片式氧化铌电容器的耐纹波能力说明及计算方法
北京718电子有限责任公司 祁怀荣
波纹电流通过氧化铌电容器时会产生有功功率损耗,从而导致电容器自身温度升高,如果不对纹波电压和纹波电流进行限制,它会导致电容器的热击穿失效概率增大,因此有必要对通过电容器的波纹电流或电容量允许的功率损耗进行限制。
因此,当使用在纹波电路里做滤波时,即使是实际的直流电压合适,如果电路中的交流分值过高,例如交流电压信号或交流电流信号过大,都可以直接导致产品发热量过大而出现热致击穿现象.由于体积特点和结构特点的原因;CN45氧化铌片式电容器在工作时可以维持热平衡的,相同规格的片式钽电容器器容许的交流分量导致的发热功率见下表;
表一;不同壳号片式钽电容器在通过交流分量时容许的{zd0}发热功率对照表
相同规格的片式氧化铌电容器使用在滤波电路中时,可以安全承受超过片式钽电容器一倍的交流纹波。不同壳号的片式氧化铌电容器可以安全承受的交流信号导致的{zd0}发热功率见下表;
表一;不同壳号片式氧化铌电容器在通过交流分量时容许的{zd0}发热功率对照表
由于不同壳号,不同容量产品的等效串联电阻不一样,在通过相同的纹波电流和电压时产生的热量因此也不一样.因此不同壳号产品有不同容许的{zd0}发热功率.当通过的纹波系数过高时产品的发热量大于散热量,积累的热量将导致产品的漏电流快速增加到危险值,直至击穿.这就是热致击穿.正因为此,使用在纹波系数较高的电路中的产品,为了提高可靠性必须使用更高额定电压的产品.同时,必须对产品的容许通过的交流纹波系数进行严格限制,超过此标准的使用是不容许的.钽电容器和氧化容许通过的{zd0}交流分量见下式;
Imax是容许的{zd0}交流纹波电流
Vmax是容许的{zd0}交流纹波电压
Pmax是容许的{zd0}发热功率
Z是电路总电阻
ESR是产品的等效串联电阻
从上面的数据可以看出,相同规格和壳号的氧化铌片式电容器可以安全承受更高的纹波电流和电压。这也是氧化铌电容器的突出特点之一。
与片式钽电容器的性能特点不同的地方不光是氧化铌片式电容器可以只降额20%就可以使用在危险程度{zg}的高功率密度DC-DC电路,而且出现意外击穿时,不短路,不开路,不燃烧也不爆炸。从安全性和可靠性角度考虑,目前还没有第二种电容器可以在功率密度,安全性和可靠性及温度特性上可以与氧化铌片式电容器相比。