Kondensatory tantalowe polimerowe ciekawą alternatywą dla typowych kondensatorów tantalowych

Kondensatory tantalowe polimerowe ciekawą alternatywą dla typowych kondensatorów tantalowych
Pobierz PDF Download icon
Aby sprostać wymaganiom stawianym przez miniaturyzację urządzeń oraz przez przetwornice impulsowe, a w szczególności małej rezystancji wewnętrznej (ESR) i większej sprawności, polimerowe kondensatory tantalowe są stale ulepszane. Czy dzięki wprowadzeniu tych ulepszeń stały się prawdziwą alternatywą dla konwencjonalnych kondensatorów tantalowych?

Polimerowe kondensatory tantalowe różnią się od konwencjonalnych kondensatorów tantalowych wyłącznie od strony katody. Zamiast MnO2 (ditlenku manganu) stosuje się w nich polimer o bardzo dobrej przewodności (rysunek 1).

W przeciwieństwie do MnO2, ta warstwa polimeru nie zawiera tlenu, a tym samym zyskuje decydującą przewagę, ponieważ w najgorszym ze scenariuszy nie jest w stanie uwolnić tlenu, dzięki czemu ryzyko zapłonu przy przeciążeniu jest praktycznie wyeliminowane. W rezultacie polimerowe kondensatory tantalowe pozwalają na uzyskanie większej niezawodności.

Oprócz znacznie mniejszej rezystancji wewnętrznej (ESR), technologia ta pozwala również na uzyskanie podwyższonego napięcia znamionowego (aż do 125 V), co sprawia, że kondensatory tantalowe polimerowe bez trudu poradzą sobie w aplikacjach pracujących z napięciem do 100 V, a ze względu na dużą pojemność przy jednocześnie bardzo małych wymiarach można wykonać komponenty o bardzo dużej pojemności (do 1500 mF), stosując typowe, znormalizowane obudowy, co jest obecnie możliwe jedynie w kondensatorach ceramicznych. Dodatkowo zastosowanie polimerów eliminuje efekt piezoelektryczny i podatność na pękanie.

Długa żywotność

Kolejną przewagę polimerowych kondensatorów tantalowych stanowi ich żywotność – jest ona niemal nieograniczona. W przeciwieństwie do aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych składają się one wyłącznie z ciał stałych, które nie wysychają, dzięki czemu zachowują swoje właściwości przez cały okres eksploatacji.

W polimerowych kondensatorach tantalowych nie ma praktycznie żadnych ograniczeń żywotności wynikających ze stosowanej technologii, na trwałość samych kondensatorów będą miały wpływ następujące czynniki:

- temperatura otoczenia,
- rezystancja szeregowa,
- straty mocy występujące w kondensatorze.

Dzięki swoim parametrom niektóre z polimerowych kondensatorów tantalowych mają dopuszczenie AEC-Q200, dlatego nadają się również do stosowania w branży motoryzacyjnej.

Redukcja ceny i zajętości miejsca

Przy stosowaniu typowych kondensatorów elektrolitycznych lub tantalowych zwykle kilka z nich łączy się równolegle w celu zmniejszenia ESR. Polimerowe kondensatory tantalowe dają możliwość osiągnięcia pożądanej wartości już przy zastosowaniu tylko jednego komponentu. Dzięki temu i w zależności od wymaganych parametrów aplikacji można wykonać urządzenie o mniejszych wymiarach oraz zmniejszyć liczbę elementów wchodzących w jego skład.

tabeli 1 umieszczono przykładowe rozwiązanie, w którym trzy standardowe kondensatory tantalowe są połączone równolegle, co przy ESR=75 mOhm pojedynczego kondensatora, pozwala na uzyskanie wypadkowego, wynikającego z połączenia równoległego, ESR wynoszącego 25 mV. W tym przykładzie nawet pojedynczy polimerowy kondensator tantalowy może osiągnąć pożądaną wartość ESR. Oczywiście, takie działanie ma sens tylko wtedy, jeśli dla aplikacji jest krytyczne uzyskanie jak najmniejszej rezystancji ESR, co można uzyskać bez trudu, stosując polimerowe kondensatory tantalowe. Zakładając, że napięcie znamionowe wynosi 5 V, można użyć kondensatora polimerowego o napięciu znamionowym 6,3 V, ze względu na zapewnienie marginesu bezpieczeństwa w trakcie testów urządzenia.

Podsumowanie

Zastępując konwencjonalne kondensatory polimerowymi kondensatorami tantalowymi, można zmniejszyć nie tylko koszt produkcji, ale także wymiary urządzenia. Technologia polimerowa otwiera nowe możliwości producentom, którzy wewnątrz obudowy urządzenia mogą „upakować” więcej komponentów i zwiększać jego funkcjonalność. Aby w pełni wykorzystać zalety tej technologii, może być konieczne przeprojektowanie istniejących urządzeń. Dla oszacowania odpowiedniego potencjału optymalizacji należy każdy przypadek rozpatrywać indywidualnie.

Jürgen Geier
Field Application Engineer Ceramic Capacitors
Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH

 

Więcej informacji:

Rutronik Polska Sp. z o.o.
ul. Bojkowska 37, 44-101 Gliwice
tel. +48 324 612 000, faks +48 324 612 001
rutronik_pl@rutronik.com, www.rutronik.com

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
kwiecień 2018
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje czerwiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów