揭片式鉭電容器加電測試時的失效之“謎”
發布時間:2016-07-15 責任編輯:wenwei
【導讀】凡大量使用過片式鉭電容器的電子工程人員,可能都碰到過這樣的現象:”使用的片式鉭電容器在測試和篩選時性能合格,但是,安裝上板後進行加電測試時卻不斷出現擊穿短路的產品。“那到底是什麼原因造成的呢?我們一起來揭秘片式鉭電容器加電測試的失效之謎吧!
出現此現象的原因簡單分析有二:
1 使用的片式鉭電容器性能存在嚴重的質量缺陷
由(you)於(yu)片(pian)式(shi)鉭(tan)電(dian)容(rong)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)通(tong)用(yong)元(yuan)器(qi)件(jian),它(ta)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)到(dao)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)作(zuo)為(wei)濾(lv)波(bo)或(huo)瞬(shun)時(shi)放(fang)電(dian)電(dian)源(yuan),對(dui)於(yu)用(yong)途(tu)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)路(lu),整(zheng)機(ji)供(gong)電(dian)功(gong)率(lv)差(cha)別(bie)非(fei)常(chang)大(da),電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)差(cha)別(bie)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)百(bai)倍(bei)以(yi)上(shang),例(li)如(ru),手(shou)機(ji)上(shang)使(shi)用(yong)的(de)片(pian)式(shi)鉭(tan)電(dian)容(rong)器(qi)、dagonglvdianyuanshangshiyongdelvbodianrongqijifangdiandianrongqideng。youyutamendeshiyongtiaojianbutong,yinci,guojiabiaozhunbixufugaisuoyoudeshiyongtiaojianyaoqiu,daozhiduidianrongqikekaoxingqijuedingzuoyongdeloudianliuzhibiaojiufangdehenkuan,loudianliuzhiyaomanzuK≤0.01CR×UR(CR是額定容量,UR是額定電壓)即ji可ke。一yi般ban情qing況kuang下xia,在zai使shi用yong電dian池chi供gong電dian的de功gong率lv較jiao低di的de個ge人ren用yong電dian子zi產chan品pin上shang不bu太tai會hui出chu現xian此ci問wen題ti,但dan在zai功gong率lv較jiao大da的de電dian子zi整zheng機ji上shang使shi用yong時shi,滿man足zu上shang述shu指zhi標biao又you根gen本ben不bu能neng保bao證zheng可ke靠kao性xing。
因yin此ci,根gen據ju電dian路lu供gong電dian功gong率lv和he可ke靠kao性xing使shi用yong條tiao件jian不bu同tong,必bi須xu選xuan擇ze可ke靠kao性xing不bu同tong的de片pian式shi鉭tan電dian容rong器qi。特te別bie是shi軍jun用yong電dian子zi電dian路lu,甚shen至zhi必bi須xu考kao慮lv到dao電dian容rong器qi的de魯lu棒bang性xing如ru何he。

2 質量不存在問題的片式鉭電容器為什麼在加電測試時仍然有可能出現擊穿短路的問題?
造成此問題的原因如下:
外wai接jie電dian源yuan進jin行xing加jia電dian測ce試shi時shi的de回hui路lu電dian阻zu過guo低di,導dao致zhi測ce試shi加jia電dian的de瞬shun間jian浪lang湧yong電dian壓ya和he浪lang湧yong電dian流liu過guo大da,電dian容rong器qi上shang實shi際ji承cheng受shou了le遠yuan遠yuan超chao過guo容rong許xu值zhi的de過guo壓ya衝chong擊ji和he過guo流liu衝chong擊ji。
必須弄清楚的是,在加電測試時,由於回路電阻過低而導致浪湧過高與電路單獨實際工作時電容器的工作條件完全不同。
此類電路基本上是開關電源電路(也叫DC-DC電路)。由(you)於(yu)很(hen)多(duo)用(yong)戶(hu)對(dui)此(ci)類(lei)低(di)阻(zu)抗(kang)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)特(te)征(zheng)了(le)解(jie)的(de)不(bu)夠(gou),因(yin)此(ci),在(zai)選(xuan)擇(ze)電(dian)容(rong)器(qi)規(gui)格(ge)時(shi)沒(mei)有(you)考(kao)慮(lv)到(dao)在(zai)開(kai)關(guan)的(de)瞬(shun)間(jian)電(dian)路(lu)中(zhong)會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)極(ji)短(duan)(小於1微秒)、能量密度極高的電壓和電流脈衝。此脈衝的瞬間電壓可以達到穩態電壓的2-10倍,電流可以瞬間達到穩態電流的十倍以上。
因此,在選擇電容器時,額定電壓偏低、容量不夠時,就會導致電容器在加電測試時瞬間過壓過流而失效。
電dian容rong器qi正zheng常chang工gong作zuo時shi,電dian源yuan往wang往wang由you單dan獨du供gong電dian的de電dian池chi組zu成cheng。由you於yu開kai關guan的de瞬shun間jian加jia在zai電dian容rong器qi上shang的de電dian壓ya非fei常chang穩wen定ding,電dian流liu也ye比bi工gong業ye電dian網wang小xiao很hen多duo,加jia之zhi電dian路lu中zhong一yi般ban都dou要yao加jia裝zhuang抑yi製zhi浪lang湧yong的de保bao護hu電dian路lu,所suo以yi,實shi際ji使shi用yong時shi不bu會hui存cun在zai加jia電dian測ce試shi時shi的de過guo壓ya和he過guo流liu現xian象xiang。
有(you)些(xie)工(gong)程(cheng)師(shi)則(ze)認(ren)為(wei),隻(zhi)有(you)經(jing)過(guo)不(bu)限(xian)流(liu)的(de)工(gong)業(ye)電(dian)網(wang)的(de)大(da)功(gong)率(lv)開(kai)機(ji)測(ce)試(shi)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)電(dian)路(lu)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu),而(er)依(yi)我(wo)看(kan),這(zhe)樣(yang)的(de)認(ren)識(shi)非(fei)常(chang)錯(cuo)誤(wu),甚(shen)至(zhi)極(ji)度(du)有(you)害(hai)。原(yuan)因(yin)如(ru)下(xia):
