Высоковольтная керамика в импульсном режиме, Есть ограничения помимо очевидных? Опции

[wim]

Вопрос был по "dU/dt"

В диодно-емкостном умножителе напряжения нет никаких запредельных "dU/dt" - на конденсаторах там практически постоянное напряжение с небольшими пульсациями.
X7R вполне нормально работают в умножителе, если выбирать рабочее напряжение с запасом (раза в два) и не допускать перегрева.

[gte]

В диодно-емкостном умножителе напряжения нет никаких запредельных "dU/dt" - на конденсаторах там практически постоянное напряжение с небольшими пульсациями.
X7R вполне нормально работают в умножителе, если выбирать рабочее напряжение с запасом (раза в два) и не допускать перегрева.

Если не учитывать момент включения и момент перегрузок, то нет сильных пульсаций.
А если учитывать, то могут быть сильные токовые перегрузки и пульсации приличные.
А "dU/dt" будет, если подать на умножитель полное питание скачком.

[wim]

"dU/dt" будет, если подать на умножитель полное питание скачком.

Тогда бы он регулярно сгорал при включении питания. Он же сгорел при какой-то неведомой нам "нештатной" ситуации. Впрочем, КЗ выхода тоже может быть нештатной ситуацией.
А вообще, разработчику, который подает на конденсаторы питание скачком, лучше осваивать STM32 - это для здоровья полезнее.

[Myron]

Ведите дорожку от вывода компонента до пистона не прямо, а зигзугом, или под прямым углом.
Интегральные безножечные (LGA, BGA и пр.) датчики очень чувствительны к механическим напряжениям (натяжке после остывания). А такой способ разводки снимает их на порядок.
Это действительно годный опыт, о котором вряд ли можно где-то прочитать, но которым хочется поделиться.
ЗЫ. Если есть интерес - можно затеять тему по монтажу датчиков. Там ещё много чего...

Поясните, пожалуйчта, что есть "пистон" в вашем тексте. Можно привести фрагмент платы?
Все то, что отсутствует в интернете представляет интерес. Особенно материалы, требующие большого времени и больших трудозатрат.

[gte]

А вообще, разработчику, который подает на конденсаторы питание скачком, лучше осваивать STM32 - это для здоровья полезнее.

Это смотря где STM32 ставится

[AndreyVN]

Информация - только из практического опыта.
При переходе на бессвинцовку, были случаи, когда SMD компоненты после пайки становились колом. С отрывом металлизации от компонентов.
В моём микрокурятнике, были случаи аномального поведения датчиков от остаточных напряжений после пайки.
...skip...

А ведь X7R должен быть хорошим тензодатчиком, можно попытаться измерить механическое напряжение после пайки.

[novikovfb]

А ведь X7R должен быть хорошим тензодатчиком, можно попытаться измерить механическое напряжение после пайки.

это как? По изменению емкости до и после пайки? Но там еще температурная зависимость довольно замысловатая и не факт, что механическое напряжение просто сдвинет эту температурную зависимость, а не поменяет ей форму.

[AndreyVN]

это как? По изменению емкости до и после пайки? Но там еще температурная зависимость довольно замысловатая и не факт, что механическое напряжение просто сдвинет эту температурную зависимость, а не поменяет ей форму.

Зачем?!, При деформации на керамике будет висеть заряд (ЭДС). Проблем конечно не мало, усилитель заряда, калибровка... Я лишь хочу сказать, что теоретически - возможно.

[borodach]

а, ну вот уже объяснили выше
я процитирую

По типу используемого диэлектрика керамические конденсаторы можно поделить на два класса (таблица 3):
Класс 1 (Class 1) – конденсаторы с высокостабильным диэлектриком, имеющим высокую добротность, линейную температурную зависимость (диэлектрическая проницаемость εr меняется от 6 до 550). Примером таких конденсаторов являются NPO. Они применяются во времязадающих цепях и фильтрах, где основными требованиями являются низкие потери, высокая стабильность емкости и других параметров.
Класс 2 (Class 2) – конденсаторы с более высоким уровнем потерь и нелинейной зависимостью εr. Примером могут быть X7R, X5R и Y5V MLCC. Они используются как разделительные и блокировочные конденсаторы.

Электромеханический пробой. Данный тип пробоя характерен для конденсаторов 2 класса с полярным диэлектриком и не происходит в конденсаторах 1 класса. Диэлектрики керамических конденсаторов 2 класса имеют доменную структуру. При приложении внешнего напряжения происходит ориентация доменов. При этом происходит и некоторое увеличение геометрических размеров диэлектрика в направлении суммарного электрического поля. Если эти изменения происходят медленно, то возникающие миниатюрные механические напряжения разделены во времени и результирующее механическое напряжение не велико. Если же происходит быстрый рост напряжения dV/dt, то может произойти разрушение диэлектрика.

так что, если X7R на киловольтах трещит по швам, переходите на NP0

Сообщение отредактировал borodach - Jun 26 2018, 15:50

[Stanislav]

А ведь X7R должен быть хорошим тензодатчиком, можно попытаться измерить механическое напряжение после пайки.

МСМ, не очень хорошим.
Вопрос, однако, в том, каким образом его можно использовать в качестве датчика напряжений после пайки?

