Электролитические конденсаторы компании Yageo

Электролитические конденсаторы (ЭлК) имеют немало недостатков – высокие значения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и эквивалентной последовательной индуктивности (ESL), малый срок службы при высоких температурах эксплуатации, близких к максимально допустимым, из-за высыхания жидкого электролита. Из этих недостатков следуют другие – ограничение частотных свойств и максимально допустимых токов пульсации.

Однако все указанные недостатки с лихвой перевешивает одно бесспорное достоинство – плотность емкости ЭлК, а значит, величина емкости при тех же размерах существенно больше, чем аналогичный показатель у конденсаторов других типов. Поэтому во многих приложениях ЭлК попросту нет альтернативы.

Отмеченные недостатки электролитических конденсаторов порождают трудности при их производстве и выборе. Поскольку невозможно изготовить ЭлК, отвечающий требованиям всех приложений, ведущие производители электролитических конденсаторов, к которым, конечно, относится и Yageo, выпускают ЭлК, в которых устранена часть присущих им недостатков.

Эту особенность следует учесть и при выборе ЭлК. В ряде случаев именно они становятся критически важными компонентами, определяющими срок службы всего изделия. Например, некорректный выбор входного сглаживающего ЭлК в источнике питания может значительно сократить срок службы всего источника из-за значительно меньшей емкости ЭлК и, следовательно, увеличения пульсаций входного напряжения, которые уже не сможет компенсировать DC/DC-преобразователь.

ЭлК производства Yageo разделяются по конструктивному исполнению и техническим характеристикам. Компания производит ЭлК в разных конструктивных исполнениях:

• для поверхностного монтажа;
• с радиальными выводами;
• под винтовой зажим;
• с жесткими выводами.

По техническим характеристикам ЭлК классифицируются следующим образом:

• общего назначения;
• низкоимпедансные с малым ESR;
• с очень малым импедансом и ESR;
• повышенной надежности;
• с увеличенным сроком службы;
• с расширенным температурным диапазоном;
• с высоким максимально допустимым током пульсации.

Кроме того, производятся ЭлК, сочетающие в себе несколько особенностей. Например, ЭлК семейства PT характеризуются как конденсаторы с увеличенным сроком жизни, повышенной надежностью и очень малым ESR. Разнообразна и технология производства ЭлК:

• с жидким электролитом;
• с электролитом из проводящих полимеров;
• гибридные ЭлК, в которых жидкий электролит сочетается с электролитом из проводящих полимеров.

В продуктовую линейку компании входят 52 семейства ЭлК, каждое из которых, в свою очередь, состоит из десятков или даже сотен модификаций конденсаторов. Разумеется, в коротком обзоре невозможно привести все их параметры. Поэтому мы только перечислим значения основных параметров ЭлК в общем виде, не указывая конкретные типы:

• диапазон рабочей температуры: –40…125°С; –40…105°С; –40…85°С; –55…105°С (гибридные ЭлК);
• номинальные напряжения: 4–500 В;
• номинальная емкость: 0,1 –1 000 000 мкФ;
• температурная стойкость: 1–20 тыс. ч.

Температурная стойкость определяется при максимально допустимой температуре ЭлК. Ее часто ошибочно принимают за срок службы ЭлК при максимальной температуре. На самом деле, это опорный параметр для определения срока службы конденсатора. Испытания на температурную стойкость проводятся при максимально допустимом напряжении. После окончания испытаний параметры ЭлК могут измениться не более, чем указано в документации производителя.

Например, температурная стойкость ЭлК семейства LC составляет L₀ = 5000 ч при T₀ =105°С. После окончания испытаний должны соблюдаться следующие условия:

• номинальная емкость не должна измениться более чем на ±20% от начального значения;
• коэффициент потерь может увеличиться не более чем в 2 раза;
• ток утечки не должен превысить указанного в документации значения.

Для конденсаторов других семейств эти данные могут быть другими. Зная величину термостойкости L₀ при температуре T₀, можно получить значение срока службы конденсатора:

где Tx – температура при эксплуатации

Как видно из этого выражения, срок службы конденсатора можно значительно увеличить, если его рабочая температура и ток пульсаций меньше максимально допустимых. Максимальная величина последнего приводится в документации для конкретной частоты; при других частотах пульсаций необходимо использовать поправочный коэффициент, также указанный в документации изготовителя. С уменьшением частоты максимально допустимый ток пульсации уменьшается, у некоторых полимерных ЭлК в 20 раз (!). Подобная зависимость обусловлена тем, что с уменьшением частоты увеличивается сопротивление ESR, соответственно увеличивается и рассеиваемая на конденсаторе мощность.

Следует иметь в виду, что уменьшить рабочую температуру конденсатора можно не только за счет конструктивных мер, но и за счет выбора конденсаторов большего размера; при этом увеличивается площадь поверхности конденсатора и, следовательно, охлаждающая поверхность. Подобные ЭлК имеются в продуктовой линейке Yageo в конструктивном исполнении с жесткими выводами (Snap in).

Рис. 1. Зависимость ESR от температуры	Рис. 2. Зависимость емкости ЭлК от частоты
Рис. 3. Зависимость емкости ЭлК от температуры	Рис. 4. Зависимость коэффициента DF от частоты

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), коэффициент потерь (DF) и ток утечки ЭлК являются важными параметрами, часто необходимыми для расчета. Все указанные параметры, а также емкость ЭлК зависят от частоты и температуры. На рисунке 1 показана зависимость емкости ЭлК от температуры, а на рисунке 2 – зависимость емкости ЭлК от частоты. Рисунок 3 иллюстрирует температурную зависимость ESR, а рисунок 4 – частотную характеристику коэффициента DF.

При выборе ЭлК следует учесть, что конденсаторы этого типа не предназначены для работы в циклическом режиме «полный разряд/заряд», а используется для сглаживания пульсаций и хранения энергии. Именно для таких режимов все производители и приводят параметры ЭлК. Если циклических режимов с полным зарядом/разрядом не избежать, при выборе конденсаторов следует проконсультироваться с инженерами техподдержки компании.

В производственной линейке компании представлены ЭлК для очень многих приложений. Однако следует помнить, что корректность работы электролитических конденсаторов зависит не только от качества изготовления, но и от правильного выбора конденсатора для конкретных условий эксплуатации.

Выбрать и купить электролитический конденсатор Yageo можете на сайте в каталоге

Продукцию компании  Вы можете заказать:

• через Интернет-магазин на сайте www.promelec.ru компании "Промэлектроника";
• по электронному почтовому адресу order@promelec.ru;
• по единому телефону отдела продаж: 8 800 1000 321.