原创 片式钽电容器在微电子电路中的基本使用方式

1. 脉冲充放电电路;

          钽电容器在此类电路中的用处主要是充放电,作为次级或再次级的瞬间供电电源,为后续电路中需要的瞬间大功率输出提供一定频率的瞬间能量供给. 由于电路板的面积和安装密度要求,目前只有钽电容器能够满足此类电路中的小体积高能量密度输出要求. 

         由于此类电路存在连续不断的大功率输入和输出,因此,使用在此类电路中的钽电容器必须具备以下特点;

  (1), 尽可能低的漏电流;  漏电流是钽电容器耐受电压能力高低的一个最主要参数,由于此类电路的存在不断产生的浪涌电压,因此,耐压不够[漏电流大大]的钽电容器将不能承受较高的浪涌电压冲击,如果钽电容器本身的漏电流偏大,产品将非常容易被浪涌击穿而失效爆炸.更重要的是非常容易引发二次击穿和电路板起火.

(2),尽可能低的等效串联电阻ESR; ESR是表征钽电容器本身电阻高低的一个最主要参数,如果ESR较高, 产品在通过较大的浪涌电流时产品本身会发热超过散热能力,导致产品在使用一段时间或使用环境温度较高时出现热击穿.   同时, ESR较高的产品在工作频率较高时会导致产品容量下降幅度超过容许值,会导致瞬间输出的功率密度不够,输出波形不能满足要求.

2.滤波电路;

          由于钽电容器的体积容量密度较高,因此,也可以使用在微电子电路中作滤波用,经过钽电容器滤波后,前级输入的电路中的交流波幅将下降明显,达到电路信号波幅的设计要求. 此类电路也叫DC-DC电路,也叫低阻抗电路或开关电源电路,实际上它们的电压和电流信号特点都一样;在每次开关的瞬间都会产生很高的电压和电流浪涌. 有时候,在此类电路中钽电容器还兼有储能充放电的作用.

        值得注意的是此类电路中的浪涌对电路中各类元件的危害性一直没有得到电路设计者的应有重视, 在某些设计中甚至被完全忽视,  由于在浪涌的瞬间[持续时间在5微秒内]电压会超过稳态电压的2倍以上,同时电路中还存在需要被过滤掉的较高的交流分量,因此,使用在此电路中的钽电容器必须大幅度降额使用. 如果没有加装延时电路[也叫软启动电路], 使用的工作电压最高不能超过额定值的1/2到1/3. 在输入和输出电流较大的电路, 使用电压不能超过额定值的1/3已经成为经过大量实验证明的基本安全条件.

       在经常出现的微电子道路故障中,由于使用电压与电路特点不合适而造成的击穿占70%. 另外30%的故障是由电容器本身的质量问题引起的.使用在此类电路中对钽电容器本身的性能要求与脉冲充放电电路中的要求是一样的.钽电容器必须具有出色的耐压和尽可能低的ESR值. 此两项指标不合格的产品非常容易出现质量问题.

        片式钽是一种性能优良的新式钽电容器,但它的高可靠性只有在合适的使用条件下才可以得到体现. 在各类微电子电路的故障中, 由于阻容器件和其他一些功率性器件的失效造成的问题实际上占电路故障的90%以上, 对电容器的合适使用是消除电路故障的非常重要的一个条件.