片式钽电解电容器使用技术说明Word文档下载推荐.docx

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碳（C）

装配：

银胶（Ag）银浆（Ag）

防潮物：

硅基材料

包封材料：

热固环氧树脂

包装：

塑料载带（聚碳酸酯）、塑料上带（聚酯）、塑料卷盘（聚苯乙烯）

无铅引线框架

无铅引线框架是铁（Fe）基镍合金，有薄的镍隔离层（Ni）外镀100%锡（Sn）。

按照用户要求，我们可以制造出完全符合欧盟标准的绿色产品：

（1）RoHS（RestrictionofHazardousSubstances—EuropeanUniondirective2002/95/EC）RoHS（限制危害物质的使用——欧盟官方指令2002/95/EC）

（2）ELV（EndofLife–Vehicle—EuropeanUniondirective2000/53/EC）

ELV（车辆报废——欧盟官方指令2000/53/EC）

基于钽电容器介质层的单向导电性，钽电容器可以使用在储能、滤波、退耦、傍路等中低频电路，在使用到不同电路时必须注意其性能特点和电路需求的符合性。

由于钽电容器的失效模式非常危险，击穿时如果通过的电流较大会燃烧甚至爆炸[这取决于电路电流和电压的高低]，容易引发连带效应，因此，正确的使用才能与它的高性能相符，对其性能特点认识或了解的不够非常容易导致不应该出现的问题发生，因此，在您使用钽电容器之前请务必先认真阅读本公司的使用技术说明，对于使用中出现问题的处理请联系本公司的技术服务工程师，他们会向您提供必要的使用技术支持。

二.钽电容器的电性能参数介绍

1.文字符号说明见下文内容：

CA：

国家标准中规定的钽电容器英文表示

UR：

电容器的额定工作电压，单位是伏特[V]

UC：

电容器在125度时的最高工作电压，也叫降额电压.单位伏特[V]

US：

电容器可以在85度时实验的浪涌电压，单位是伏特[V]

CR：

电容器的标称电容器，单位微法[uF]

ESR：

电容器在100KHZ时测试时的等效串联电阻，单位是欧姆[Ω]

I0：

电容器在室温时的漏电流，单位是微安[Ua]

Irms：

电容器在规定的频率下能够承受的最大交流纹波电流，单位是[Ma]

tgδ：

电容器室温时的损耗角正切，单位是%

2.钽电容器常用的专业名词术语解释

额定电压：

在使用温度低于85度,串联电阻≥3欧姆/伏特时可以使用的最高直流电压。

降额电压：

在特定使用温度或最高使用温度及一定电路电阻下可以安全使用的电压。

浪涌电压：

电容器在室温时可以承受的按一定比例升高和泄放的直流电压，有时候指开关电源电路开断时瞬间产生的冲击电压。

标称容量：

在室温时,测试频率为100HZ时的电容量，也叫额定容量。

损耗角正切：

电容器在工作状态时本身电阻消耗的能量和总的输入能量之间的百分比。

等效串联电阻：

在100KHZ时测试出的电容器物理结构的串联电阻。

漏电流：

电容器在特定温度和额定电压下存在的直流漏导电流。

纹波电流：

直流电路中残存的交流电流。

纹波电压：

直流电路中存在的交流电压。

浪涌电流：

在低阻抗电路的开关瞬间产生的冲击直流电流。

环境温度：

电容器容许使用的温度范围。

3.钽电容器的测试标准

容量和损耗角正切

U-＝2.2

V，U~＝1.0

V（有效值）；

测量频率：

100HZ

漏电流

额定电压充电3分钟

等效串联电阻

100KHZ

4.钽电容器在使用时各种参数与产品性能之间关系的说明

4.1钽电容器容量与使用频率之间关系如下图示

钽电容器的容量随工作频率的增加而降低，当工作或测试频率等于电容器的谐振频率时，电容器的容量将丧失，因此电容器的上限使用频率不能超过电容器物理结构决定的谐振频率。

4.2钽电容器损耗与使用频率之间关系如下图所示

钽电容器的损耗角正切（tgδ）随测试或工作频率的增加而增大，因此，在不同频率下测试或使用时，产品的损耗将增加，设计电路和使用时请注意此变化趋势。

4.3钽电容等效串联电阻ESR与使用频率之间关系的说明

钽电容器的等效串联电阻ESR与产品测试或使用频率之间存在如下关系：

ESR=tgδ/2πfC

因此，损耗较大的产品等效串联电阻也将较大,随产品容量增加，产品的ESR也将减少,.容量越低的产品ESR也将越大，容量越大的产品的ESR将越小。

4.4.钽电容器使用温度与容量之间关系如下图所示

钽电容器在最低使用温度-55℃时容量下降幅度小于5%，随测试或使用温度增高时容量将增加,在+125℃容量最大增长幅度小于12%，因此，在测试和使用时必须考虑到钽电容器在不同温度下的容量变化率。

