Există acum o alternativă la condensatoarele de tantal solid

În specificarea condensatorului ideal, majoritatea proiectanților ar începe cu o eficiență volumetrică ridicată și apoi ar lua în considerare pachetele miniaturizate și stabilitatea capacității pentru tensiunea, frecvența, temperatura și timpul aplicate.

În această listă de dorințe tehnice ar fi prezentă o rezistență scăzută echivalentă a seriei (ESR), funcționare fără zgomot, capacitate ridicată de manipulare a curentului de umplere și o speranță de viață de zeci de ani.

În timp ce solidul convențional, MnO₂ Condensatoarele de tantal îndeplinesc multe dintre aceste criterii, ultimele tantale polimerice oferă îmbunătățiri semnificative ale performanței.

Reținerea capacitanței este îmbunătățită la frecvențe mai mari de până la 500kHz, iar ESR este redusă până la 5mΩ. Tantalele polimerice sunt, de asemenea, evaluate la până la 75V și au ghiduri de relaxare mai relaxate.

Riscul inerent de aprindere sau fum în timpul unei defecțiuni de scurtcircuit a unui condensator solid de tantal a fost, de asemenea, eliminat cu modul de cedare benignă a tantalului polimericului.

Stabilitatea capacitanței

figura 1

Stabilitatea capacitanței obținută de condensatoarele de tantal polimer depășește cea a MLCC-urilor în timp, temperatură și tensiune. Deși MLCC-urile sunt susceptibile la îmbătrânire, tantalurile polimerice obțin o stabilitate pe termen lung pe o durată de viață operațională de 20 de ani. Această longevitate face, de asemenea, tantalele polimerice o alternativă viabilă la condensatoarele electrolitice din aluminiu, care pot fi uscate și pot necesita re-formarea după un termen de valabilitate de 2 ani sau mai puțin.

Lipsa unei modificări semnificative a capacitanței atunci când condensatorii de tantalum polimer funcționează la temperaturi de până la -55 ° C este un avantaj major față de condensatoarele care conțin un electrolit lichid. Cu toate acestea, limita lor superioară de temperatură de 125 ° C este mai mică decât cea a MnO₂ condensatoare care includ versiuni care pot funcționa la temperaturi de până la 200 ° C.

ESR mai scăzută pentru frecvență mai mare

O rezistență relativă la serie echivalentă (ESR) a fost întotdeauna o slăbiciune pentru MnO convențional₂ condensatoare care au de obicei ESR între 40 și 50mΩ. Rularea capacitanței experimentată de MnO₂ la frecvențe peste 10kHz, prin urmare, și-a limitat utilizarea în unele aplicații. În schimb, tehnologia polimerică poate reduce ESR până la 5mΩ, ceea ce asigură o capacitate utilă la frecvențe de până la 500kHz.

Volumul capacitanței față de frecvență

Tantalul nu este singura tehnologie condensatoare în care se folosește polimer pentru a spori stabilitatea. Pentru frecvențele care se apropie de 1 MHz, ESR 2mΩ obținut de condensatoarele din aluminiu polimer poate oferi o retenție de capacitate ușor mai mare, fără a adăuga complexitatea proiectării. Această ESR redusă trebuie totuși compensată cu capacitatea maximă mai mică a polimerului de aluminiu, care este de doar 50% până la 80% dintr-un tantal de polimeri din același pachet.

Pentru aplicațiile în care miniaturizarea este o prioritate, acest lucru ar putea fi critic. Dimensiunea minimă a carcasei oferită de un condensator din aluminiu polimeric este de 7343, comparativ cu 0805 pentru tantalul polimeric. Gama de tensiune a condensatoarelor din aluminiu polimer este de asemenea limitată la 35V, în timp ce tantalurile polimerice pot fi utilizate în aplicații de până la 75V.

Eliminarea constrângerilor etice

Selectarea condensatoarelor de tantal nu este întotdeauna limitată la performanțele electrice, dar poate fi, de asemenea, afectată de probleme etice și comerciale. O mare parte din minereul de tantal din lume este extras în Republica Democratică Congo (RDC), unde ani de conflict armat au văzut milițiile care folosesc tantalul și alte mine pentru a-și finanța activitățile în timp ce provocau abuzuri grave ale drepturilor omului.

Răspunsul mondial la acest lucru a fost introducerea legislației americane, cum ar fi Legea privind mineralele din conflictul din Congo din 2009 și o nouă lege a UE, anunțată în martie 2017, care va deveni efectivă în 2021. Ambele reglementări impun companiilor să asigure trasabilitatea necesară. pentru a se asigura că lanțurile lor de aprovizionare sunt libere de minerale în conflict.

Multe companii au decis că cea mai simplă strategie de conformitate ar fi evitarea oricăror schimburi comerciale cu RDC.

Prin adoptarea unei abordări mai radicale a eradicării mineralelor aflate în conflict din lanțul de aprovizionare, producătorul de condensatori Kemet, a răspuns în mod fundamental la problemele etice legate de aprovizionarea cu minereu de tantaliu. Lucrând în parteneriat cu o mină certificată fără conflicte în RDC, permite Kemet să se asigure că mina funcționează în conformitate cu coduri precum iTSCi și că veniturile sunt distribuite în mod echitabil minerilor și comunității locale.

Acest lucru nu numai că eliberează OEM-urile de constrângerile etice ale utilizării condensatoarelor de tantal, ci ajută la eliminarea riscului de aprovizionare, a instabilității prețurilor și a fluctuațiilor în timp.

Combinarea ESR scăzută cu tensiunea, stabilitatea și frecvența mai ridicate, pe lângă o aprovizionare mai stabilă și etică a minereului de tantal, înseamnă că proiectanții pot acum aplica beneficiile tehnologiei tantalului polimeric pe o gamă mai largă de aplicații.

Roger Tall lucrează pentru Charcroft