Isipin na pinipili mo ang bulk capacitor para sa isang 48 V na pang-industriyang power supply. Ang steady-state rail ay may sukat na 52 V, at ang mga load-step transient ay nagri-ring hanggang 58 V. Ang isang 63 V na kapasitor ay tila malapit na, ang isang 75 V na bahagi ay mukhang mas ligtas, at pareho ay mas mababa sa aktwal na breakdown na boltahe ng kapasitor. Ang tanong sa disenyo, kung gayon, ay hindi kung ang bahagi ay makakaligtas sa 58 V. Ito ay halos tiyak na magagawa. Ang totoong tanong ay kung gaano karaming pangmatagalang pagiging maaasahan ang handa mong ipagpalit para sa maliwanag na headroom na iyon.
Ang breakdown na boltahe sa isang electrolytic capacitor ay ang boltahe kung saan ang aluminum oxide dielectric ay huminto sa pagkilos bilang isang insulator at nagsimulang magsagawa. Ito ay isang pisikal na limitasyon na itinakda ng kapal ng layer ng oxide na lumago sa anode foil. Ang bawat rating ng boltahe na naka-print sa kapasitor, kabilang ang na-rate na boltahe, boltahe ng surge, at lumilipas na boltahe, ay umiiral upang panatilihing ligtas ang dielectric sa ilalim ng limitasyong iyon. Ipinapaliwanag ng artikulong ito kung paano itinatag ang limitasyong iyon, kung ano ang mangyayari kapag nalampasan ito, at kung paano pumili ng rating ng boltahe na may tamang margin.
Ano ang Breakdown Voltage sa isang Electrolytic Capacitor?
Ang mga aluminum electrolytic capacitor ay nag-iimbak ng singil sa isang manipis na layer ng aluminum oxide (Al2O3) na nabuo sa electrochemically sa ibabaw ng nakaukit na anode foil. Sa panahon ng proseso ng pagbubuo, ang oksido ay lumalaki sa isang kapal na proporsyonal sa inilapat na boltahe sa pagbuo, sa bilis na humigit-kumulang 1.2 hanggang 1.5 nanometer bawat bolta. Ang isang kapasitor na may 100 V rated na boltahe samakatuwid ay nagdadala ng isang oxide layer sa hanay na 120 hanggang 150 nm, at ang kapal na iyon ay ang pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa breakdown voltage ng dielectric.
Kapag ang isang pasulong na boltahe ng DC ay inilapat, ang layer ng oxide ay dapat na humawak sa electric field sa pagitan ng anode at ng electrolyte. Kung ang boltahe ay tumataas nang sapat, ang patlang ay lumampas sa dielectric na lakas ng oksido. Nagsisimulang mag-tunnel ang mga electron sa pamamagitan ng mga microscopic na depekto, tumataas nang husto ang leakage current, at sumusunod ang localized heating. Sa isang basa, likido-electrolyte na kapasitor, ang init ay maaaring mabulok ang electrolyte at makabuo ng gas. Sa isang solid polymer capacitor, ang parehong overvoltage ay mas madalas na gumagawa ng isang hard short circuit.
Dahil ang kapal ng oxide ay naayos sa dulo ng pagmamanupaktura, ang breakdown na boltahe ng isang tapos na kapasitor ay isang pisikal na katangian, hindi isang halaga na nagbabago sa temperatura o ripple. Ang mga nai-publish na rating ay pinili na may sinadyang margin sa ibaba nito.
Rated Voltage, Surge Voltage, at Breakdown Voltage: Paano Nauugnay ang mga Ito
Ang na-rate na boltahe ay ang pinakamataas na tuloy-tuloy na boltahe ng DC na idinisenyo ng capacitor na hawakan sa rate na temperatura nito habang natutugunan ang lahat ng mga detalye ng buhay, ripple, at pagtagas. Ang surge boltahe ay isang hindi paulit-ulit na overvoltage na maaaring tiisin ng kapasitor sa loob ng maikling panahon at isa-isang tinukoy para sa bawat serye. Parehong inilagay nang mas mababa sa limitasyon ng dielectric breakdown.
