℃上升到85℃時,漏電流通常將增大3bei。dianrongqideloudianliujisunhaoshizaochengdianrongqifaredezhuyaoyuanyin,suoyijiangdidianrongqideshiyonghuanjingwendu,shiyanchangdianrongqishiyongshouming,tigaokekaoxingdeyoulicuoshi,yibankeanciwendujiangeyaoqiujinxingsheji。lvdianjiedianrongqiyingjiangdiedingwendu20~40℃;固體鉭電容器可降低額定溫度15~25℃;液體鉭電容器應降低額定溫度15~30℃。鋁電解電容器由於在負溫下的損耗會急劇上升,所以一般額定溫度為-20℃。
2.5 防止瞬間的大電流衝擊和電路阻抗
在使用中,隨著環境溫度的增加,電容器漏流也在增大,當有大浪湧電流通過時,漏電流可能發生"雪崩"現象而使電容器損壞。為了防止這種現象發生,應增加電路的阻抗,使回路的阻抗不小於3 Ω/V。否則可靠性就會相應降低。
2.6 電容器安裝和焊接的可靠性
如ru果guo電dian容rong器qi是shi近jin期qi出chu廠chang的de產chan品pin,而er且qie可ke焊han性xing已yi達da到dao要yao求qiu,一yi般ban不bu需xu要yao浸jin錫xi預yu處chu理li。而er如ru果guo儲chu存cun時shi間jian較jiao長chang則ze在zai使shi用yong前qian需xu進jin行xing浸jin錫xi處chu理li,浸jin錫xi處chu理li應ying控kong製zhi在zai技ji術shu規gui範fan規gui定ding的de封feng口kou3.2 mm以外,並避免時間過長或溫度過高,造成封口熔化或引線與電極脫焊。對於片式電容器,還應避免使用活性高、酸性強的助焊劑,以免清洗不幹淨、滲透、腐蝕和擴散而影響產品可靠性。同時應控製片式電容器的焊接溫度和時間, (一般為260℃/10秒)。電dian容rong器qi安an裝zhuang時shi,應ying遠yuan離li發fa熱re元yuan件jian。對dui於yu尺chi寸cun較jiao大da的de電dian容rong器qi,不bu能neng用yong電dian容rong器qi引yin腳jiao來lai安an裝zhuang,為wei防fang止zhi在zai振zhen動dong或huo衝chong擊ji中zhong下xia引yin線xian斷duan裂lie或huo密mi封feng損sun壞huai,必bi要yao時shi還hai應ying設she計ji夾jia持chi裝zhuang置zhi來lai固gu定ding。安an裝zhuang時shi,還hai應ying盡jin量liang使shi電dian容rong器qi有you標biao誌zhi的de麵mian露lu出chu來lai,以yi便bian觀guan察cha。
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