Деградация танталовых конденсаторов Опции

[serj1979]

Добрый день.

Интересует собственно вопрос об изменении характеристик танталовых конденсаторов со временем (10 - 15 лет),
что за производитель определить затруднительно.
Конденсаторы установленные в цепях питания, условия эксплуатации в помещении (температура на конденсаторе от +20 до +50, возможны импульсные помехи).


Сталкивался ли кто с такой проблемой?
Что "поплывёт" в первую очередь: ёмкость, ESR, напряжение пробоя?

[magnum16]

Ток утечки увеличивается. Смотрите https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntr...20160001192.pdf , например.

[serj1979]

Ток утечки увеличивается. Смотрите https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntr...20160001192.pdf , например.

Да, то что нужно, спасибо.

[juvf]

Сталкивался ли кто с такой проблемой?

Сталкивались. Тантал - это красиво современно, малогабаритно, эсэмдэшно....

год 2010
опыт1: На предприятии заложили в изделие тантал (в питание 24В конденсатор на 35В). после сборки плат около 10% плат не запустилось. кз в тантале. заменили неисправные, запустили платы. Со временем тантал коротил, и выгорал. Бывало что изделие проработает неделю до КЗ в тантале, бывало месяц, бывало дольше. Иной раз от перегрева плавился припой, тантал под действием силы тяжести отваливался и аппаратура восстанавливала работу. (мы его назвали "самовыпаювающися конденсатор", удобно так-то, при выходе из строя, конденсатор сам выпаивался). Заменили тантал на другую партию. Ситуация улучшилась, но не всё равно были отказы. Заменили производителя - всё равно выскакивала подобная проблема. Это опыт в большом комплексе... порядка 10 плат в изделии, на каждой плате от 10-30 конденсаторов. Было запущено 7 опытных образцов и в них все эти проблемы обнаружились и решались. Параллельно, в других подобных изделиях были такие же проблемы.
В следующих изделиях НИКАКОГО ТАНТАЛА!!! Перешли на алюминиевые бочонки в смд корпусах. Больше проблем таких не было.

год 2017
опыт2: опираясь на опыт1 в разработку воткнул алюминий... заказчик потребовал тантал, ибо тантал - это красиво современно, малогабаритно, эсэмдэшно.... Мои доводы его не убедили. Тантал - так тантал. в цепь питания 3В был установлен T491B107K006AT (6.3В). Первая партия плат 5 шт. в каждой плате по 1 конденсатору. 2 платы кз по питания. ТАНТАЛ!!! из 3-х оставшихся... в течении нескольких часов одна плата перестала работать. Тантал почернел, опять кз!!!. Заказчиком было принято решение отказаться от тантала.

я не знаю как меняются хар-ки танталовых конденсаторов со временем (10 - 15 лет), но я понял, что тантал это не надежно и в дальнейшие разработки его не закладываю. Может когда-нибудь танталовые конденсаторы доведут до ума, но на сегодня - ни ни!!!

ps Танталовые конденсаторы были установленные в цепях питания, условия эксплуатации в помещении (температура на конденсаторе от +20 до +50)

[monty]

Вот интересно - а еще у кого нибудь подобное (наличие такого кол-ва брака, адский разогрев и т.п.) происходило с танталом? У меня - ни разу (почти за 20 лет). Где покупали кон-ры?

[serj1979]

я не знаю как меняются хар-ки танталовых конденсаторов со временем (10 - 15 лет), но я понял, что тантал это не надежно и в дальнейшие разработки его не закладываю. Может когда-нибудь танталовые конденсаторы доведут до ума, но на сегодня - ни ни!!!
ps Танталовые конденсаторы были установленные в цепях питания, условия эксплуатации в помещении (температура на конденсаторе от +20 до +50)

Читал про такие фокусы с танталом, но в моей практике (сравнительно небольшой правда) такого не случалось, вернее как.
Было КЗ если перепутать полярность тогда да чернеет, дым в общем всё как "в кино"....
Но чтоб вот так, дважды "в одну воронку", может быть пульсации по питанию какие страшные, условия хранения, партии - "хреновые"...

