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

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.

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.

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

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

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 ?

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

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...

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.

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

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?

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.

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.

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

Выражение "хороший тон" у меня ассоциируется с бездумным пиханием всего, чего попало туда, куда не нужно. У меня есть знакомый, который этим увлекается. И потом делает такой умный вид

Я бы обязательно поставил эту керамику, если она продлит жизнь конденсаторам хотя бы на 10%. Но при этом должен быть более весомый довод чем "хороший тон". Вот когда после выхода шоттки идут резкие броски тока, то керамика однозначно их гасил и удлиняет жизнь соседнего электролита. В моей ситуации на входе нет никаких резких бросков. А пилообразный ток керамика не сгладит 100%. Может быть ещё какие-то тонкости в этом есть?

По поводу П-фильтра. Мне не важен уровень помех по питанию от этого DC-DC. Гораздо важнее КПД. У меня на дросселе CDRH127 выделяется где-то 2.5% потерь, примерно 1 ватт идёт в тепло. Не хочется создавать ещё один элемент схемы с большим тепловыделением. Девайс совсем не проветривается.

В длину много получается.
Скорее всего поставлю штук пять X7R сразу около синхронного выпрямителя, а после них LowESR. Или три X7R около выпрямителя, затем два LowESR, затем опять три X7R, а за ними выход на нагрузку. Кто-нибудь знает, смысл так делать есть? Или лучше все X7R ближе к выпрямителю?

Или лучше 4 LowESR и у каждого с обратной стороны платы между выводами керамика?

по поводу тантала: коротыш это после броска тока через него, и это не брак. не работают они нормально в таких цепях. Их нужно очень сильно с запасом по напряжению ставить. и не допускать больших бросков. По старению танталов ничего сказать не могу- нет еще такой статистики у меня. Керамику ставьте к электролитам обязательно. продлит жизнь намного в большинстве случаев. последнее предложения про 4 кондера- самое то.

А этот бросок долго ждать?
У меня схема на 6-ти танталах работает уже сутки непрерывно. За это время прошло 10000000000 (1е+10) бросков. Одинаковых бросков. Других там не предвидится, т.к. нагрузка постоянная 40 Вт, по сути линейная.

А при включении схемы? Когда они еще разряжены?

Вообще, DC-DC нагружен на 40Вт лампу. Там будет очень плавное включение. И Выключение. Но это всё фигня. Даже если сразу при включении держать скважность 50% (а больше там не предвидется), то броски тока/напряжения (на конденсаторах) там будут примерно такие же как и в рабочем режиме.

Если коротыш тантала не является браком - он должен появляться как-то системно и это можно вызывать преднамеренно во время испытаний. Вот хотелось бы понять насколько характеристики моего DC-DC "несовместимы" с танталами.

При температуре 60С срок жизни увеличивается в 20 раз? Серьёзно?

Каждые 3 из 4 китайских PC блоков питания, которые я ремонтировал, имели вспученные выходные электролиты именно Teapo. Тоже LowESR. На дешевых материнках на стабилизаторе у процессора также часто стоят Teapo, зачастую тоже пузатые. ИМХО лучше выработать иммунитет к ним...

Determining end-of-life, ESR, and lifetime calculations for electrolytic capacitors at higher temperatures

Я с того времени успел прочитать доку на них и передумал их ставить. Пока больше склоняюсь к танталам и керамике.

танталы однозначно, особенно, если требуется минусовая температура окр. среды.
например серия 593D фирмы Vishay - доставабельные, дешевые. У них же есть серии с ESR порядка 10мОм, но цены конечно космические, да и срок поставки...
"проживут мало. они очень не любят импульсные токи..."
2Flasher - соблюдайте предельно допустимые парметры, имейте запас по температуре и напряжению, тогда компоненты обеспечат заявленные характеристики

ну и конечно подкерамить и танталы надо

Вот ещё нашёл дешёвую керамику 1206 Y5V 22uF 50V. Если её набрать столько, чтобы пульсации были в норме (даже если ёмкость будет в 2 раза выше чем у танталов), сколько такая керамика проживёт? Вечно?

В ней хорошо то, что можно по 4 или более штук друг над другом запаять. Понимаю, что только ручками такое можно. Зато по 3.60 можно набрать керамики 30 штук на 100 рублей и боком все запаять

не красиво

Если будет работать 10 лет и более - оно того стоит, даже если запаять непросто. Всё-таки керамика этого типа (или вообще) стареет и выходит из строя при 0.1А импульсных токах и t до +80 ?