4.5钽电容器的反向电压和无极性说明

这里引用的反向电压值是指在任何时候出现在电容器上的最大反向电压。

这些极限建立在假定电容器在其工作期间的极大多数时间内极性正确的基础上。

只是在短时间内极性反，例如出现在开关的瞬间外加波形的较小的部分。

连续工作在反向电压下会导致漏电流降级。

在有连续反向电压出现的场合，两个一样的电容器背靠背阴极连接在一起，在绝大多数情况下，这种组合是原来单个电容器容量的一半。

在孤立脉冲或最初几个周期情况下，电容量可能接近正常值。

设计的容许的额定反向电压要考虑包括异常的情况，发生偏移变成不正确的极性。

钽电容器为有极性电容器，所以请勿施加反向电压，不可使用在只有交流的电路中。

1）在不得已的情况下，允许在短时间内施加小量的反向电压，其值为：

25℃下：

≤10%UR（额定电压）或1V（取小者）

85℃下：

≤5%UR（额定电压）或0.5V（取小者）

在125℃时，额定直流工作电压的1%，最大为0.1V

2）如果将电容器长期使用在反向电路中时，请选用无极性钽电容器。

3）银外壳非固体电解钽电容器不能承受反向电压。

4）原则上禁止使用万用表的电阻档对有钽电容的电路或电容器本身进行不分极性的测试。

5）在测量使用过程中，如不慎使钽电容器承受了不应有的反向电压，请将该电容器报废，即使其各项电参数仍然合格。

4.6钽电容器使用电压与漏电流之间关系说明

上图可以说明，钽电容器的漏电流随测试或使用电压的提高而增加，在有1000欧姆保护电阻的条件下，室温时施加额定电压进行测试，为保证使用时的可靠性，在可能的条件下,应该尽可能选用耐压更高的产品可以降低产品的漏电流，从而可以提高产品的可靠性。

4.7钽电容器使用电压与温度之间关系的说明见下图

由于钽电容器的漏电流会随温度的升高而增大，因此，在使用温度超过85度时必须施加更大的降额，因为钽电容器的失效率根据其使用条件（环境温度、施加电压、电路电阻、使用电路等）的不同而不同，所以，请在充分研讨使用条件后，选择适当产品。

一般设计电容器时，以在85℃下连续施加额定电压1000小时的失效率为基准，在实际电路中往往存在浪涌电压或电流的峰值冲击及波纹电流或其它意外冲击的问题，所以实际使用中的降额设计是非常必要的，建议一般降额至65%UR（额定电压）以下，以上降额幅度适用于有保护电阻的电路，如果钽电容器被使用在开关电源电路或脉冲充放电电路和其它低阻抗电路，必须降额到1/3额定值下使用才可以保证安全使用。

当片式钽电容器用在85℃或以上温度时，从下面的表达式中计算减少的电压UT，但是，注意周围温度不超过125℃。

UT=V0（UR-UC）（T-85）/40

UR:

额定电压（V）

UC:

125℃时的降额电压

T:

周围环境温度

4.8钽电容器漏电流与使用温度之间关系如下图示

钽电容器的漏电流随使用温度增加而增加，85℃时漏电流小于室温时的10倍，125℃时小于室温时的12倍，因此，设计电路时必须考虑到在使用温度较高时的降额问题才可以保证电路的可靠性。

