Опять предохранитель, или друое решение? Опции

[ValeriyM]

Суть такова, есть небольшое устройство, на несколько каналов, монтаж SMD. Каждый канал имеет свой стабилизатор на основе 78L06 и на входе каждого стабилизатора стоит свой кондер, танталовый на 10 мкф 16 в корпус С. Т.е. несколько кондеров в параллель. Но и это не все. Этот устройство ставиться в крейт. Куда одновременно могут вставляться до нескольких устройств таких же или других по функциональному назначению. Получается, что в целом, в параллель может стоять до нескольких десятков танталовых конденсаторов. Крейт питается от стабилизированного источника 12В. Когда собираем, прогоняем проблем нет. Годами у нас выставочные экземпляры стоят под питанием, все нипочем. Другое дело, когда изделие стоит на объекте. Онлайновские АБП не спасают от перепадов напряжений и др. проблем с сетью. В результате имеем за последний год 3 случая пробоя одного из конденсаторов. А т.к. они получаются по питанию в параллель, то при срабатывании защиты на блоке питания 12В все изделие останавливается.
Хуже того, мы пока заложники этой схемы – разработчик не я, досталось по наследству. Новые серии изделия исправлю, в последствии, но в производстве то целая серия. Я, конечно, предпринял определенные шаги, как-то заменил один из конденсаторов на 47 мкф 25 В, но уже корпус D, т.к. в корпусе С на это напряжение не нашли. Он на посадочное место с трудом, но становиться. И в место остальных кондеров в устройстве, поставил керамические по 1 мкф 100В в корпусе 2220. Для защиты от КЗ установил самовосстанавливающийся предохранитель. Но тут возникло но. Предохранитель не успевает сработать, защита БП срабатывает быстрее. Делать сейчас самопальную схему защиты от КЗ по питанию не вижу смысла, появится какая-то надставка над основной платой. На основной плате установить, нет места.
Хотелось бы найти что-то на подобии TBU-CA025-ХХХWH, но более доступное. Может, что другое. Или другое решение. Но надо вписаться в старую концепцию.

[Hoodwin]

Насколько я понимаю, в данном случае речь идет вовсе не о взрыве. Не могу припомнить, чтобы я когда-нибудь видел взорванный тантал. Взорванных алюминиевых - сколько угодно, закороченных наглухо танталов без малейших признаков повреждения - тоже много.
...
Не к разрушению, а к пробою и переходу в закороченное состояние.

Как Вы понимаете, если конденсатор по питанию переходит в закороченное состояние, то при отсутствии защиты в БП до взрыва ему недалеко. Еще они красиво взрываются, когда полярность путаешь.

Насколько я себе представляю, повышение рабочего напряжения сверх предела в любом приборе дает разрушение одним из двух способов:
1. Если прибор ток проводит, то увеличение напряжения ведет к увеличению тока и перегреву - тепловое разрушение.
2. Если прибор ток не проводит, то увеличение напряжения ведет к лавинному пробою диэлектрика, переносу проводящего материала в область изоляции и затем процесс становится похож на п.1.

Поэтому принципиально танталовый конденсатор от алюминиевого вряд ли отличается. Другое дело, каковы соотношения основных параметров.

Регулятор напряжения имеет ограничение макс. выходного тока. В силу этого, тантал на выходе регулятора не может быть заряжаем током, который бы превысил макс. ток регулятора, поэтому тантал ставить безопасно. Импульсные токи разряда протекают в основном через керамические конденсаторы, внутреннее сопротивление которых меньше, чем у тантала, и стоят они ближе к потребителю тока.

Так вот это и противоречит описанию процесса применения танталовых конденсаторов в Wiki.
1. Там написано, что импульсные токи (любые! - и заряда и разряда) ведут к перегреву конденсатора через ESR.
2. Большинство регуляторов имеют ограничение по току, но это верно для среднего тока, текущего через регулятор. Импульсные токи текут через конденсаторы по питанию, защитный ток КЗ регулятора раза в 2-3 выше предельного, и сработает он уже в условиях, когда должна работать тепловая защита. По-видимому, защита по току и сделана только для того, чтобы тепловая защита успевала сработать.
3. Керамические конденсаторы берут на себя импульсные токи сверхвысокой частоты, но все токи на себя они забрать не могут. Иначе совсем танталы (электролиты) были бы не нужны! Значительные и относительно медленные импульсные токи (100-1000 КГц) приходятся как раз на них.

Все равно непонятен механизм разрушения тантала большим током однократно. У конденсатора есть внутреннее сопротивление, которое ток ограничивает, есть еще индуктивность проводов платы, БП. Вероятно, на самом деле это не ток разрушает, а банальный пробой по перенапряжению. То есть, запас по напряжению нужен больше и все. Но есть танталы, которые имеют ESR чуть ли не ниже, чем керамика сопоставимой емкости. Правда их "доставаемость" и цена не являются их сильной стороной

Сообщение отредактировал Hoodwin - Sep 16 2011, 08:33

[=AK=]

Насколько я себе представляю, повышение рабочего напряжения сверх предела в любом приборе дает разрушение одним из двух способов:
...
Поэтому принципиально танталовый конденсатор от алюминиевого вряд ли отличается. Другое дело, каковы соотношения основных параметров.

Превышение рабочего напряжения - это, вообще говоря, не единственная проблема, а в контексте данного обсуждения она вообще не имеет никакого смысла. Насколько я понял описание ТС, конденсаторы стоят на выходе регулируемого БП, поэтому превышение напряжения они вообще не видят.

Соответственно, конденсаторы пробиваются от перегрузки по току. И в этом состоит принципиальная разница между танталовыми и алюминиевыми конденсаторами. Алюминиевые электролиты никогда не смогут быть пробиты одиночным импульсом тока. А танталовые, очевидно, могут, после чего они переходят в режим кз. И после этого, если хватает мощности источника, перегреваются и взрываются.

Соответственно, чтобы как-то решать эту проблему, созданы танталовые конденсаторы со встроенными предохранителями. А для алюминиевых я такого не встречал, очевидно, по той причине, что этой проблемы для них просто не существует.