不(bu)加(jia)保(bao)護(hu)電(dian)阻(zu)的(de)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)送(song)電(dian)測(ce)試(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)過(guo)高(gao)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya),此(ci)浪(lang)湧(yong)電(dian)壓(ya)會(hui)瞬(shun)間(jian)遠(yuan)超(chao)過(guo)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)實(shi)際(ji)耐(nai)壓(ya),這(zhe)點(dian)必(bi)須(xu)記(ji)住(zhu),不(bu)要(yao)再(zai)因(yin)為(wei)自(zi)己(ji)錯(cuo)誤(wu)認(ren)識(shi)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)路(lu)經(jing)受(shou)過(guo)壓(ya)和(he)過(guo)流(liu)衝(chong)擊(ji),導(dao)致(zhi)總(zong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)下(xia)降(jiang)。
jinxinglubangxingceshiyouhenduofangfa,bixuzaixixuanzehelideshiyanfangfa。yinweibuhelideshiyanhejianyanshijishangyoukenengdaozhiyuanjiankekaoxingfanershousun。renheyizhipianshitandianrongqitakeyianquanchengshoudejixianzhiliulangyongdianliujianxiashi:
I=UR/1+ESR
上式中,I是某隻片式鉭電容器容許承受的極限直流電流;UR是該隻產品的額定電壓;1是指該電路的回路電阻;ESR是該隻產品的實際等效串聯電阻。
從上式中可以得到如下結論:
1.任何一隻片式鉭電容器可以承受的安全直流浪湧電流都不同,額定電壓越高的產品可以承受更大的直流浪湧電流。
2.ESR越低的產品可以承受的安全直流浪湧電流越高,而容量越大的產品ESR越低。因此,在考慮可靠性時,容量大的產品不光可以擁有更大的輸出功率,而且可靠性更高。
3.回路電阻越大,電容器上就可以承受更高的浪湧電流衝擊。反過來理解,回路電阻越高,通過電容器的過高浪湧就會被抑製。
根據以上分析,可知,為了避免片式鉭電容器在加電測試時出現突然失效,必須注意如下幾點:
(1)使(shi)用(yong)工(gong)業(ye)外(wai)接(jie)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)加(jia)電(dian)測(ce)試(shi)時(shi),必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)被(bei)加(jia)電(dian)電(dian)路(lu)容(rong)許(xu)的(de)最(zui)大(da)直(zhi)流(liu)浪(lang)湧(yong)承(cheng)受(shou)能(neng)力(li)。某(mou)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)的(de)最(zui)大(da)安(an)全(quan)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)必(bi)須(xu)以(yi)電(dian)路(lu)中(zhong)某(mou)隻(zhi)元(yuan)件(jian)的(de)最(zui)大(da)容(rong)許(xu)值(zhi)為(wei)限(xian)。充(chong)放(fang)電(dian)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)最(zui)大(da)峰(feng)值(zhi)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)不(bu)能(neng)超(chao)過(guo)某(mou)元(yuan)件(jian)的(de)最(zui)大(da)容(rong)許(xu)值(zhi)的(de)50%。工業外接電源的過大浪湧峰值電壓電流必須通過阻值合適的電阻進行限流。
一(yi)句(ju)話(hua)總(zong)結(jie),使(shi)用(yong)外(wai)接(jie)工(gong)業(ye)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)整(zheng)機(ji)加(jia)電(dian)測(ce)試(shi),必(bi)須(xu)在(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)加(jia)裝(zhuang)阻(zu)值(zhi)合(he)適(shi)的(de)電(dian)阻(zu)進(jin)行(xing)浪(lang)湧(yong)限(xian)製(zhi),不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)低(di)電(dian)阻(zu)的(de)外(wai)接(jie)電(dian)源(yuan)直(zhi)接(jie)對(dui)電(dian)子(zi)整(zheng)機(ji)進(jin)行(xing)突(tu)然(ran)的(de)加(jia)電(dian)測(ce)試(shi)。
(2)在大功率濾波電路和放電電路裏使用的電容器前麵必須加裝合理的延時保護電路。
(3)使(shi)用(yong)外(wai)接(jie)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)電(dian)子(zi)整(zheng)機(ji)性(xing)能(neng)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)測(ce)試(shi)時(shi)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)輸(shu)入(ru)電(dian)路(lu)電(dian)信(xin)號(hao)特(te)點(dian)與(yu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)條(tiao)件(jian)接(jie)近(jin)。不(bu)能(neng)對(dui)電(dian)子(zi)整(zheng)機(ji)或(huo)分(fen)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)破(po)壞(huai)性(xing)的(de)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi),否(fou)則(ze)會(hui)導(dao)致(zhi)整(zheng)機(ji)可(ke)靠(kao)性(xing)下(xia)降(jiang)。
本文分析的前提是你必須選擇正確的、質量不存在問題的片式鉭電容器。對於因為選用質量不高的片式鉭電容器引起的故障不再進行分析。
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