Поясните, пожалуйчта, что есть "пистон" в вашем тексте.

Переходное соединение/отверстие (ПС). Которое является "якорем" линейных напряжений.
Расположив "якорь" рядом с выводом, и соединив его короткой прямой толстой дорожкой, создаём предпосылку для оных.
А вот изломав тонкую выводную дорожку под углом 45-90гр, пустив хотя бы по 1мм там, и там, снизим их на порядок.

Можно привести фрагмент платы?

Можно, но не прямо сейчас.
Думаю, из написанного выше, и так почти всё понятно.

Все то, что отсутствует в интернете представляет интерес. Особенно материалы, требующие большого времени и больших трудозатрат.

Датчики (инерциальные, температуры, влажности, давления и т.д.) весьма чувствительны к внешним факторам, в числе коих - механические напряжения.
Повторюсь - для обсуждения их правильного монтажа требуется отдельная тема. Здесь о конденсаторах речь.
--------------------------------------------------

По теме - сильные напряжения даёт бессвинцовка, вследствие жёсткости паянного соединения. Особенно при нарушении рекомендованного профиля нагрева.
Эвтектика (ПОС-61) позволяет делать монтаж керамических конденсаторов любого размера без каких-либо ухищрений, при условии пайки воздухом с предварительным подогревом. Даже прямо на полигоны.

Зачем?!, При деформации на керамике будет висеть заряд (ЭДС). Проблем конечно не мало, усилитель заряда, калибровка... Я лишь хочу сказать, что теоретически - возможно.

Мсм - трудно осуществить практически.
Хотя бы потому, что к образованию заряда на обкладках приведут лишь изгибные напряжения. А они могут быть плохо коррелированы с линейными.
Далее - рассасывания заряда, ещё в процессе остывания, через утечки.
Потом, пьезоэффект в X7R количественно весьма мал.
Ну, и, наконец, Вы говорите об испытаниях в лабораторных условиях.
На практике, обязательно возникнут условия, отличные от таковых.

Хотя, сам подход, мсм, заслуживает внимания.

PS. Если треснуло, и Вы уверены, что от подводимой мощности - изучите все Derating факторы конкретного изделия. Порой, там обнаруживаются чудеса.
Также, 2 параллельно включенных конденсатора половинной ёмкости, за равную или меньшую цену, существенно устойчивее одного на требуемую ёмкость.

[Myron]

Переходное соединение/отверстие (ПС). Которое является "якорем" линейных напряжений.
Расположив "якорь" рядом с выводом, и соединив его короткой прямой толстой дорожкой, создаём предпосылку для оных.
А вот изломав тонкую выводную дорожку под углом 45-90гр, пустив хотя бы по 1мм там, и там, снизим их на порядок.

Понятно, спасибо.

Также, 2 параллельно включенных конденсатора половинной ёмкости, за равную или меньшую цену, существенно устойчивее одного на требуемую ёмкость.

Попавшись на пъезоэффекте, поменял керамические конденсаторы на такие же, но с почти "плавающими" (flexiterm) контактами. При моих требованиях на удары проблема ушла.

[Yuri7751]

так что, если X7R на киловольтах трещит по швам, переходите на NP0

На самом деле чаще всего проблема не в электромеханических причинах разрушения керамики, а в термомеханических - при пробоях по поверхности и локальном перегреве ( http://www.vishay.com/docs/45058/hvarc.pdf ). Поскольку автор пишет из глубокого подполья, остаётся только гадать. Поскольку 1кВ, очевидно покрытия\заливки не было.
А так X7R и более дешёвые керамики вполне успешно используются в высоковольтных конденсаторах всех ведущих производителей. Проблемы механических напряжений решаются обычно конструкцией выводов (polymer termination у Vishay Vitramon, S- и L- выводы в SM серии Kemet и т.д.).

[Stanislav]

Проблемы механических напряжений решаются обычно конструкцией выводов (polymer termination у Vishay Vitramon, S- и L- выводы в SM серии Kemet и т.д.).

Весьма ценное дополнение.
Сам читал про SMD керамику с "мягкими" выводами, но использовать пока не было нужды.

Попавшись на пъезоэффекте, поменял керамические конденсаторы на такие же, но с почти "плавающими" (flexiterm) контактами. При моих требованиях на удары проблема ушла.

В сигнальных цепях, что ли?
Если так, X7R там лучше вообще не применять, благо есть альтернативы.

[Myron]

В сигнальных цепях, что ли?
Если так, X7R там лучше вообще не применять, благо есть альтернативы.

Да. В аналоговых фильтрах. Для альтернатив не было места. Совсем.

[Stanislav]

Да. В аналоговых фильтрах. Для альтернатив не было места. Совсем.

Геометрического?
В X7R зависимость ёмкости от напряжения в полный рост встаёт, и выходной сигнал фильтра "обогащается" целым букетом нелинейных искажений.
Температурная зависимость ёмкости также сильно влияет на АЧХ/ФЧХ фильтра, особенно содержащего звенья с высокой добротностью.

--------
Для фильтров до 5 МГц предпочтительнее SMD плёнка.
У неё пьезоэффект не наблюдается совсем, и ТКЕ весьма мал.
Выше 5 МГц - NPO.
Тем, у кого хватает места.