電路設計中片式鉭電容的使用
時間:2011-07-31 點擊:3213 次

電路設計中片式鉭電容的使用

1、可靠性
       
固體鉭電容器的可靠性受環境條件的影響很大。例如:溫度、濕度、沖擊、振動、機械應力和電場強度,包括應用電壓、波紋電流、瞬間電流和電壓以及頻率。當使用固體鉭電容器時,要為電容器提供足夠的可靠余量。
    
在估計可靠性(現場故障率)時,電壓和溫度是重要參數。
       
如果只強調溫度和電壓,固體鉭電容器的現場故障率可以從下面的表達式中計算出來:
        λ=λ0(V/V0)3×2(T-T0)/10
   
這里:
   λ:    
實際工作條件下估計的故障率。
         
溫度: T ;電壓: V
   λ0:   
額定負載下的故障率。(1% /1000h)
         
溫度: T0 ;電壓: V0
測試條件:
             
溫度: 85
             
電壓:額定電壓
             Rs: 3Ω
2
波紋電流和波紋電壓
   
如果在電容器上施加波紋電流,在電容器內會產生焦耳熱(功率損耗),因此會影響電容器的可靠性。
(1)    
功率損耗
    
電容器中實際的功率損耗可以利用下面的公式計算:

         P=I2 × ESR……………….
公式 1
    
這里:
         P:    
功率損耗 (瓦特)
         I:     
波紋電流 (安倍)
         ESR:  
等效串聯電阻 (Ω)
         
         
1 額定損耗
殼號    最大功率損耗
瓦特100KH  25
P    0.025
A    0.075
B    0.085
C    0.110
D    0.150
(2)    
波紋電流
利用表1中的最大功率損耗,可以利用下面的公式計算最大波紋電流(Arms)

          I=√P/ESR×K×F………………….
公式 2
     
這里:
          K
      溫度降額因子…. 2
          F
      頻率降額因子…… 3
          ESR
  參考額定值
       
2:  溫度降額因子K
溫度    溫度降額因子K
25
    1
85
    0.9
125
    0.4
Table 3:
頻率降額因子F
頻率    10KHz    100 KHz    500 KHz    1MHz
降額因子K    0.80    1.00    1.15    1.20
波紋電壓E利用公式3計算:.
           E=Z×I…………………………..
公式 3
這里:
           E
      波紋電壓
           Z
     具體頻率下的阻抗
(3)    
波紋電壓
施加到電容器上的波紋電壓受三個標準的限制:
(a)    
電容器中ESR的功率損耗不超過表1中適當的值。
(b)    
直流電壓和波紋電壓的峰值之和不超過額定電壓。
(c)    
直流電壓和波紋電壓的負峰值之和不超過允許的反向電壓。
3
反向電壓
由于固體鉭電容器是有極性的,不能施加反向電壓。如果反向電壓不可避免,施加的時間必須要短,并且不能超過下面的值:
        25
…….最大為額定電壓的10% 1V,取小者。
        85
……. 最大為額定電壓的5% 0.5V,取小者。
125
……. 最大為額定電壓的1% 0.1V,取小者。
即使在上述限制下,電容器也不能連續使用在反向電壓模式。
4
使用電壓
(1)    
對于一般應用,使用電容器額定電壓的70% 或更小。
(2)    
當電容器用在電源線或低阻抗電路中時,使用電壓應在額定電壓的30%(最大為50%.) ,以避免浪涌電流的不利影響。
(3)    
溫度在85或以上時要降額使用
當片式鉭電容器用在85或以上溫度時,從下面的表達式中計算減少的電壓UT ,但是,注意周圍溫度不超過 125。
UT=V0(UR-UC)(T-85)/40
這里:
          UR:  
額定電壓 (V)
          UC:  125
時的降額電壓
           T:  
周圍環境溫度 ()
5
電流 (串聯電阻)
在有瞬間電流(開關電路、充電/放電電路等)通過的電路中,與電容器串聯的電阻至少為3Ω/V ,這樣可以提高鉭電容器的可靠性。如果電容器處于低阻抗電路中,施加到電容器上的電壓應該是額定電壓的1/2 1/3 。
6
.發生短路的情況
二氧化錳鉭電容器在短路時會發熱、并可能產生火和燃燒。這決定于超流情況、時間和其它因素。
當設計電路時,提供盡可能多的余地,以保持鉭電容器的可靠性。
片式鉭電容器使用中的注意事項
1
.安裝
(1)    
直接焊接
當用噴射焊接或浸焊時,要記住以下幾點:
(a)     
臨時固定樹脂
由于片式鉭電容器比較大,比片式多層陶瓷電容器和片式電阻需要更大的力,需要更多的樹脂來臨時固定電容器。但是,如果樹脂用得太多,樹脂粘到印刷電路板的焊盤上會對可焊性產生不良影響。
(b)    
焊盤尺寸                                                     ( mm )
殼號    a    b    c
P    2.2    1.4    0.7
A    2.9    1.7    1.2
B    3.0    2.8    1.6
C    4.1    2.3    2.4
D    5.2    2.9    3.7
         
