最容易被忽略的潜在产品失效风险(上)

最容易被忽略的潜在产品失效风险,你是否也曾遭遇过?也许大部分人都热衷于研究电路的工作原理和设计方法,喜欢高大上。但产品设计,不能仅仅停留在工作原理层面,正确选择元器件是决定产品成败的关键!在考虑半导体器件的应力时,往往容易忽略电容这类无源器件的失效风险。

1、仅仅满足于低纹波噪声,那你就错了

电源电路的设计,仅满足于高效率、低纹波噪声、半导体器件应力还远远不够,新人对电容的使用选型也局限在了额定电压、表面温升、满足输出纹波要求等方面,却忽视了电容的深层次失效风险。此篇重点介绍易被忽视的钽电容失效风险。

2、钽电容,让你又爱又恨

(1)钽电容的优越特性,可能让你爱不离手

钽电容工作温度范围、宽温度特性稳定,比容量大适宜产品小型化,具有独特自愈性,能满足长期工作的稳定性。

(2)钽电容的固有致命弱点,让你恨铁不成钢

普通钽电容的关键成分是Ta2O5,该介质受热后应力会不稳定,最终可能导致电容失效;它的可靠使用电压低,抗浪涌电压和浪涌电流能力较差。

3、可靠应用钽电容的关键

(1)对于上述介绍的钽二氧化锰电容,进行电压降额,钽二氧化锰电容的工作电压随温度升高而降低,温度高于85℃时推荐使用电压为额定电压的33%,失效风险可大大降低。

图1 钽电容温度电压降额曲线

(2)控制钽电容温度,减小纹波电流和远离热源。

(3)尽量不要将钽电容放在电源输入侧滤波,在接通电源瞬间,大冲击电流易导致钽电容失效。

(4)改用钽聚合物电容:上述介绍的是价格较低的钽二氧化锰电容,它具有较多致命弱点,以致在某些场合被禁用。而钽聚合物电容除了保留钽二氧化锰电容的诸多优点外,其失效风险大大降低。图2示出了钽聚合物电容的推荐使用电压,较钽二氧化锰电容其电压承受能力明显提升。

图2 不同钽电容外观
图3 典型钽聚合物电容的温度电压降额特性
4、正确使用钽电容,提升产品长期工作的可靠性

好品牌需要高品质作基石,产品长期工作的高可靠性一直是广州致远电子所追求的,正是基于上述对电容特性的认识,致远电子在钽电容使用方面均严格遵循上述钽电容的高可靠性应用要求,保证了上市产品长期工作的可靠性。致远电子新推出的新一代DC-DC模块电源(E_URBDD系列),在陶瓷电容特性逐步提升的今天,该系列完全摒弃了钽电容,产品可靠性得到进一步提升。

图4 新一代高性能电源模块