為滿足汽車應(yīng)用的苛刻性能和惡劣環(huán)境條件，組件制造商開發(fā)了專業(yè)級鉭電容器，以確保長期的電氣性能穩(wěn)定性。專業(yè)的鉭技術(shù)滿足了汽車行業(yè)對在電氣和機械應(yīng)力下保持高性能標準的堅固電容器的需求。已經(jīng)進行了技術(shù)改進，加強了電容器的結(jié)構(gòu)，并使其在各種應(yīng)用中具有更強大的性能。

與標準可靠性消費電子鉭相比，使用專業(yè)級鉭的主要好處包括：

· 專業(yè)鉭電容的化成比(電介質(zhì)電解生成電壓與額定電壓之比)大于3.0。這導(dǎo)致更厚和更高質(zhì)量的電介質(zhì)。

· 在設(shè)計和制造中都遵循保守的設(shè)計規(guī)則。應(yīng)用了嚴格的質(zhì)量控制限制并進行了額外的測試。對設(shè)備進行硬浪涌電流篩選，進行擴展電氣測試，并使用加速老化過程來實現(xiàn)和驗證穩(wěn)健性。

使用專業(yè)的鉭電容可提高可靠性(故障率 = 0.5%/1,000 小時)，并比標準鉭電容減少高達 75% 的漏電流。專業(yè)鉭電容器提供標準和低等效串聯(lián)電阻 (ESR) 選項，使其適用于發(fā)動機控制單元、防抱死制動系統(tǒng)、電機驅(qū)動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等應(yīng)用中的各種汽車控制電路、電子變速箱和輪胎壓力監(jiān)測傳感器。

超低 ESR 高性能鉭電容器

高性能、低 ESR 電容器將穩(wěn)健、可靠且經(jīng)過驗證的鉭技術(shù)與創(chuàng)新的多陽極結(jié)構(gòu)相結(jié)合。這些高性能鉭電容器采用多個并聯(lián)內(nèi)核，可將 ESR 水平降低至 18.23 mΩ 或 25 mΩ，具體取決于所選器件。這樣的 ESR 水平使專業(yè)鉭電容器能夠用于各種汽車應(yīng)用中的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，包括安全氣囊模塊、控制器局域網(wǎng)(CAN 總線)、電源模塊和發(fā)動機控制模塊。

高溫鉭電容器

標準鉭電容器技術(shù)的溫度范圍通常為 –55°C 至 +125°C?，F(xiàn)代汽車電子設(shè)備放置在發(fā)動機、前燈、變速箱或交流電路等熱源附近，必須在高達 150°C 甚至 175°C 的溫度下運行。這些鉭電容器的工作溫度范圍為 –55° 至 +175°C，滿足溫度要求，同時在 125°C(額定電壓的 78%，V r ) 高于消費級設(shè)備(通常為 V r的 66% )。類別電壓是考慮實際工作溫度時的最大工作電壓，為 175°C 時額定電壓的 50%。

堅固的氧化鈮

電容器 以氧化鈮粉末作為陽極主要材料的電容器，其點火能量比工廠標準電容器高出 200 倍。與鉭或鈮等純金屬材料相比，這種較高的點火能量與低得多的燃燒速率相結(jié)合。氧化鈮電容器在達到其類別電壓的溫度下不會燃燒。

典型的故障模式是電壓尖峰或高電流浪涌過載后的高電阻(通常為 20 至 200 kΩ)，這會導(dǎo)致泄漏電流增加和電容減小。然而，鈮氧化物電容器將繼續(xù)提供完整的電容和功能，并處理增加的功耗。

標準氧化鈮電容器的故障率僅為 0.5%/1,000 小時，而低 ESR 氧化鈮電容器的可靠性更高，故障率為 0.2%/1,000 小時。低 ESR 氧化鈮電容器適用于軌道電壓高達 8V 的應(yīng)用，例如車內(nèi)娛樂系統(tǒng)、座椅位置模塊和安全氣囊控制。

汽車電路中鉭和鈮氧化物電容器的應(yīng)用指南

為了正確設(shè)計鉭和鈮氧化物電容器，我們必須考慮電路的所有重要電氣和物理條件以及將使用它的設(shè)備。通常建立的第一個參數(shù)是電容值，它可以通過電源線的平滑比或最大電壓降來計算。