| Parameter | Ibig sabihin | Kaugnayan sa breakdown boltahe |
|---|---|---|
| Na-rate na boltahe (DC) | Pinakamataas na tuloy-tuloy na boltahe ng DC sa na-rate na temperatura kung saan natutugunan ng capacitor ang panghabambuhay at mga detalye ng ripple nito | Karaniwang 60 hanggang 80 porsiyento ng breakdown boltahe |
| Surge boltahe | Pinakamataas na hindi paulit-ulit na overvoltage na maaaring mabuhay ng kapasitor sa isang maikling, tinukoy na tagal | Sa pagitan ng rated boltahe at breakdown boltahe |
| Lumilipas na boltahe | Maikli ang tagal ng boltahe spike na maaaring makita ng kapasitor sa panahon ng paglipat, pag-load ng mga hakbang, o mga kaganapan sa system | Mataas ang rate na boltahe ngunit mas mababa pa rin sa breakdown na boltahe |
| Pagkasira ng boltahe | Boltahe kung saan ang aluminum oxide dielectric ay nawawala ang insulating property nito at nagsasagawa ng kasalukuyang | Ang pisikal na limitasyon mismo |
Para sa isang tipikal na aluminum electrolytic capacitor, ang rate na boltahe ay dumarating sa pagitan ng 60 at 80 porsiyento ng breakdown na boltahe. Halimbawa, ang isang 63 V na bahagi ay maaaring hindi masira hanggang sa humigit-kumulang 85 hanggang 100 V. Ang panloob na margin na iyon ang nagbibigay-daan sa capacitor na makaligtas sa surge testing, boltahe spike, at maikling overvoltage na mga kaganapan nang walang agarang pagkabigo. Hindi ito dapat ituring bilang magagamit na rating.
Ano ang Mangyayari Kapag Lumampas ang Breakdown Voltage?
Ang pagpapatakbo sa itaas ng rate na boltahe ngunit mas mababa sa limitasyon ng breakdown ay hindi agad nakamamatay, ngunit ito ay nakakapinsala. Tumataas ang leakage current, ang oxide layer ay nakakaranas ng mas mataas na field stress, at ang electrolyte ay natupok nang mas mabilis. Ang mga paulit-ulit na excursion malapit sa breakdown point ay unti-unting binabawasan ang kapasidad at pinapataas ang ESR, na sa isang bahagi ng likido-electrolyte ay isinasalin sa masusukat na pagkawala ng buhay.
Ang pagtawid sa boltahe ng breakdown ay ibang kaganapan. Ang pinakamahina na lugar sa oksido ay nagdadala ng pagtaas ng kasalukuyang, at ang naisalokal na temperatura ay nagtutulak ng karagdagang pagkasira. Sa basa na mga electrolytic capacitor ng aluminyo, ang isang maliit na depekto ay maaaring gumaling sa sarili, dahil ang init ay muling bumubuo ng oksido sa nasirang lugar. Sa mas mataas na enerhiya na magagamit, ang pagbuo ng gas ay nagbubukas ng pressure vent at ang kapasitor ay nawasak. Ang mga solid polymer capacitor ay halos walang kakayahan sa pagpapagaling sa sarili sa mode na ito, at ang kanilang pagkabigo ay karaniwang isang panloob na short circuit.
Ang reverse polarity ay dapat ituring bilang isang hiwalay na kondisyon ng pagkabigo. Ang key oxide layer ay umiiral lamang sa anode, kaya ang isang reverse voltage ay umaatake sa manipis na oxide sa cathode foil. Kahit na ang isang mababang reverse boltahe ay maaaring sirain ang layer na iyon nang mabilis. Ang mga capacitor na nakalantad sa reverse bias sa panahon ng power-up o shutdown ay dapat tukuyin bilang bipolar o protektado ng disenyo ng circuit.
Paano Pumili ng Voltage Rating na may Tamang Margin
Ang praktikal na panimulang punto ay ang pinakamasamang kaso na boltahe na makikita ng kapasitor, hindi ang nominal na boltahe ng bus. Idagdag ang peak ng anumang AC ripple o lumilipas na pag-ring sa pinakamataas na antas ng DC, pagkatapos ay maglapat ng derating factor. Ang isang karaniwang tuntunin para sa mga aluminum electrolytic capacitor ay panatilihin ang maximum na inilapat na boltahe sa o mas mababa sa 80 porsiyento ng rated boltahe. Para sa malubhang lumilipas na kapaligiran, maraming taga-disenyo ang nagta-target ng 65 hanggang 70 porsiyento.
Bumalik sa halimbawa ng 48 V bus. Sa 52 V steady-state maximum at 58 V worst-case transient, ang 80 percent na panuntunan ay humihingi ng rate na boltahe na hindi bababa sa 72.5 V. Ang pinakamalapit na standard rating ay 75 V at 80 V, kaya ang 75 V capacitor ang nagiging engineering choice, habang ang isang 63 V na bahagi ay nakaka-clear sa transient ng 8 percent lang. Ang halaga ng mas ligtas na pagpipilian ay pisikal na sukat, dahil ang isang mas mataas na rating ng boltahe ay nagpapahiwatig ng isang mas makapal na oksido at, para sa parehong kapasidad, isang mas malaking lata.