[Corvus]

Были проблемы с поддельными танталами. Именно КЗ по питанию после монтажа, ещё до включения.
При покупке у крупных продавцов никаких проблем не было. Некоторые устройства работают уже по 10 лет 24/7.

[SSerge]

Сталкивались. Тантал - это красиво современно, малогабаритно, эсэмдэшно....

год 2010
.........................................
ps Танталовые конденсаторы были установленные в цепях питания, условия эксплуатации в помещении (температура на конденсаторе от +20 до +50)

Танталы плохо переносят большие импульсы тока, гораздо хуже чем алюминиевые.
При подключении к источнику напряжения с низким внутренним сопротивлением (например, литиевые аккумуляторы) импульс зарядного тока может вызвать пробой конденсатора с последующим разогревом и воспламенением.

В ТУ или в рекомендациях по применению эта информация должна быть.
В даташитах и апнотах пишут, но поскольку хвастаться тут нечем, то пишут мелко-мелко. );

PS. ---- удалено самоцензурой ----
Добавлено:
PPS. Нашлось обсуждение похожей проблемы: https://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry960458

[_4afc_]

год 2017
опыт2: опираясь на опыт1 в разработку воткнул алюминий... заказчик потребовал тантал, ибо тантал - это красиво современно, малогабаритно, эсэмдэшно.... Мои доводы его не убедили. Тантал - так тантал. в цепь питания 3В был установлен T491B107K006AT (6.3В). Первая партия плат 5 шт. в каждой плате по 1 конденсатору. 2 платы кз по питания. ТАНТАЛ!!! из 3-х оставшихся... в течении нескольких часов одна плата перестала работать. Тантал почернел, опять кз!!!. Заказчиком было принято решение отказаться от тантала.
ps Танталовые конденсаторы были установленные в цепях питания, условия эксплуатации в помещении (температура на конденсаторе от +20 до +50)

USB источник питания на 12В: Нагрузка индуктивная, импульсная 50Гц 5%-0.05А 95% до 0.70А.

Входной ток по 5В ограничен самовостанавливающимся предохранителем на 1А.
Повышающий преобразователь включается с задержкой.

При потреблении более 0.80А от 5В скважность снижается с 95% до 30% программно на некторое время..

TPME470K010R0023 470мкФ 10В стоит до повышающего ИП.
T510E107K025ATE050 100мкФ 25В стоит после повышающего ИП.

Ни один ни разу не вылетел за 4года, правда паял сам. Поставщик digikey.
А вот самовостанавливающиеся предохранители и DC/DC - иногда после жёстких запросов нагрузки - приходилось менять.

[MrYuran]

Вот интересно - а еще у кого нибудь подобное (наличие такого кол-ва брака, адский разогрев и т.п.) происходило с танталом? У меня - ни разу (почти за 20 лет). Где покупали кон-ры?

Было. В цепи 15В оказались танталы на 16В. Спустя лет 10 заметили.
Второй раз заметили быстрее, потому как они оказались по питанию 24В. Поменяли не глядя на смд, вот и огребли.
Других проблем, окромя обратной запайки, вроде не наблюдали.

[mantech]

Вот интересно - а еще у кого нибудь подобное (наличие такого кол-ва брака, адский разогрев и т.п.) происходило с танталом? У меня - ни разу (почти за 20 лет). Где покупали кон-ры?

Пару раз бабахали, наверно из-за кз. В последствии перешли на керамику того же габарита, пока все норм.

[Baser]

В последствии перешли на керамику того же габарита, пока все норм.

А у нас с китайскими нонаме керамическими блокировочными конденсаторами 0.1-1.0 мкф были проблемы.
Со временем некоторые начинают проводить, причем многие до КЗ.
С танталовыми конд. проблем не было. Но на входы источников мы их не ставим

[mantech]

А у нас с китайскими нонаме керамическими блокировочными конденсаторами 0.1-1.0 мкф были проблемы.
Со временем некоторые начинают проводить, причем многие до КЗ.
С танталовыми конд. проблем не было. Но на входы источников мы их не ставим

Мы всегда брали yageo и samsung проблем не было

[GefarD]

Из 5000 изделий в каждом по 20 конденсаторов только 2 попадались с кз на этапе испытаний. Но они с хорошим запасом на 16В при напряжении 5В

[Corvus]

Но на входы источников мы их не ставим

Ну и зря. Производители инструментов из штата Техас настоятельно рекомендуют:

[GefarD]

А как тантал к пульсациям относится? Если ставить после диодного моста?

