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AVX钽电容和氧化铌电容应用指南

      为了在设计中能正确使用钽电容和氧化铌电容,我们必须充分考虑目标电路和设备的所有重要的电气和物理条件。输入参数通常需要提供电容值,这个值可以根据电源线滤波比、最大压降等计算出来。正确选择电容需要考虑的另一个重要参数是直流工作电压。推荐电压降额使用这个一般规则很重要,对所有钽电容来说降低幅度为50%,氧化铌电容是20%,这意味着钽电容的工作电压最高为额定电压Vr的一半,氧化铌电容的工作电压为其额定电压的80%。遵守这个规则很重要,因为这样做可以保护器件免受意外电流浪涌和过压的伤害,而这种情况在汽车电路中很可能发生。然而,用于主输出电路的钽电容降额电压与汽车电池线有很好的隔离,在过压时具有保护作用,并具有缓慢加电模式(软启动电路),比如低功率DC/DC转换器的输出。在这种情况下,允许使用低至20%的降额幅度。工作温度范围告诉我们选择电容时主要考虑最大温度值,但也要认识到,当高温超过85℃时我们必须使用额外的电压温度降额值。在实际温度下电容允许的最大直流电压被称为类别电压(额定电压只是在室温25℃情况时的其中一种类别电压值)。

  如果正常工作温度超过85℃,那么工作降额与温度降额应结合起来考虑。例如,在可能出现浪涌和电压尖峰的电路中最高工作温度达125℃的钽电容:工作降额为50%,即电压最高为额定电压Vr的50%,125℃时(最坏情况下)的温度降额为33%,即电压最大值是Vr的66%。两者结合后为0.5×0.66=0.33,这意味着钽电容可以在最大为额定电压Vr的33%的电压下使用(针对最差工作条件)。 

     电容的最大纹波电流是流过电容的最大交流电流值,它有两个主要的参数:有效值(rms, ACIrms, Ir)和频率f。纹波电流受限于电容ESR上的电流产生的最大功耗Pd。电容体积越大,允许的功耗也越大,每种体积的功耗是常数。ESR越小,功耗就越小,允许的纹波电容也就越大。参见一般公式Pd=ESR×Ir×Ir。对有较高要求的纹波电流来说,低ESR、大体积、可能多阳极的结构是最佳选择。

  以上应用规则的结合可以帮助设计师选定具有特定体积的合适电容,或将体积放在标准的第一要素,然后在设计过程中根据其它优先级列表进行适当调整。有可能出现只有一个电容不能满足应用需求、因此需要同时使用多个器件的情况,此时基本上只推荐相同的电容进行整合。并行连接可以增加电容值(乘法)和降低ESR(除法),而串行连接可以增加总的允许直流电压值(额定电压相乘),但会降低电容容量(除法)和增加ESR(乘法)。对于串行连接而言,推荐用分压器并行连接电容,此时电阻值应根据10倍的电容直流漏电流(类别值)进行计算。
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