【導(dǎo)讀】凡大量使用過(guò)片式鉭電容器的電子工程人員,可能都碰到過(guò)這樣的現(xiàn)象：”使用的片式鉭電容器在測(cè)試和篩選時(shí)性能合格，但是，安裝上板后進(jìn)行加電測(cè)試時(shí)卻不斷出現(xiàn)擊穿短路的產(chǎn)品。“那到底是什么原因造成的呢？我們一起來(lái)揭秘片式鉭電容器加電測(cè)試的失效之謎吧！
出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因簡(jiǎn)單分析有二：
1 使用的片式鉭電容器性能存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷
由于片式鉭電容器是一個(gè)通用元器件，它可以使用到各種電子電路中作為濾波或瞬時(shí)放電電源，對(duì)于用途不同的電路，整機(jī)供電功率差別非常大，電路中的電信號(hào)強(qiáng)度差別甚至可以達(dá)到百倍以上，例如，手機(jī)上使用的片式鉭電容器、大功率電源上使用的濾波電容器及放電電容器等。由于它們的使用條件不同，因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)必須覆蓋所有的使用條件要求，導(dǎo)致對(duì)電容器可靠性起決定作用的漏電流指標(biāo)就放得很寬，漏電流只要滿足K≤0.01CR×UR（CR是額定容量，UR是額定電壓）即可。一般情況下，在使用電池供電的功率較低的個(gè)人用電子產(chǎn)品上不太會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題，但在功率較大的電子整機(jī)上使用時(shí)，滿足上述指標(biāo)又根本不能保證可靠性。
因此，根據(jù)電路供電功率和可靠性使用條件不同，必須選擇可靠性不同的片式鉭電容器。特別是軍用電子電路，甚至必須考慮到電容器的魯棒性如何。
2 質(zhì)量不存在問(wèn)題的片式鉭電容器為什么在加電測(cè)試時(shí)仍然有可能出現(xiàn)擊穿短路的問(wèn)題?
造成此問(wèn)題的原因如下：
外接電源進(jìn)行加電測(cè)試時(shí)的回路電阻過(guò)低，導(dǎo)致測(cè)試加電的瞬間浪涌電壓和浪涌電流過(guò)大，電容器上實(shí)際承受了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)容許值的過(guò)壓沖擊和過(guò)流沖擊。
必須弄清楚的是，在加電測(cè)試時(shí)，由于回路電阻過(guò)低而導(dǎo)致浪涌過(guò)高與電路單獨(dú)實(shí)際工作時(shí)電容器的工作條件完全不同。
此類(lèi)電路基本上是開(kāi)關(guān)電源電路（也叫DC-DC電路）。由于很多用戶對(duì)此類(lèi)低阻抗電路的電信號(hào)特征了解的不夠，因此，在選擇電容器規(guī)格時(shí)沒(méi)有考慮到在開(kāi)關(guān)的瞬間電路中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)時(shí)間極短（小于1微秒）、能量密度極高的電壓和電流脈沖。此脈沖的瞬間電壓可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓的2-10倍，電流可以瞬間達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流的十倍以上。
因此，在選擇電容器時(shí)，額定電壓偏低、容量不夠時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電容器在加電測(cè)試時(shí)瞬間過(guò)壓過(guò)流而失效。
電容器正常工作時(shí)，電源往往由單獨(dú)供電的電池組成。由于開(kāi)關(guān)的瞬間加在電容器上的電壓非常穩(wěn)定，電流也比工業(yè)電網(wǎng)小很多，加之電路中一般都要加裝抑制浪涌的保護(hù)電路，所以，實(shí)際使用時(shí)不會(huì)存在加電測(cè)試時(shí)的過(guò)壓和過(guò)流現(xiàn)象。
有些工程師則認(rèn)為，只有經(jīng)過(guò)不限流的工業(yè)電網(wǎng)的大功率開(kāi)機(jī)測(cè)試才能保證電路在實(shí)際工作時(shí)的可靠性達(dá)到要求，而依我看，這樣的認(rèn)識(shí)非常錯(cuò)誤，甚至極度有害。原因如下：
不加保護(hù)電阻的大功率電源送電測(cè)試會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的浪涌電壓，此浪涌電壓會(huì)瞬間遠(yuǎn)超過(guò)電容器的實(shí)際耐壓，這點(diǎn)必須記住，不要再因?yàn)樽约哄e(cuò)誤認(rèn)識(shí)而導(dǎo)致電路經(jīng)受過(guò)壓和過(guò)流沖擊，導(dǎo)致總的可靠性下降。
進(jìn)行魯棒性測(cè)試有很多方法，必須仔細(xì)選擇合理的實(shí)驗(yàn)方法。因?yàn)椴缓侠淼膶?shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)實(shí)際上有可能導(dǎo)致元件可靠性反而受損。任何一只片式鉭電容器它可以安全承受的極限直流浪涌電流見(jiàn)下式：
I=UR/1+ESR
上式中，I是某只片式鉭電容器容許承受的極限直流電流；UR是該只產(chǎn)品的額定電壓；1是指該電路的回路電阻；ESR是該只產(chǎn)品的實(shí)際等效串聯(lián)電阻。
從上式中可以得到如下結(jié)論：
1.任何一只片式鉭電容器可以承受的安全直流浪涌電流都不同，額定電壓越高的產(chǎn)品可以承受更大的直流浪涌電流。
2.ESR越低的產(chǎn)品可以承受的安全直流浪涌電流越高，而容量越大的產(chǎn)品ESR越低。因此，在考慮可靠性時(shí)，容量大的產(chǎn)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涌電流沖擊。反過(guò)來(lái)理解，回路電阻越高，通過(guò)電容器的過(guò)高浪涌就會(huì)被抑制。
根據(jù)以上分析，可知，為了避免片式鉭電容器在加電測(cè)試時(shí)出現(xiàn)突然失效，必須注意如下幾點(diǎn)：
（1）使用工業(yè)外接電源進(jìn)行加電測(cè)試時(shí)，必須考慮被加電電路容許的最大直流浪涌承受能力。某電路可以承受的最大安全浪涌電流必須以電路中某只元件的最大容許值為限。充放電電路中的最大峰值放電電流不能超過(guò)某元件的最大容許值的50%。工業(yè)外接電源的過(guò)大浪涌峰值電壓電流必須通過(guò)阻值合適的電阻進(jìn)行限流。
一句話總結(jié)，使用外接工業(yè)電源進(jìn)行整機(jī)加電測(cè)試，必須在輸入端加裝阻值合適的電阻進(jìn)行浪涌限制，不能使用低電阻的外接電源直接對(duì)電子整機(jī)進(jìn)行突然的加電測(cè)試。
（2）在大功率濾波電路和放電電路里使用的電容器前面必須加裝合理的延時(shí)保護(hù)電路。
（3）使用外接電源進(jìn)行電子整機(jī)性能和可靠性測(cè)試時(shí)必須保證輸入電路電信號(hào)特點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用條件接近。不能對(duì)電子整機(jī)或分電路進(jìn)行破壞性的性能測(cè)試，否則會(huì)導(dǎo)致整機(jī)可靠性下降。
本文分析的前提是你必須選擇正確的、質(zhì)量不存在問(wèn)題的片式鉭電容器。對(duì)于因?yàn)檫x用質(zhì)量不高的片式鉭電容器引起的故障不再進(jìn)行分析。
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