[segment]

Присоединюсь к вопросу. Если стоят танталы на входе из-за габаритных и ESR соображений, то как обезопасить их от initial/inrush стартового тока заряда при включении питания устройства? Видел рекомендации по установке 1Ом или 3Ом на каждый 1V напряжения, что довольно велико для больших рабочих токов.

[Den64]

PTC термистор

[Corvus]

К пульсациям относятся плохо. Выше об этом уже написали. Собственно, это и есть главный критерий применимости. А не вход/выход источника.
Немного о способах борьбы во вложении. Но после диодного моста лучше просто не ставить.

Прикрепленные файлы

 1545_teverovsky_derating_of_surge_currents_for_tantalum_capacitors.pdf ( 2.61 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 111

 

[GefarD]

Есть устройство которое питается от бортовой сети кунга, а это 1кВт трансформатор и пару конденсаторов. Пульсации при ХХ 300 мВ, а напряжение 29В.
Что то вспомнил что были выходы из строя устроиств которые питаются от бортовой сети. Но там по входу ставили резисторы они и сгорали( в прямом смысле)

А индуктивность не спасет положение в момент включения, токи не большие порядка 200мА?

Сообщение отредактировал GefarD - Mar 5 2018, 19:52

[juvf]

как обезопасить их от initial/inrush стартового тока заряда при включении питания устройства?

Ставте ключ. Плата питается от 24V. На входе стоит ключ для плавного нарастания напряжения. На осциллографе видно плавное нарастание напряжения на С165. Но всё равно тантал горит. Далее идут импульсники DC/DC, на выходе импульсников тоже в некоторых цепях тантал. Горит тантал везде - и до дросселей, и после, и после dc/dc. Токи питания наверно импульсные.... это питание ПЛИС, МК, ОУ.... силовых нагрузок нет, напряжение +24V_Op стабильно +24. Также после dc/dc стабильное напряжение 3.3/2.5/1.2В. На схеме тантал 33 мкФ 35 В. Попробовали заменить на 50В - ещё хуже стало процент выхода из строя ещё больше стал. Причем, пообщался с монтажниками и регулировщиками.... у тантала КЗ до подачи питания. После подачи питания в течении нескольких часов ещё часть танталов кз дают.

на другой плате.... питание от батарейки/БП 3,8В. dc/dc нет, стоит линейка. Потребление импульсное... то 1 мкА, то 120 мА. Нарастание тока плавное (причем все время 1 мкА, изредка 120 мА). Та же история.... до подачи питания кз на тантале. После в течении некоторого времени выгорел.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Vasily_]

Попробовали заменить на 50В - ещё хуже стало процент выхода из строя ещё больше стал.

А не пробовали поставить нормальные танталы, не с алиэкспрес.

[_4afc_]

К пульсациям относятся плохо. Выше об этом уже написали. Собственно, это и есть главный критерий применимости. А не вход/выход источника.
Немного о способах борьбы во вложении. Но после диодного моста лучше просто не ставить.

Вопрос: достаточно ограничивать ток заряда или ток разряда нужно тоже ограничивать?

[vladec]

PTC термистор

Наверное все таки NTC термистор.

[juvf]

А не пробовали поставить нормальные танталы, не с алиэкспрес.

Предприятие большое. Свой завод, своя паяльная линия... в другом городе ещё запустили линию. Есть отдельный отдел работающий с комплектацией. Я не знаю где они закупаются, но точно не на али. Снабжение знает про проблемы с танталом.

Заменили тантал на другую партию. Ситуация улучшилась, но не всё равно были отказы. Заменили производителя - всё равно выскакивала подобная проблема. Это опыт в большом комплексе...

