高频开关电源的电容易爆炸原因分析及选型方法

　　经常会有客户反映高频开关电源的电容容易爆炸，原因不得而知，导致很多工程师都不敢使用，但又因为需要高频开关电源钽电容的产品功能参数来满足电路信号的特性，但通常我们不能确保电源的电路设计和产品选型都能满足。因此，在应用过程中不可避免地会出现爆炸此类问题，具体原因简要总结如下：

        一、高频开关电源发生爆炸常见原因

　　1、低电阻电路中施加电压过高引起的故障

　　关于用于具有高频开关模式电源的钽电容的电路，只有两种类型：具有电阻节省的电路和没有电阻节省的低电阻电路。对于节省电阻的电路，电阻器降低了电压并抑制了大电流的流动。因此，所施加的电压可以达到高频开关电源的钽电容的附加电压的60%。有两种电路不保持电阻：一种是前级输入已被整流和滤波，输出是稳定的充放电电路。在这种类型的电路中，电容用作放电的高频开关电源。由于输入参数稳定，即使是低电阻电路也不会受到冲击，因此可以安全使用的电压仍可以达到附加电压的50%，以确保合理的高可靠性。另一种是整个电机的高频开关电源;在这种类型的电路中电容并联使用。除了对输入信号进行滤波以外，由于它是高频开关电源电路，通常还需要根据一定的频率和功率对其进行放电，因此这种类型的电路的环路阻抗非常低，以确保输出满足高频开关电源的功率密度。使用这种类型的高频开关电源电路(也称为DC-DC电路)，每次打开和关闭电路时，电路中都会有一个持续时间小于1微秒的高强度峰值脉冲。脉冲电压值可以达到稳定输入值的至少三倍，电流可以达到稳定状态值的十倍以上。时间非常短，因此每单位时间的能量密度非常高。如果电容的工作电压过高，则此时施加到产品上的脉冲电压将远远超过产品的附加值，并且会降低。此类电路中钽电解电容的允许工作电压不得超过附加值的1/3。如果不共享电路的电路阻抗类型，它将降低50%。在环路阻抗最低的DC-DC电路中，它会减小。可能会发生瞬时短路或爆炸现象。在此类电路中减少使用多少电容必须考虑电路阻抗值的不均匀性，输入和输出功率的大小以及电路中存在的通信纹波值的不均匀性。电路阻抗的不均匀会增加电涌的幅度，可以确定开关转矩。内阻越低，波动应该越小。降额波动的大小不能一概而论。降额波动必须通过精确的可靠性计算来确定。

　　2、电路的峰值输出电流太大(合适的工作电压)

　　具有高频开关电源的钽电容在操作过程中可以安全承受的最大直流电涌I与等效串联电阻ESR和产品本身的标称电压UR具有以下数学关系;

　　I = UR / 1 + ESR

　　如果在峰值输出电流大的电路中使用高频，低电容的开关电源钽电容，则可能会因电流过载而烧毁产品。这是一个非常简短的理解。

　　3、钽电容等效串联电阻(ESR)较高，高频开关电源的等效串联电阻以及电路中较高的通信纹波引起的故障

　　如果在通信纹波过高的滤波电路中使用具有高频开关电源和高ESR的钽电容，则即使施加的电压远低于预期的降额，在加电时也会突然发生波动。击穿现象：此类问题背后的主要原因是电容的ESR和电路中的通信纹波非常不匹配。冷凝器是一种极性元件，通过交流纹波时会产生热量，以及不同外壳尺寸的产品也会产生热量，可以保持热量平衡的允许发热量是不同的。由于不同容量产品的ESR值相对不同，因此具有不同规格的高频开关电源的钽电容可以安全承受的通信纹波值也存在很大差异。电路中的电压超过了所使用电容可以确定的可以承受的通信纹波值，并且产品出现热击穿现象。如果电路中的通信纹波是安全的，则选择的高频开关电源是钽，电容的实际ESR值太高，并且产品会显示相同的现象。

　　通常，在滤波器和大功率充放电电路中，必须使用具有高频开关电源和最低ESR值的钽电容。关于由电路中过多的通信纹波引起的电容故障问题，许多电路设计人员都忽略了它的危害或知道它是不好的。仅简单确定电容的质量是一个问题。有很多这样的现象。

　　4、高频开关电源的钽电容的漏电流过大，导致绝缘强度不实用。

　　此问题通常是由于无法使用带有高频开关电源的钽电容的实际耐压引起的。如果电容长时间承受一定的场强并且介电层的绝缘电阻很低，则此时产品的实际漏电流会太高。对于泄漏电流较大的产品，实际的绝缘强度会下降。

