Wie schnell heilen Tantalkondensatoren selbst? [geschlossen]

Ich behebe Fehler bei einem Design, das eine 47-µF-20-V-Tantal-SMD-Kappe über einer 15-VDC-Schiene verwendet.

Während die von mir befolgten Derating-Richtlinien eine Spannungsreduzierung von 50 % für Tantalkappen vorschreiben, ist das Design, das ich betrachte, durch die Ritzen gerutscht, und 15 VDC werden kontinuierlich angelegt.

Ist es möglich, dass diese Tantalkappen durch Überspannung kurzschließen und sich dann selbst heilen, was dazu führt, dass der Gesamtschaltkreis für einen Moment nicht funktioniert, aber bei späterer Inspektion in Ordnung erscheint?

Diese Kappen befinden sich über den Schienen eines Relaistreiber-ICs. Angeblich wurde das Schließen von Relaiskontakten erkannt, aber es wurden keine Befehle vom Mikro aufgezeichnet, die zum Einschalten der Relais führen würden.

Wenn selbstheilende Tantalkappen ein möglicher Schuldiger sind, wie ist der Zeitrahmen für den Selbstheilungsprozess? Zur Einheilzeit habe ich keine Angaben finden können.

Selbstheilung von was? Was lässt Sie glauben, dass es bei 75% seiner Bewertung verletzt werden würde? Warum denkst du, dass das ein Relais zum Auslösen bringen würde?
Ich dachte, Tantalkappen neigen dazu, heftig zu explodieren und sich nicht selbst zu heilen
Ich habe genug geblasen und ich habe noch nie einen heilen sehen. Aber dann ersetze ich sie normalerweise, nachdem die Spitze verschwunden ist. Ich habe nie versucht zu sehen, ob sie heilen.
@immibis. Sie versagen auch durch Oxidation, was zu einem Kapazitätsabfall von 99 % führt. Normalerweise ein latenter Fehler. Ich habe noch nie gesehen, wie sich eine selbst heilte. Wenn es schlecht war, wurde es ersetzt.
Sie können die meisten Kondensatoren auf 80 % ihres ursprünglichen Werts herabsetzen, obwohl Sie bedenken müssen, dass die DC-Vorspannung die Kapazität effektiv reduziert. Achten Sie auch auf die Sperrspannung.
Warum sollten Sie große Tantale über die Relaisspule zu einem Schalter haben? Wenn nur auf Vcc, würde dies das Relais nicht aktivieren. Die Stromversorgung beim Start könnte die Kappen mit einer Schrittspannung mit einem enormen Spitzenstrom belasten und mehr Stress verursachen als die Leerlaufspannung bei 3/4 der Nennspannung ((gemäß MIL-STD-883) Der Stoßstrom wäre V+ /ESR , wobei ESR Kappe und Schalter umfasst.
Trockenes Tantal heilt sich nur selbst, wenn es an einer Quelle mit hoher Impedanz liegt. (Der Kurzschluss vom Tantalballen zum MnO2 verursacht eine lokale Oxidation und wandelt das MnO2 in MnO3 um, das ein Isolator ist). Bei einer Quelle mit niedriger Impedanz führt ein Kurzschluss innerhalb des Geräts normalerweise zu einem sogenannten Zündereignis .

Antworten (2)

Ich glaube, ich bin verwirrt von Ihrer Frage. Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, haben Sie gesehen, wie die Kondensatoren ausgefallen sind, und Sie fragen sich, warum sie ausgefallen sind und wie lange sie brauchen werden, um sich selbst zu heilen.

Um das „Warum“ dieser Situation zu beantworten: Wenn sie ausgefallen sind, liegt es nicht an einer Überspannung. Ja, sie sind nicht ausreichend herabgesetzt, aber sie sollten immer noch 15 VDC aushalten, ohne sofort auszufallen. Dies liegt höchstwahrscheinlich daran, dass Ihre 15 VDC nicht strombegrenzt sind und der Stromstoß einen Kurzschluss ausgelöst hat. Dies ist eine häufige und gefährliche Ausfallart von Tantal.

Was die Selbstheilung betrifft, so sollte die Selbstheilung im Allgemeinen ziemlich schnell erfolgen. Aber um es klarzustellen, es wird nur während des Betriebs passieren, da es auf der lokalisierten Erwärmung aufgrund des Stroms basiert, der durch den dielektrischen Fehler im Kondensator fließt. Wenn Sie einen Tant einfach ohne Energie lassen, wird er niemals heilen.

Außerdem können Sie sich nur auf die Selbsterwärmung verlassen, um leichte Kurzschlüsse / dielektrische Defekte bei angemessenen Strömen zu beheben. Wenn Sie eine nicht strombegrenzte 15-V-Gleichspannung an einen Tant ohne langsamen Startschaltkreis anlegen, erhalten Sie aufgrund des Stromstoßes einen Kurzschlussfehlermodus, und etwas explodiert, lange bevor sich die Kappe selbst heilt. Man sollte sich auf die Selbstheilung verlassen, um Herstellungsfehler im Dielektrikum zu beheben, und nicht auf vollständige Kurzschlüsse aufgrund eines Stromstoßes.

Das macht alles absolut Sinn ... außer dass die Kappen 20-V-Kappen sind.
@Trevor_G Möglicherweise haben Sie meine Antwort falsch gelesen, das steht in keinem Widerspruch zu einem meiner Punkte.
Ja, es ist die Zeile "sie sollten immer noch 15 VDC aushalten, ohne sofort auszufallen", impliziert, dass sie schließlich bei 15 V ausfallen werden ...
@Trevor_G Nun, sie werden irgendwann scheitern. Tantal hat eine schreckliche Lebensdauer, besonders bei hohen Temperaturen. Es gibt einen Grund, warum sie aggressiv herabgesetzt werden; eine Herabsetzung um 25 % würde keine Designüberprüfung überstehen. Dies ist jedoch nicht der Fehlermodus, den ich in meiner Antwort bespreche. Der Fehlermodus, auf den ich mich beziehe, ist ein sofortiger aufgrund des anfänglichen Stoßstroms und unabhängig von der Schienenspannung. Ich schlage vor, Sie untersuchen den Stoßstrom in Tants, um eine bessere Erklärung zu erhalten, als ich geben kann.
Yup und ich sagte, es macht alles Sinn. Nur wenn Sie Ihren Begriff sofort wissen, bedeutet dies, dass er nach ein oder zwei Stunden fehlschlagen könnte. Abgesehen von dieser großartigen Antwort +1
Tantale, die einem Reflow-Verfahren unterzogen wurden, halten ihrer Nennspannung aus einer niederohmigen Quelle nicht 100 % der Zeit stand, wenn sie ein Standard-Reflow-Profil durchlaufen haben. Tatsächlich halten sie 50 % ihrer Nennspannung nicht stand. Dies gilt ab Koffergröße D.
@PeterSmith Kann dies umgangen werden, indem beim ersten Einschalten eine langsame Rampe über einen 1K-Widerstand angelegt wird?
@Demi 10k wird empfohlen

Tants haben einen Selbstheilungsmechanismus, aber er ist alles andere als perfekt. Eine Reduzierung um 2:1 ist wenig genug, und es ist wirklich keine gute Idee, sie mit 75 % zu betreiben. Bei Anwendungen mit starken Einschaltstromstößen ist eine Leistungsreduzierung von 3:1 besser.

IPC-9592B spezifiziert 60 % für „normale“ Geräte mit 5 Jahren Betriebslebensdauer und 40 % für „verlängerte Lebensdauer“.
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