当片式钽电容器用在85℃或以上温度时，从下面的公式中计算应该降额的电压UT，但是，注意周围温度不超过125℃。

周围环境温度（℃）

4.9钽电容器使用电压与额定电压及电路阻抗关系见下图

电容器的故障受到使用电压和额定电压的比率影响很大。

设计实际电路时，请考虑到所有要求的可靠性，适当降低电压。

使用低阻抗电路时（尤其开关电源中的滤波电容器和脉冲充放电电路中作为储能元件），请将使用电压设定在额定电压的1/3以下。

使用其它电路时，请将使用电压设立在额定电压的2/3以下。

钽电容器在电路中，应控制瞬间大电流对电容器的冲击，建议串联电阻以缓解这种冲击。

请将3Ω/V以上的保护电阻器串联在电容器上，以限制电流在300mA以下。

无法插入保护电阻时，请使用1/3额定电压以下作为工作电压。

由于低阻抗电路在开关的瞬间电路中会产生一个持续时间极短的浪涌冲击，而固体钽电容器承受浪涌电压和电流的能力是有限的。

这与其它电解电容器一样，这是因为介质工作在非常高的电场强度下。

例如，6V钽电容器工作在额定电压其电场强度为167KV/mm。

因此，一定要保证电容器两端的电压不能超过规定的额定电压。

二氧化锰半导体层作为阴极的固体钽电容器有“自愈”能力，但是在低阻抗应用中它是有限的。

电容器有可能被过大的浪涌电流击穿。

采用降额电压的方法可以增加元件的可靠性。

在快速充电放电的电路中建议串联电阻1Ω/V。

如果不能这样做，电压要降额70%。

当电压较高，一个电容器不能承受时，要采用串联组合，增加等效电容器的工作电压。

例如，两个22μF25V的元件串联在一起等效于一个11μF50V电容器。

注：

当测试电路时（例如：

ICT或功能测试）。

电容器很可能瞬间会遭受到大的电压和电流，这在正常使用中是见不到的。

这在考虑使用电容器的额定电压时要注意的。

这可以通过一个正确的测试电阻加以控制。

4.10钽电容器能够承受的交流纹波信号的使用说明

当使用在纹波电路里做滤波时，即使是实际的直流电压合适，如果电路中的交流分值过高，例如交流电压或交流电流过大，都可以直接导致产品发热量过大而出现热致击穿现象。

因此，必须对通过电容器的波纹电流或电容量允许的功率损耗进行限制。

由于体积特点和结构特点的原因，片式钽电容器在工作时可以维持热平衡的容许的交流分量导致的发热功率见下表：

由于不同壳号，不同容量产品的等效串联电阻不一样，在通过相同的纹波电流和电压时产生的热量也不一样，因此，不同壳号产品有不同的容许的最大发热功率，当通过的纹波系数过高时产品的发热量大于散热量，积累的热量将导致产品的漏电流快速增加到危险值，直至击穿。

这就是热致击穿。

正因为此原因，使用在纹波系数较高的电路中的产品，为了提高可靠性必须使用更高额定电压的产品，同时，必须对产品的容许通过的交流纹波系数进行严格限制，超过此标准的使用是不容许的，钽电容器容许通过的最大交流分量见下式：

上式中：

Imax是容许的最大交流纹波电流

Vmax是容许的最大交流纹波电压

Pmax是容许的最大发热功率

Z是电路总电阻

ESR是产品的等效串联电阻

4.11钽电容器使用方式不同时电容器参数变化规律说明

电容器可以串联或并联使用在各种电路，当使用在串联电路中时,串联后的产品耐压升高一倍，实际容量等于单只产品的1/2，产品的总阻抗增加为2倍。

当电容器使用在并联电路中时，并联后的产品耐压不变，容量为并联只数的N倍，产品总阻抗为1/N。

如果电路中既存在串联又存在并联，其电路中电参数变化符合欧姆定律和基尔霍夫定律规定，可使用欧姆定律和基尔霍夫定律计算电容器的参数变化量。

4.12钽电容器的物料标识和编码说明

本公司的钽电容器标识和编码说明符合国家相关行业标准规定的要求，与国外其他公司的相同产品不同标识的区别请致电本公司技术服务工程师，以免出现误用，举列如下“

CAK45W106K35

产品的额定电压

产品的容量级别级别[J：

±

5%K：

10%M：

20%

产品的容量代码[10uF]

有专门特性（如低ESR）

有可靠性指标的片式固体电解质钽电容器

4.13不同电路对钽电容器类型的使用选择简单说明

钽电容器主要使用在如下几种电路中：

（1）开关电源电路滤波，此类电路中由于存在较高的交流纹波，而液体钽电容器不能耐受反向的交流信号，因此，如果电路中的交流纹波值较高，请尽可能使用可耐有限纹波电压和纹波电流的固体钽电容器。

（2）脉冲充放电电路，如果需要的瞬时功率密度较高，工作温度范围在负温区以上，工作频率也较低，请选择能量密度较高的液体钽电容器或大容量固体钽电容器。

（3）工作频率较高的电路，钽电容器由于固有的物理结构原因，其高频性能较差，它的容量会随工作或测试频率的增加而下降，当工作频率高于产品的谐振频率时，产品的容量会丧失，变成电感元件。