- Sukatin o gayahin ang worst-case na peak voltage sa mga terminal ng capacitor, kabilang ang DC tolerance, ripple, load steps, at startup overshoot.
- I-multiply ang peak na iyon sa derating factor na ginamit sa iyong target na pagiging maaasahan, karaniwang 1.2 o mas mataas.
- Piliin ang pinakamalapit na karaniwang rating ng boltahe sa itaas ng resulta.
- Kumpirmahin na tinatanggal din ng surge voltage rating ng napiling bahagi ang iyong pinakamasamang lumilipas na peak.
Mga bahagi ng radial para sa mga board-level na DC bus
Ang mga radial lead capacitor ay karaniwan sa mga board-level na DC bus, at napagmasdan namin kung paano nakakaapekto ang rating ng boltahe ng mga radial electrolytic capacitor sa pagiging maaasahan ng circuit sa isang hiwalay na artikulo. Sa radial na format, ang CD11H ultra-high-voltage long-life radial capacitor series ay idinisenyo para sa matagal na DC stress sa medium- at high-voltage na mga posisyon.
CD11H Ultra-High Voltage Long-Life Radial Aluminum Electrolytic Capacitor Suppli Ang Nantong Xingchen Electron Co., Ltd. ay China Wholesale CD11H Ultra-High Voltage Long-Life Radial Aluminum Electrolytic Capacitor Supplier... Tingnan ang Produkto → Snap-in na bahagi para sa mga compact high-power na yugto
Sa mas mataas na antas ng kapangyarihan, ang mga snap-in na capacitor ang pumalit. Kapag ang isang rectifier o inverter stage ay nangangailangan ng mataas na kapasidad sa isang compact, board-mounted package, isang bahagi tulad ng ang CD297 ultra-high-voltage low-leakage long-life snap-in capacitor series nag-aalok ng mataas na rate ng boltahe habang pinananatiling mababa ang kasalukuyang pagtagas.
CD297 Ultra-Mataas na Boltahe, Mababang Paglabas, Pangmatagalang Snap-In Aluminum Electrolytic C Ang Nantong Xingchen Electron Co., Ltd. ay China Wholesale CD297 Ultra-High Voltage, Low Leakage, Long-Life Snap-In Aluminum Electrolytic Cap... Tingnan ang Produkto → Ano ang Kahulugan Nito para sa Iyong Disenyo
Ang breakdown boltahe ay isang kapaki-pakinabang na konsepto para sa pag-unawa kung bakit nabigo ang mga capacitor, ngunit hindi ito isang parameter ng disenyo. Magdisenyo gamit ang rate na boltahe, igalang ang surge rating, at panatilihin ang isang derating margin na tumutugma sa lumilipas na kalubhaan ng iyong circuit. Ang isang kapasitor na pinapatakbo sa 60 hanggang 80 porsiyento ng na-rate na boltahe nito ay makakatugon sa paghahabol sa buhay nito; ang isang pinaandar sa gilid ng rating nito ay maaaring hindi. Ang pagpili ng mas mataas na klase ng boltahe, at pagtanggap sa nauugnay na laki ng case, ay karaniwang isang maliit na presyo para sa predictable na pagganap.
Para sa mga pang-industriyang converter na tumatakbo sa napakataas na boltahe ng riles at makabuluhang ripple current, kadalasang praktikal na format ang pagtatayo ng screw-terminal. Ang CD136 high-voltage high-temperature screw-terminal capacitor series , halimbawa, ay binuo para sa tuluy-tuloy na operasyon sa matataas na temperatura ng kapaligiran, na tumutulong na mapanatili ang tinukoy na boltahe at mga limitasyon sa buhay ng tagagawa.
CD136 High Voltage At High Temperature Resistant Terminal Aluminum Electrolytic Ang Nantong Xingchen Electron Co., Ltd. ay China Wholesale CD136 High Voltage At High Temperature Resistant Terminal Aluminum Electrolytic C... Tingnan ang Produkto → Bago mo i-finalize ang isang part number, sukatin o gayahin ang worst-case na peak voltage sa mga terminal ng capacitor, kabilang ang ripple, load steps, at startup overshoot. Kung ang pinakamataas na iyon ay umabot sa loob ng 20 porsiyento ng na-rate na boltahe, lumipat sa susunod na klase ng boltahe. Ang iyong panghabambuhay na pagtatantya at ang iyong mga review sa pagiging maaasahan ay magiging mas malusog para dito.