нету такой информации к сожалению. На танталы и электролиты довольно подробно расписано про применение в силовых цепях про эти не особо. Но я так подозреваю, что если не превышать температуру, Irms и напряжение, то он прослужит столько, сколько заявлено производителем )

вообще-то быстрее всего будет попробовать и керамику и тантал - увидете и разницу по пульсациям и по нагреву, тогда и выберете, что лучше конкретно в вашем случае

При понижении температуры на 10 градусов жизнь увеличивается в два раза: http://www.niccomp.com/help/techinfo/LoadLifeTables0604.pdf
PS. При частоте 125 кГц аллюминий дешевле керамики обойдется.

Грется не будет ни то, ни другое. Собственная температура девайса может доходить до 80, это я знаю заранее. По пульсациям на высоких температурах танталы могут показать лучшие результаты чем дешёвые Y5V. Одно неизвестно - сколько проживут. Это сейчас главный вопрос.

ммм проживут столько, сколько указывает производитель, при тех условиях, которые он указывает. Если ваши условия отличаются, можете рассчитать вот по такой методе - http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sec...,locale=en.html (внизу файл Reliability)

В телевизорах, а эти ус-ва работают очень долго, очень часто сдыхают электролиты в БП, поэтому можно смело сказать, чем меньше электролитов, тем лучше. Только танталы и керамика!!!!!!!!!!!!!!!!
Я тута манеха подумал и пришел к выводу, может лучше небольшей электролит на 125градусов сразу после выпрямителя, на повышенное напряжение и большей ток пульсаций, а уж после него танталы.

вот еще по долгожительству
Tantalum capacitors require proper derating in order to operate properly within a customer’s application. This has
been established for many years since the military acceptance of tantalum’s in the late 1950’s, which lead to
the establishing of standard life test procedures. That being, operation at rated voltage for 1000 h at + 85 °C using
a current limiting resistor of < 3 Ω in series. This “steady state” test procedure is still the industry standard today. “M”
level exponential failure rates were 1 % per 1000 h. Standard military and commercial product was designed to meet this
failure rate requirement. Now, low impedance circuitry (minimal current limiting resistance) requires better than M failure
rates. Thus, voltage derating greatly enhances reliability. As field failure rate data became available, mostly though
military studies, actual reliability calculations became possible. Hence, Mil-Std-217 was developed for capacitors of all
types. Derating of the applied voltage from the full rated voltage down to 50 % dropped field failure rates to approximately a
FIT of 5.
только где бы разжиться этим Mil-Std-217 ) У нас кстате ГОСТы должны иметься на эту тему то же

если подытожить, то хоитете долго - выкидывайте электролиты и ставьте керамику\танталы. Выберете элементы с соотвествующими запасами и не парьтесь, потому что сколько эту надежность ни считай, к реальности она имеет слабое отношение как правило.

Вот про это я тоже хотел сказать. "Телевизионный" подход предусматривает применение обычных, дешевых, не LowESR, кондеров, со значительным запасом по напряжению и емкости. Например для нагрузки 0.5А, 9В, поставить 2200мкФ*35В. И это работает очень долго. Несмотря на то, что питатели обратноходовые и в импульсе ток большой. Но если для той же нагрузки поставить 1000мкФ*25В, что в последнее время часто встречается, то долго такой кондер не проработает.

В нашей конторе уже 5 лет выпускаются блоки питания для устройтва с потреблением 5В, 0.3А. Там применен как раз "телевизионный" подход, 1 банка 2200мкФ*25В Chang на 105 градусов. Суммарная наработка первых блоков уже по 3 года непрерывно, и ничего там не вспучилось и не высохло. Теперь нужно уменьшить размеры блока и огромным банкам там не место. Приемлемо по цене сумели только найти JH серия CD287, 1000мкФ*25В, и они небольшого размера. Даташит прилепил внизу. Будут они нормально работать? У кого какие мнения?
Возможно вместо них сумеем достать Matsushita, но не LowESR. Но Matsushita что-то подозрительно дешевые, даже Jamicon и то дороже.

весь вопрос в температурных режимах. Если это 50С на корпусе электролита, то да действительно долго с 0.5 по напряжению, если это 70С, то уже не так уж и долго

Про электролиты я понять не могу кое-что. Говорят он сохнет. Разве нельзя при одинаковом размере конденсатора сделать меньшую ёмкость и "залить" туда больше электролита чтобы надольше хватило?! Нарасхват были бы такие конденсаторы, особенно если в 10 раз меньше ёмкость и в 10 раз дольше бы работали. Мечта для конструкторов импульсников

Электролит нужен в основном для пассивации проводящего слоя обкладок конденсатора. Чем тоньше обкладки, тем больше удельная емкость при тех же габаритах, но в то же время выше ESR и меньше допустимые токи перезаряда. Лишний электролит просто некуда поместить. Можно корпус делать более герметичным, но это очень небезопасно. В аварийном случае такой герметичный алюминий рванет как небольшая граната.
Габаритами как К50-1 и с винтом для крепления? ностальгия Разработчики конденсаторов вообще-то борются за компактность и низкую стоимость. Надежностью во времена СССР занимались. А сейчас при столь потребл@дском подходе к жизни надежность - дело десятое. Чем дешевле, тем лучше. Главное чтобы в течение гарантийного срока не поломалось. Кроме того, при больших габаритах опять же увеличивается ESR и индуктивность, снижается собственная резонансная частота электролитического конденсатора.