因此，当工作频率较高时，请选择高频钽电容器以维持滤波性能或充放电性能。

当工作频率较高，又必须使用钽电容器时，请注意选择容量更大的产品和阻抗值最低的产品。

如果是甚高频电路滤波使用，请选择叠层陶瓷电容器[MLCC]，以保证信号失真度较小。

（4）时间常数元件，此类电路利用钽电容器通电时，在不同容量时需要不同的极化时间，交流电通过阻止直流电通过特性才能稳定，而不同容量的产品的极化时间有明显差别，因此，使用在此类电路中时必须经过精密计算和测试，选择合适的容量规格才可以保证电路导通延时准确，选择的容量偏大，导通时间将较长，反之将较短。

（5）交流电路，如果使用在交流电路，必须选择使用无极性的钽电容器才可以保证安全使用。

4.14对使用容量的选择说明

如果电路需要较高的信号响应速度，选择的容量不能过高，如果电路中需要瞬时提供较大的功率密度，请选择容量较大的产品，在选择容量大小时请注意由于不同容量的产品的阻抗不一样[容量越大阻抗越低]，因此，每只产品的耐浪涌能力也相差较大，瞬时释放功率也不一样，在耐压足够时，如果单只产品容量不够，可将同规格产品并联使用，但必须保证电路施加的功率密度[浪涌电流和电压的乘积]小于产品可耐受的浪涌极限的60%。

钽电容器能够耐受的直流浪涌电流[在脉冲充放电电路中需要特别注意]如下：

I=UR/（1+ESR）

式中，UR为产品的额定电压，因此，ESR较低的产品可承受更高的浪涌电流冲击，容量越大的产品将可以承受更大的浪涌电流冲击。

4.15对使用频率的选择说明

由于钽电容器的容量会随产品的工作或测试频率增加而降低，因此，工作频率不同的要求应该选择不同类型的钽电容器，大容量产品的中低频率特性较好，而高压产品的高频特性较好，如果使用的工作频率较高，达到100KHZ以上，请选择高分子片式钽电容器。

如果同时使用的电压较高，请选择本公司生产的CA45W系列专利产品，它具有比普通的产品更好的高频特性，如果工作频率达到MHZ以上，信号响应速度和感抗要求较高，请选择陶瓷电容器。

4.16钽电容器的故障率计算

电子整机的可靠性是建立在电子元件的更高可靠性基础之上，因此，在使用选型前必须保证使用的元件的故障率高于整机故障率要求，固体钽电容器的现场故障率[MTBF]可以从下面的表达式中计算出来：

λ=λ0（V/V0）3×

2（T-T0）/10

这里：

λ：

实际工作条件下的故障率

最高容许使用温度T：

85度

V：

实际使用电压

λ0：

额定负载下的故障率（1%/1000h）

T0：

实际使用温度

V0：

额定电压

测试条件：

温度：

85℃

电压：

额定电压

Rs：

3Ω[要求的线路保护电阻]