上述尺寸僅供參考。如果電容器按此尺寸安裝,如果焊盤太小,可焊性會變差。
(c)    
溫度和時間
保持峰值溫度和時間在下面的數值內:
焊接溫度:           最大260
時間:               最大5
但是,只要有可能,要在平滑的溫度曲線條件下進行預熱(最高溫度為 150) 。為了保持可靠性,盡量在較低溫度和較短時間內安裝焊接。
(d)    
元件的布局
如果在印刷電路板上有多種類型的片式元件采用噴射焊接,在整個電路板上可焊性會不一致,這決定于電路板上元件的布局和密度。(也要考慮氣體的流通量)。
(e)    
助焊劑
采用樹脂基助焊劑,不要采用強酸性的助焊劑。.
(2)    
回流焊
當采用回流焊或熱板焊時要記住下面幾點:
(a)    
焊盤設計 (符合 IEC 61188)
                                     (mm)
殼號    G. Max.    Z Min.    X Min.    Y(參考)
P    0.5    2.6    1.2    0.9
A    1.0    3.8    1.5    1.05
B    1.4    4.1    2.7    1.35
C    2.9    6.9    2.7    2.0
D    4.1    8.2    2.9    2.05
  
上述為參考尺寸。注意:如果焊盤太大,元件會安裝不到位。
(b)
溫度和時間
保持峰值溫度和時間在以下數值范圍內:
焊接溫度:          最大260
時間:              最大10
    
只要有可能,要在平滑的溫度曲線下進行預熱。(最高 150) 為了保持電容器的可靠性,盡量將電容器在低溫和短時間內安裝。上面顯示的峰值溫度和時間是在焊接爐或熱板焊時的適當參數。當采用紅外回流焊時,電容器內部的溫度會超過其表面溫度。
(3)
用烙鐵焊接
當采用烙鐵焊接時,要控制烙鐵尖的溫度是很困難的。但是,建議采用下面的溫度和時間來保持電容器的可靠性。
        
烙鐵溫度              最大300
        
時間                  最大3
        
烙鐵功率              最大 30 W
2
.清洗
一般情況下,幾種有機溶劑可以用做元件焊接以后的清洗劑。許多清洗方法,例如沉浸清洗、沖洗、刷洗、淋洗、蒸氣洗和超聲清洗都是可用的??梢圆捎脝为毜那逑捶椒?,也可以兩種或多種方法組合使用。有機溶劑的溫度會隨室溫有幾十度的變化,決定于要求的作用。但是,如果只強調清洗作用,元件上的標識可能被清洗掉,元件的外觀也會遭到破壞。在最壞的情況下,元件的功能也會遭到損壞。所以建議鉭電容器在下面的條件下清洗:
建議的清洗條件
(1)
清洗溶劑                異丙基酒精
(2)
清洗方法               淋洗、沖洗、蒸汽洗
(3)
清洗時間                最大5分鐘

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