Как выбрать конденсаторы для выхода DC-DC, И как определить при этом их срок жизни? Опции

[GetSmart]

Имеется повышающий DC-DC 40 Вт 95% КПД. На входе 12В, на выходе 20В 2А причём всегда максимальный ток. Скважность ключевого транзистора ~50% при частоте 125 КГц. Таким образом на выходе появляются броски тока 4А, точнее от 3 до 5А. Как выбрать выходные конденсаторы? Цена имеет значение. Размер тоже, но по высоте (или если электролит, то можно лёжа) есть 20 мм. По площади на плате есть место 10 кв.см. Пока остановился на 8-ми танталах типоразмера D 22uF 35V. Почти не греются, градусов на 5. Что привлекло в танталах - их цена 3 рубля за штуку, итого 25 рублей за все. При этом восемь в ряд занимают мало места. Смотрел на керамику X7R и X5R - дороговато если ставить много штук. Ещё были варианты - электролит LowESR + керамика.

Проектируется устройство достаточно надёжное. Будет работать 50% времени и должно проработать не менее 5 лет. Но хотелось бы 10 Если кто знает как сделать очень долгоживущую схему (именно конденсаторы) - просветите, пожалуйста. Если обойдётся в 100 рублей и проработает 5 лет - будет очень хорошо.

Со своей стороны могу привести такую статистику:
БП на TOP243 имеет на выходном трансе обмотку 5 вольт 1А. Далее шоттка и LowESR 470uF 35V. Средний ток нагрузки по этим 5-ти вольтам = 0.5А. Конденсатор живёт в среднем 1..1.5 года работая не выключаясь. Совершенно неприемлемый для меня вариант.

Сообщение отредактировал GetSmart - Sep 6 2008, 14:13

[Flasher]

Имеется повышающий DC-DC 40 Вт 95% КПД. На входе 12В, на выходе 20В 2А причём всегда максимальный ток. Скважность ключевого транзистора ~50% при частоте 125 КГц. Таким образом на выходе появляются броски тока 4А, точнее от 3 до 5А. Как выбрать выходные конденсаторы? Цена имеет значение. Размер тоже, но по высоте (или если электролит, то можно лёжа) есть 20 мм. По площади на плате есть место 10 кв.см. Пока остановился на 8-ми танталах типоразмера D 22uF 35V. Почти не греются, градусов на 5. Что привлекло в танталах - их цена 3 рубля за штуку, итого 25 рублей за все. При этом восемь в ряд занимают мало места. Смотрел на керамику X7R и X5R - дороговато если ставить много штук. Ещё были варианты - электролит LowESR + керамика.

Проектируется устройство достаточно надёжное. Будет работать 50% времени и должно проработать не менее 5 лет. Но хотелось бы 10 Если кто знает как сделать очень долгоживущую схему (именно конденсаторы) - просветите, пожалуйста. Если обойдётся в 100 рублей и проработает 5 лет - будет очень хорошо.

Со своей стороны могу привести такую статистику:
БП на TOP243 имеет на выходном трансе обмотку 5 вольт 1А. Далее шоттка и LowESR 470uF 35V. Средний ток нагрузки по этим 5-ти вольтам = 0.5А. Конденсатор живёт в среднем 1..1.5 года работая не выключаясь. Совершенно неприемлемый для меня вариант.

По танталам будет хуже статистика. Несколько параллельных Low esr с двухкратным запасом по напряжению и шунтированные керамикой- спасут всю затею

[MrYuran]

Ещё конденсаторы, если их много, нужно правильно разводить. Если поставить их друг за другом на одну шину, наибольшая нагрузка будет на ближайший, потом по убывающей. Поэтому надо вести параллельные линии на каждый кондёр отдельно, желательно одинаковой длины.

[rezident]

Со своей стороны могу привести такую статистику:
БП на TOP243 имеет на выходном трансе обмотку 5 вольт 1А. Далее шоттка и LowESR 470uF 35V. Средний ток нагрузки по этим 5-ти вольтам = 0.5А. Конденсатор живёт в среднем 1..1.5 года работая не выключаясь. Совершенно неприемлемый для меня вариант.

Это всего лишь пример неудачной разработки, а не всеобъемлющая статистика. Ты не упоминаешь конкретных особенностей конструкции устройства, приводящих к столь небольшому сроку службы этого электролита.
Уточню лишь, что упоминаемое устройство собрано в герметичном корпусе без вентиляционных отверстий, а конденсатор имеет постоянный внешний перегрев не менее 25°C (за счет неудачного расположения в непосредственной близости выпрямительного диода) так, что рабочая температура конденсатора получается в районе 50-70°C.
А, да. Еще. Этот электролит не зашунтирован керамикой в непосредственной близости.

[Flasher]

Ещё конденсаторы, если их много, нужно правильно разводить. Если поставить их друг за другом на одну шину, наибольшая нагрузка будет на ближайший, потом по убывающей. Поэтому надо вести параллельные линии на каждый кондёр отдельно, желательно одинаковой длины.

правильно- это рядом, с толстыми дорожками и двукратным запасом по напряжению. Параллельно не нужно вести. Плюс температурный диапазон для работы обеспечить.

[GetSmart]

Ещё конденсаторы, если их много, нужно правильно разводить. Если поставить их друг за другом на одну шину, наибольшая нагрузка будет на ближайший, потом по убывающей. Поэтому надо вести параллельные линии на каждый кондёр отдельно, желательно одинаковой длины.

Да. Это я знаю. Так и расчитывал разводить плату. Главный вопрос при этом - сколько времени проживут 8 танталов при идеальной разводке? На худой конец могу и 16 поставить, но как вообще узнать срок жизни сейчас, а не через 5 лет

Сообщение отредактировал GetSmart - Sep 6 2008, 15:09

[Flasher]

проживут мало. они очень не любят импульсные токи...

