陶瓷电容器的替代方案，固态钽电容介绍

陶瓷电容器没有固有的磨损机制，高介电 2 类电容器 (X7R) 在使用过程中会由于施加电压和老化而损失超过 85% 的电容，但即便如此，它们也不会发生灾难性的故障。陶瓷电容器非常有用，除非需要大于微法拉区域的值，因此对于体去耦应用，需要其他类型。在这里，我们看看替代方案。

固态钽电容

固态钽电容器广泛用于电子产品中，并且非常有用，因为它们在普通 SMT 封装中具有高电容和 75 VDC 的中等高额定电压。钽电容器本身没有磨损机制，但它们确实具有可能的灾难性故障机制。当承受高浪涌电压或电流时，钽电容器可能会因短路而失效。根据源阻抗的不同，这可能会导致电路板上的钽电容器烧毁，可能会带走电路板。

在过去的 50 年中，100% 预防这个问题已经逃脱了电容器制造商的关注，然而，过去 20 年的测试表明，虽然现在这不是一个问题，但问题仍然存在 。

旧的 1960 年代军事/美国宇航局的指导方针是，需要将每伏特约 3 Ω 的电阻器与任何用于太空飞行等超可靠应用的钽电容器串联。最近，该指南已修改为每伏特约 1 Ω 或通过限制电路电流。然而，这首先打败了使用钽电容器的主要原因之一——用于电源线滤波的低等效串联电阻 (ESR)。因此，我从未见过有人在实际的“商业”实践中这样做。取而代之的是，已通过设计充分降额或限制浪涌 。

已经发现，在高浪涌位置不使用钽电容器并将工作电压降低至少 50% 会产生非常可靠的使用场景。

换句话说，不要在热插拔 PCB 卡的输入侧使用钽，因为您知道电压和电流浪涌会很高。另一方面，在 DC/DC 转换器的输出上使用通常很好，因为相对较慢且可能受电流限制的开启行为限制了最大可能的电压/电流浪涌。一个警告可能是非隔离升压转换器，因此请仔细考虑您的确切电路配置。

为了减轻短路电容器的灾难性，制造商设计了包含在某些类型的钽电容器中的熔断器，对于高可靠性应用，他们使用浪涌电流测试来验证电容器批次甚至单个单元的质量。

在电压/电流浪涌受到限制的其他应用中，例如在慢速控制环路的频率整形网络中使用钽，其中通常有一个 100 到 1000 欧姆的大串联电阻来形成极/零对，可能的浪涌自然被限制在一个非常低的值。在这些情况下，使用更高的工作电压与降额电压的比率是可能的，并且具有高可靠性。

与所有“大值”电容器一样，钽往往会用于开关电源平滑滤波器应用。在这些应用中，均方根 (RMS) 纹波电流可能很大，并且由于与陶瓷电容器相比，钽电容器的 ESR 更高，因此存在因自热而损坏电容器的真正危险。请务必在这些应用中使用额定为 RMS 电流的钽，并根据行业或您的内部要求进行降额 。

请注意，最大额定电压和允许的 RMS 纹波电流通常会随着外壳温度的升高而降低。还可能存在 RMS 纹波电流和/或纹波电压随频率降额，因此请务必仔细查找并研究详细的数据表。

大多数常见的商用钽电容器的额定最高外壳工作温度为 85 o C。更高温度的变体可高达 230 o C。

在过去的几十年里，各种聚合物和其他材料越来越多地用于制造钽型电容器。这些类型在某些可靠性方面可能更好，例如更好地抵抗浪涌电压故障和/或开路条件下的故障。在使用此类组件时，一些公司甚至允许更高的工作电压与额定电压的比率。在使用这些“较新”的钽元件时，请务必查看贵公司的政策或制造商的应用说明。

最后，模制钽电容器通常非常耐潮，尽管当您将最大电容与外壳尺寸相比较时，您会开始看到湿度敏感度水平上升，这是现代高温无铅焊接的一个非常重要的问题过程。

我见过的钽电容器唯一普遍存在的可靠性问题是在全球供应短缺的情况下。在这些情况下，假冒电容器的流行率大大增加。避免这些问题的唯一安全避难所是坚持使用制造商认证的分销商和供应链。

一般来说，固态钽电容器是最可靠的电解类型。它们具有可预测的性能、出色的低温性能、较长的储存寿命，并且在正确使用的情况下具有较长的使用寿命。