上式说明在实际使用中过高的温度和使用电压对产品的可靠性影响非常大。

在最高使用温度和工作电压限定的条件下，应该尽可能选择额定电压更高的产品故障率才可以达到要求。

4.17保护电路与可靠性设计

使用于安全性要求更高的设备时，为防止在使用中发生短路、开路等现象。

因此，设计时除选择合适的产品规格外，还请充分注意以下几点，以确保安全性。

（1）设计保护电路，保护装置、系统使用，确保安全。

（2）推荐的保护电路如下：

此电路可以明显抑制低阻抗电路开关的瞬间产生的大浪涌电流对产品的冲击。

可提高电路设计的可靠性。

设计冗余电路等，使之成为一个即使发生单一故障时，也不导致整个设备系统出现故障。

4.18安装要求

将电容器安装在印刷电路板上时，如受到过大的机械冲击或热冲击等负荷，将引起电气特性劣化、开路、短路等，故请在确认实际安装条件后再使用。

（1）使用、测量

1）请注意使用时不要施加过大的外力，使电容器的本体或引线端子的电镀层剥落受伤。

2）落下或曾安装过一次的电容器请勿再次使用。

3）电容器的引线（包括片式钽电容器的引出端），在测量、使用过程中请注意避免与裸手直接接触，以免汗渍，油渍等污染引起可焊性不良。

（1）电路板清洗

清洗电路板时请在除去焊接时使用的助焊剂的同时，迅速除去酸、碱等，不可使其残留，清洗时温度应在50℃以下，超声波、蒸汽浸渍等合计时间应在5分钟以内。

另请注意，根据超声波清洗的条件不同，会引起端子折断。

（3）焊接

1）使用烙铁（30W以下）时，烙铁尖端的温度在350℃以下，使用时间应在4秒之内，并注意烙铁尖不要碰到电容器本体。

2）片式钽电容器，无论是手工焊还是再流焊，都应避免使用活性高、酸性强的助焊剂，以免清洗不净后渗透，腐蚀和扩散而影响其可靠性。

（4）根据电路板的种类、大小、元件的安装密度的不同，对元件施加的温度也不同。

（5）片型钽电容器可使用射流法或反射法，但请在下列条件下使用。

1）再流焊法（气氛加热法）

温度曲线参考如下：

升温部Ⅰ常温预热部30-60S

预热部140-160℃60-120S

升温部Ⅱ预热200℃20-40S

正式加热峰值5秒钟（见下图）

冷却部200-100℃之间1-4℃/S

使用热源触法（热板法）或汽相焊接法等其它方法进行焊接时，请另行商谈。

如焊盘比端子面大得多，焊接熔化时可能引起错位。

2）再流焊法（气氛加热法）

正式加热峰值5秒钟（见下图）

各规格焊接强度和测量方法见下图表；

底部抗拉强度测试方向

侧面剪切强度测试方向

各壳号产品底部抗拉强度和侧面剪切强度见下表[最小值];

壳号

底部抗拉强度≥[公斤]

侧面剪切强度≥[公斤]

A

1.2

1.6

B

1.4

1.8

C

2.4

D

2.0

3.0

E

建议：

由于再流焊接时产品的加热媒介是热空气，而波峰焊接时的加热媒介是热传导系数最高的高温液态金属，因此，波峰焊接对产品基体造成的瞬间热冲击要远远大于再流焊接，因此，从保护产品可靠性的角度出发，在焊接方式可以选择时，建议使用再流焊接方法对钽电容器进行装配使用。

同时必须注意，焊接到电路板上的产品，必须在焊接结束24小时后才可以通电测试或使用，以保证经受过强烈热冲击的电子元件物理性能完全恢复到正常。

4.19使用环境

请勿在以下环境下使用

（1）电容器直接接触水、盐水、油等的环境。

（2）阳光直射电容器的环境。

（3）处于高温、高湿状态，电容器表面发生结露的环境。

（4）电容器接触各种活性气体的环境。

（5）有酸或碱的环境。

（6）有高频电磁感应的环境。

（7）有过度振动或冲击的环境。

4.20保养、检点

用检测仪器等检查电容器的端子时，请事先确认检测仪器的电位和极性，如经电容器施加反向电压时，将引起短路，此外，通电中接触电极进行检查时，请勿接触其它元件的端子，并勿使电容器弯曲。

4.21发生故障时

通电后如出现恶臭或冒烟，请立即切断电源。

燃烧时，请勿将手和脸接近，电容器短路时，将出现包封树脂冒烟，钽电容器着火等情况。

4.22储存

原则上，保管期限为制造后10年（可焊性除外）

（1）为了保证使用起见，储存2年以上或进行过浸锡处理的钽电容器，在使用前最好施加额定电压，电源内阻不大于3Ω（非固体钽电容需通过一个1100Ω最大的电阻器），85℃老化4至8小时。

并进行测量，无极性产品应每小时换方向一次，漏电流测量也应两个方向分别测量。

（2）请将电容器在捆包的状态下保管，勿暴露在直射阳光或尘埃中，尤其是请能在常温（-10℃～+40℃），常湿（80%RH以下）的环境下保管。

（3）如长期放置在高温、高湿的环境中，将使端子可焊性下降，同时电容器的性能也降低。

5.特别说明

由于钽电容器的故障模式非常危险，在击穿时，能量的集中释放很快就可以造成五氧化二钽介质层的单向导电结构迅速崩溃。

因此，这样的失效一般会造成产品容量丧失，介质损耗大幅度增加、发热甚至起火爆炸[击穿发生的速度取决于出现击穿时加在产品上电流的大小和电压的高低]。

因此，正确合理的使用是保证电路安全的重要条件。

请用户在选择产品型号前务必仔细阅读本技术说明，如有疑问，请在使用前与本公司的技术服务工程师取得联系，我们将迅速向您提供必要的服务。