[Хвост Слона]

Интересная проблема.... Похоже, есть какой то неучтенный фактор в надежности тантала. Я произвел около 800 изделий, в каждом по 2 тантала 47 мкф * 6.3 вольта в цепи +3.3 вольта после LDO. За 3 года ни одного выхода из строя. Конденсаторы находятся под напряжением постоянно. Может на надежность влияют зарядные и разрядные токи?

[Corvus]

Может на надежность влияют зарядные и разрядные токи?

Разумеется. Об этом за 2 страницы темы уже трижды написали. Кроме того, танталовые конденсаторы Но у juvf какой-то странный случай, что танталы пробиваются накоротко ещё на этапе монтажа. Или напряжением "прозвонки" мультиметра.

[juvf]

у juvf какой-то странный случай, что танталы пробиваются накоротко ещё на этапе монтажа.

Не на этапе монтажа, а после монтажа. Вы сами писали

Именно КЗ по питанию после монтажа, ещё до включения.

У нас так же. По поводу поддельные или нет - я не знаю от куда тантал.

[GefarD]

А танталовые тоже разные же бывают?
Например отечественные к52 и к53 серия.

[Хвост Слона]

М. б. выбросы отрицательного напряжения на катушках фильтров питания?

[HardEgor]

Предприятие большое. Свой завод, своя паяльная линия... в другом городе ещё запустили линию. Есть отдельный отдел работающий с комплектацией. Я не знаю где они закупаются, но точно не на али. Снабжение знает про проблемы с танталом.

Могут быть проблемы при автоматическом монтаже и пайке, танталы не любят перегрев, также как и перенапряжения.

[GefarD]

А обьемнопористый кто то применял? Лучше они чем оксиднополупроводниковые?
Запас по напряжению у них выше.

[bloody-wolf]

Digikey тоже не панацея, танталы 6V3 100uF (vishay) после пайки частично треснувшими оказались, но заметили, как водится, не сразу, а когда они с огоньком стали выпрыгивать из платы =), потом конечно поменяли на всех платах ручками, на KEMET и все стало хорошо.

Вообще говоря, я заприметил, что Vishay стали делать существенно хуже танталы, чем тот же KEMET или AVX. В целом проблем с танталами на наших платах, а это тысячи штук за все время - не наблюдалось. правда и ставим мы с минимальным ESR, по возможности, и с запасом по напряжению 2-3 раза не меньше, т.е. цепи 0V8..1V0 ставим 4V0/6V3, в 1V8..2V5..3V3 - ставим 6V3, в 5V0..12V0 ставим 25V, всё, что выше 16V - исключительно керамика/алюмин.

по поводу токов, ставим и чистый тантал и тантал-полимер с ESR существенно меньше 100мОм, цепи всякие разные, начиная от обычного питания STM32 до питания ядра ПЛИС с импульсным потреблением в десятки ампер (сам источник ядра например 1V 50А), само собой надо понимать, что в ядро обычный тантал ну никак не поставишь, ставим тант-полимер.

В целом проблем с устройствами по причине именно конденсаторов танталовых - на объектах возникало чуть реже, чем никогда.

Ах да, еще не мало важный аспект - температура, т.к. если тантал нагрет суммарно с окр.средой до +55гр.ц. то его параметры, особенно RATED VOLTAGE можно смело /2, на это так же указывают множество аппнотов у кемета, авх и вишай. На наших устройствах потому минимум 2 кратный запас по напряжению и делается, что работают они в районе 60-70гр.ц.

[juvf]

танталы 6V3 100uF (vishay) после пайки частично треснувшими оказались,

Паяли линией или ручками? Термопрофиль у тантала до 240...260°С. Обычно паяльник 350. Вы когда ручками тантал паяете какая температура паяльника (или жала паяльника)?

[GefarD]

А есть вариант что производители специально могут закладывать тантал, что бы запланировать выход из строя приборов?

[SSerge]

А есть вариант что производители специально могут закладывать тантал, что бы запланировать выход из строя приборов?

Для этого алюминий больше подходит, у современных электролитов срок службы, особенно при повышенной температуре, можно достаточно точно предсказать.

[GefarD]

Но тут возможен выход устройства без возможности его ремонта