電容器的下一個選擇因素是直流應(yīng)用電壓。推薦電壓應(yīng)用降額的一般規(guī)則是所有鉭電容器為 50%，氧化鈮器件為 20%。因此，鉭電容器的推薦指南最高可達其額定電壓 (V r ) 的一半，而氧化電容最高可達 V r的 80% 。遵循這些指南作為防止意外電流浪涌和過壓情況的保護措施非常重要，這些情況經(jīng)常發(fā)生在汽車電路中。

對于初級輸出電路、具有過壓保護的電路和具有慢速上電模式的電路(軟啟動電路)，可以減小鉭電容器的降額裕度。在低功率 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出部分，20% 的降額是可以接受的。

應(yīng)用溫度范圍告訴我們選擇什么電容器系列，由最高工作溫度決定。請注意，在高于 85°C 的溫度下必須應(yīng)用額外的電壓溫度降額。電容器允許的最大直流電壓(取決于實際溫度)稱為類別電壓(額定電壓只是室溫 25°C 的一個目錄值)。

如果正常工作溫度永久超過 85°C，則應(yīng)用和溫度降額應(yīng)結(jié)合使用。例如，考慮電路中工作溫度為 125°C 的鉭電容器，預(yù)計會出現(xiàn)浪涌和電壓尖峰。應(yīng)用降額為 50%，(最大電壓為 V r的 50% );125°C(最壞情況)時的溫度降額為 33%(最大電壓可為 V r的 66% )。合并得出 0.5 x 0.66 = 0.33;這意味著，對于 125°C 的永久使用，電容器可以在最大額定電壓 V r的 33% 下使用。

浪涌電流和紋波電流

了解允許通過電容器的最大應(yīng)用浪涌電流(單峰)非常重要，以避免在上電或啟動時使電容器過載?？梢允褂秒娫吹膬?nèi)部電壓和與電容器串聯(lián)的所有設(shè)備的內(nèi)部電阻(包括其 ESR)來計算過載電流。

最大浪涌電流應(yīng)低于電容器的最大允許浪涌電流Ipmax = (1.1xV r )/ (0.45+ESR)。如果應(yīng)用電流太高，可以應(yīng)用額外的降額，并且 必須選擇更高的 V r電容器。

電容器的最大紋波電流取決于流過電容器的最大交流電流。紋波有兩個主要參數(shù)，有效值(rms，ACI rms，I r)和頻率(f)。紋波電流受限于由電容器的 ESR 產(chǎn)生的最大功耗 (P d )。外殼尺寸越大，允許的功耗越高;每個案例大小都有一個常數(shù)值。較低的 ESR 會導(dǎo)致消耗的功率更少，從而允許更高的紋波電流，根據(jù)：

P d = ESR × (I r ) 2

因此，對于需要高紋波電流和低 ESR 且外殼尺寸不是問題的應(yīng)用，多陽極器件是最佳選擇

工作頻率主要影響兩個參數(shù)：電容和 ESR。顯示在較高頻率時電容減小，而下圖顯示在較低頻率時 ESR 增加。應(yīng)考慮這兩種依賴關(guān)系，以確保足夠的電容和足夠低的 ESR 率，以滿足所需的紋波電流。

結(jié)論

以上列出的應(yīng)用指南的組合將導(dǎo)致正確的電容器選擇?；蛘撸绻仨殐?yōu)先考慮小型或低調(diào)應(yīng)用的外殼尺寸，則必須相應(yīng)地調(diào)整選擇過程。

有時，僅一個電容器是不夠的，因此可能需要兩個或更多器件。在這些情況下，建議僅組合使用相同的電容器類型。

并聯(lián)增加電容(倍增)并降低ESR(分壓);串聯(lián)會增加總允許直流電壓(乘以額定電壓)，但會降低電容(除以)并增加 ESR(乘以)。對于串聯(lián)連接，電容器應(yīng)與電阻分壓器并聯(lián)，其中分壓電阻器的電阻是使用電容器目錄值的直流泄漏電流的 10 倍計算得出的。