[GetSmart]

проживут мало. они очень не любят импульсные токи...

А если поставить 12 штук? Получится по 0.25А на один тантал. Это тоже много? Могу ещё керамику X7R пару штук добавить.

Если можно, укажите "мало" - это сколько? И как танталы при этом старятся - теряют ёмкость или уменьшают рабочее напряжение как LowESR ?

Сообщение отредактировал GetSmart - Sep 6 2008, 16:03

[Flasher]

А если поставить 12 штук? Получится по 0.25А на один тантал. Это тоже много? Могу ещё керамику X7R пару штук добавить.

Если можно, укажите "мало" - это сколько?

это как повезет- может щас бабахнуть с КЗ, а может и через неделю, но никак и годах в серийном производстве речь не пойдет

[Bludger]

Во-первых, все таки определитесь со среднеквадратичным током через кондеры. Какая топология? Если флай, то при Ваших параметрах будет ампера три, если форвард - в зависимости от индактора.
В любом случае использование обычных Low-ESR люминиевых кондеров - никаких проблем. Только держать их температуру как можно дальше от предельной - у них с ростом температуры резко падает время жизни, они "сохнут". Для спокойствия поставьте брэндовые кондеры, у них есть и Long Life Time серии. В конце концов компутерные питатели работают годами при их невообразимой дешевизне, и том отстое что в них паяют...
С танталами проблем со временем жизни нет вообще. Но они очень не любят превышения напряжения на них, и предельно допустимое напряжение сильно падает с ростом температуры. Да и нормальный тантал (Low ESR) который достаточно дорог, порядка полубакса за корпус. Те, что за три рубля - они совсем для других применений К сожалению, в последнее время прям бедствие какое то - часто попадаются явно бракованные партии, через несколько часов работы некоторые кондеры уходят в коротыш, причем даже без токовой нагрузкки на них... Завод с снгятине открыли что ли...

[GetSmart]

Во-первых, все таки определитесь со среднеквадратичным током через кондеры. Какая топология? Если флай, то при Ваших параметрах будет ампера три, если форвард - в зависимости от индактора.

Примерная схема DC-DC нарисована внизу, только вместо шоттки - синхронный выпрямитель. Когда ключ выключается через выпрямитель идёт ток 5 А, за вычетом 2А идущих на нагрузку в выходные конденсаторы будет втекать 3А. В конце полупериода будет втекать 3-2 = 1А. Когда ключ включится из конденсаторов пойдёт постоянный вытекающий ток 2А в нагрузку.

С танталами проблем со временем жизни нет вообще. Но они очень не любят превышения напряжения на них, и предельно допустимое напряжение сильно падает с ростом температуры. Да и нормальный тантал (Low ESR) который достаточно дорог, порядка полубакса за корпус. Те, что за три рубля - они совсем для других применений

Это что значит? Если он непрерывно в течении первой недели идеально фильтрует выход и не греется, то он так проработает неограниченно долго что ли?

Сообщение отредактировал GetSmart - Sep 6 2008, 17:33

Эскизы прикрепленных изображений

 

[GetSmart]

Нашёл дешёвые LowESR (алюм). Стоят сущие копейки (рубль с копейками).
SC-35-100 Teapo 0811 Low ESR 105C (100uF 35V)
Думаю поставить штук 5 в параллель. Кто может подсказать хорошие (в смысле нормальные ли) это конденсаторы и сколько и какую керамику к ним приспособить? И как её размещать на плате лучше всего?

И ещё вопрос:
DC-DC будет потреблять со входа ток пилообразной формы от 3 до 5 А без каких-либо резких бросков. Если поставить на вход несколько LowESR (алюм) имеет ли смысл к ним ставить керамику?

Сообщение отредактировал GetSmart - Sep 6 2008, 19:32

[sup-sup]

Если конденсаторы 105C 5000h, то 10 лет (100000h) получится при их температуре до 60С. Например, вот этих http://www.niccomp.com/catalog/naczf.pdf 3-4 штуки хватит, если взять 68/100 uF на 63 V.

[Microwatt]

Нашёл дешёвые LowESR (алюм). Стоят сущие копейки (рубль с копейками).
SC-35-100 Teapo 0811 Low ESR 105C (100uF 35V)


И ещё вопрос:
DC-DC будет потреблять со входа ток пилообразной формы от 3 до 5 А без каких-либо резких бросков. Если поставить на вход несколько LowESR (алюм) имеет ли смысл к ним ставить керамику?

Возможно, Вы слишком усложняете себе жизнь.
Что бы Вы на входе не поставили, пульсации, выдаваемые преобразователем в цепь питания будут достаточно велики. Намного эффективнее было бы поставить два конденсатора и меж ними хоть небольшую индуктивность ( 3-10 мкГн). П-образный фильтр на входе DC-DC - хороший тон и емкость конденсаторов сэкономит в несколько раз.
Добавить керамику или хоть пленку ближе к дросселю - тоже весьма полезно.

[asdf]

Как выбрать выходные конденсаторы? Цена имеет значение. Размер тоже, но по высоте (или если электролит, то можно лёжа) есть 20 мм. По площади на плате есть место 10 кв.см. Пока остановился на 8-ми танталах типоразмера D 22uF 35V.

Проектируется устройство достаточно надёжное. Будет работать 50% времени и должно проработать не менее 5 лет. Но хотелось бы 10 Если кто знает как сделать очень долгоживущую схему (именно конденсаторы) - просветите, пожалуйста. Если обойдётся в 100 рублей и проработает 5 лет - будет очень хорошо.

В СМП 1210-X7R-10mk-35V - 17шт (эквивалентно по емкости 8-ми 22uF 35V) стоят 153р с ндс.