　　此问题的另一个原因是，高频开关电源钽电容的泄漏电流规格过于宽松，导致某些公司无法生产电解钽电容，从而无法制造出高质量的高频开关电源钽电容。在正常室温下，泄漏电流太大。当在较高温度下工作时，泄漏电流呈指数增加，因此高温下的实际介电强度会波动并降低。当工作温度较高时，很容易出现击穿现象。

　　高温下泄漏电流的微小变化是所有电容制造商的最重要目标之一。因此，该目标对可靠性解决方案的影响是显而易见的。

　　实际上，如果您选择的钽电容的泄漏电流对于高频开关电源而言过高，则已经是浪费，并且在出现问题时变得不可避免。

　　5、带有高频开关电源的钽电容的生产过程要素引起的故障

　　许多用户通常只关注具有高频开关电源的钽电容的功能的选择和设计，而忽略了将带有高频开关电源的钽电容组件用于芯片的短暂问题。例子如下：

　　A：请勿使用主动放置，而应使用手工焊接。产品未预热。直接使用温度超过300度的电烙铁长时间加热电容，这会因过度的温度冲击而影响电容的功能并导致电容失效。

　　B：手工焊接不使用预热台加热，一旦在焊接过程中发生冷焊和弱焊，便会反复使用烙铁加热产品。

　　C：所用烙铁头的温度甚至可​​以达到500度。这可以很快焊接，但是非常简单，并导致芯片元件损坏

　　实际上，可以计算出用于SMD高频开关电源的钽电容的可靠性。但是，我们的许多用户的设计余地都很差，而且健壮性也很差。小系列测试很幸运。在生产过程中一直存在质量问题。此时，问题的原因通常被简单地传递给电容制造商，而忽略了设计的可靠性。对于许多用户而言，在使用钽电容和高频开关电源的情况下，无故障距离时间MTBF仍然存在。这是一个陌生的概念。许多用户对可靠性工程知识不多。过分强调数学测试和过失。结果，子电路的设计可靠性低于整个机器的设计可靠性。因此，在批量生产期间继续出现问题。一个概率问题，而不是一个简单的单一问题。实际上，当使用带有高频开关电源的钽电容时，有许多原因和现象简单地出现。不可能单独讨论它们。当出现新问题时，我们可以及时进行沟通。

　　二、如何识别假冒的AVX高频开关电源钽电容?

　　1、钽电解电容焊接脚的形状，AVX高频开关电源钽电容焊接脚的原正负极不同，正极为“凹”型，即负极为“终端”类型。

　　2、编织物上的印刷品，拆开货物后，透明编织物每隔25厘米用AVX进行印刷(直接在机器上印刷，凹版上没有颜色)，假编织物通常不印刷AVX。

　　3、SMD高频开关电源钽电容的体内压力含量。高频开关电源的钽电容主体印有两行，包括AVX LOGO标志，电容值，电压值和序列号。这四项信息至关重要。通常，如果不正确，那就是假货(最常见的情况是，机身左上角没有AVX徽标)。可以清楚地印刷用于高频开关电源的大规模封装的钽电容。 AVX的用于高频开关模式电源的钽电容太小，看不清。

　　4、SMD高频开关电源钽电容外壳压力的一致性和质量，从以上三点不能看出许多创新的AVX高频开关电源钽电容，这是假货，因为它是二手的原装产品，可能价格低电压乘积或低压乘积(较低的电压水平，例如，您的10V比16V)。从一开始就进行了抛光和印刷。在这一点上，必须通过外壳上印刷的颜色和一致性来判断。内容和格式与原始印刷品没有差异，但是没有原始设备和形状，因此细节上仍然存在详细差异。这些细节上的差异分为两个方面：一是美味。创新的颜色通常是深红色，具有不同的阴影，另一个是一致性。原始一致性非常好，印刷的字符方形且新颖。它将显得凌乱，并且在主体之间进行的比较将感觉像是打印了两种形状(由差的形状精度形成)。 -很难正确，迅速地评估这一点，这与个人经验有关。

　　5、检查规格：如果所需的规格与规格中列出的规格相同，则购买假冒产品的机会非常高。尽管规格书中未包含规格，但我不能说原始工厂100%未生产，但这至少意味着它不是常用的规格。代理商不需要库存(没有代理商会订购一些异地材料进行库存)。订购时，正常客户不能接受订购周期，最小订购量和预付款百分比。因此，我们认为，在选择型号时，客户需要选择标准产品，而选择非标准产品只会最终扼杀自己。

　　吉事励电子(苏州)有限公司专业致力于电力电子变换技术的研发和应用,专业生产变频电源、直流电源、交流负载、直流负载、回馈式电子负载、回馈式电网模拟器、电池模拟器、充电桩测试负载、光伏逆变器测试设备、新能源电机电控测试电源及自动化测试系统等产品制造及解决方案厂家，是国内电源行业与测试系统核心技术自动化的高新技术企业。

　　转载请注明来源：吉事励电子(苏州)有限公司http://www.jshlpower.com/