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[提问] 最初设计时就会避开钽电容,这是为什么呢?三大理由告诉你原因

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发表于 2023-2-20 10:10:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
关键词: 钽电容 , 电容 , 元器件
  100uF的钽电容与100uF的陶瓷电容的价格相差多少,你知道吗?
  10倍!钽电容的价格大概是陶瓷电容的10倍。
  1、钽电容成本较高
  如果电容容量需求在100uF以下,在耐压满足的前提下,我们现在绝大多数情况会选用陶瓷电容,而不用钽电容,就是因为钽电容贵。
  钽电容的主要材料是钽,这种金属是稀缺金属,全球已探明储量不多,因此价格很贵。所以钽电容价格也就很贵,一般只有对价格不敏感的高端产品才会使用。
  此外,钽电容不但贵,性能对比其他电容也没有绝对的优势。
  2、钽电容容量较小
  钽电容属于电解电容的一种,但相比于普通的电解电容,钽电容使用金属钽做介质,不像普通电解电容那样使用电解液,因此钽电容容量受到限制达不到很高,容量相对较小。
  因此,在体积允许的情况下,如果对电容容量要求高,多会选用铝电解电容。这里注意的一个点是,钽电容的电容量做不到特别大,但它的比容量却是非常高的,即单位体积内的电容量非常大。
  3、钽电容耐电压/电流能力较弱
  除了价格较贵、容量较小外,钽电容的耐电压及电流能力也较弱,只能用于一些电压和电流小的地方,像CPU插槽附近就不会看到钽电容的身影。
  由于钽电容耐过压能力不好,一般使用钽电容时会降额定电压40%,即10V耐压的钽电容,施加电容最大不超过6V。而且钽电容耐电流纹波不太行,很容易过热;若钽电容失效还极容易导致短路,把PCB烧穿,因此,单板电源入口和开关电源上一般不用钽电容。
  综上,由于价格和性能方面的原因,钽电容在一般应用场景下并没有太多绝对优势。在绝大多数情况下,铝电解电容和陶瓷电容搭配使用就足够了,如果要求更高些,还有高分子聚合物电容可选用。高分子聚合物电容的损耗极低,具有理想的高频低阻抗特性,所以被广泛应用于退耦、滤波等电路中,特别是在高频滤波电路中表现十分优秀。
  4、什么时候选用钽电容?
  既然钽电容这么多缺点,一般情况下又不选用它,那它存在的理由是什么呢?
  存在即合理。钽电容尽管在电容器中占比较低,使用的场景也不是特别广泛,但其具有自身非常鲜明的特点,在一些极端工作环境下,钽电容甚至是唯一的选择。
  温度范围要求比较宽的场景:钽电容由于内部没有电解液,很适合在高温下工作;钽电容在零下25度到125度均可正常工作,工作温度范围很宽。
  集成度比较高的场景:钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜与组成电容器的一端极结合成一个整体,不能单独存在。因此钽电容单位体积内具有非常高的工作电场强度,所具有的电容量特别大,即比容量特别高,因此特别适宜于小型化、集成度比较高的场景,比如用于铝电解电容占的面积比较大,陶瓷电容容量不够的情况。
  稳定性、精度要求特别高的场景:钽电容的容值的温度稳定性比较好。因此,在一些耦合、滤波的场景中,如果对相位和滤波的频率特性、容量精度都要求比较高时,会选用无极性的钽电容。比如高音质要求的音频电路设计。
  长寿命场景:钽电容具有自动修复或隔离氧化膜缺陷的特性,使氧化膜介质在任何时候都能得到强化和恢复,不会造成连续的累积损伤。这种独特自愈性能,保证了其长寿命和可靠性的优势。这一点,铝电解电容由于电解质干涸,寿命更短。
  其他特定场景:钽电容具有优良的性能,体积小且电容大,它在电力滤波器、交流旁路等方面几乎没有竞争对手。例如在大容量,但是需要低ESL的场景,我们就选用钽电容。
  结语:
  整体来看,钽电容虽然有贵、容量较小、耐电压性能不够好的缺点,但是相比电解电容,钽电容寿命更长,对极端温度的耐受性更好,体积上面也更容易做小;对比陶瓷电容,钽电容的电容值稳定,随温度和施加电压的变化不明显,工作温度范围更宽。因此,钽电容适用于储能、滤波等电路,大量用于高可靠电子设备。
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