50C там обычно и не бывает.


Тогда вот вопрос: если кондер сам по себе греется, хоть немного, то это уже очень плохо?

ну что значит греется сам... какая разница кто его нагрел, собственный ток или сосед-транзистор )
ну так если температура корпуса конденсатора выше 50 не бывает так и парится по-моему не о чем...
я просто привык уже к постоянным требованиям +60-+85 окружающей. Как правило ИП небольшой мощности перегрев кондеров относительно окр. среды бывает порядка 10-15С, вот и получается, что например при +85С окружающей да же 105градусный электролит долго не протянет, он сохнет...

Я имею в виду вот что. Выход flyback 5V 1A. Поставим туда маленький поганенький китайский электролит 470u*25V*105C, для которого заявлен срок службы 1000ч. В этих условиях на макете он выше 50С не нагревается, но вспучивается после нескольких дней непрерывной работы. Когда производство в секторе бытовухи, там применяют кондеры подешевле и часто на них нет никакой информации. Вот я и предполагаю, что если кондер на ощупь греется, то ничего хорошего не будет, если не греется, то свои 1000ч отработает, а если повезет то и в 10 раз больше.

применяем 140 RTM на рабочей температуре 125, ничего работают.


Не, в производстве, да и по жизни на авось надеяться не стоит.

хз я привык все-таки иметь информацию о компонетах, которые применяю =)

Насчет высыхания. Ради интереса снимали мы емкости 12 мкФ 10 в со старых плат еще 286 компов.
Из 100 шт проверенных, после лет 20 как эксплуатации, так и хранения чуть не на улице - из примерно 100 штук испытанных емкость 11.5 мкф - имел 1(высох? допуск 10%), 15шт- 11.9 мкф , остальные - 11.8 мкФ. Герметичность хорошая...Надпись на корпусе - ELNA
А чтобы не взрывались, на крышке продавлен крест - по этим просечкам его и вскрывает, если что...
А может, этот крест несет двойную функцию - емкость конденсатора под охраной Господа... Хотите - смейтесь, но результат- выше.

Испытывали также (оттуда же, и еще с ХТ 86) с блоков питания емкости - результат тот же, за все время эксплуатации и хранения - в номинале .

Ставить их , конечно, никуда невозможно уже. Но высохшего или пробитого - не встретил ни разу.
Может соберу намагничивающую установку или конденсаторную сварку (для себя, конечно) при случае .
Та же история с емкостями со старых черно-белых мониторов, коих было разобрано немеряно - не одна сотня (ферриты не стареют ).



Резюме: нужно искать хорошего производителя, избегать подделок и поделок и не заморачиваццо...

PS Правда, знакомый продавец радиодеталей, глянув на те емкости вздохнул и сказал с уважением: ну конечно, это ж была еще чистая Япония... Сейчас так не делают, но варианты неплохие есть...

Так что наше желание успокоиться насчет качества емкостей осталось желанием...
А мы так обрадовались возможности лично собрать статистику по их отказу...

PPS ESR был примерно такой же, что и у аналогичных новых емкостей, иногда чуть выше, но незначительно.



C этого места, если можно, с подробностями.. Какой фирмы электролит?

Наверное это вполне совпадает и с моими наблюдениями, из опыта ремонта телевизоров в течение 10 лет. Конкретно если кондеры с хорошим запасом, и не фуфельные, то старения практически нет. Вернее старение не более чем если бы они лежали никуда не подключенные в комнате на полочке.
Никогда не видел сдохших емкостей, если по низковольтным выходам флая не менее 1500 мкФ на 0.5А тока и по напряжению запас в 2.5 раза, даже не с lowesr кондерами. Если это выполнено то кондеры сами по себе греются от силы на несколько градусов. На входе если 400 вольтовая банка с емкостью 2 мкф/Вт то у нее параметры вообще всегда как у новой.

Автору темы осмелюсь посоветовать: если на выходе форварда хотя бы 1000 мкф на ампер тока с 2-3 кратным запасом по напряжению, в данном случае 4 шт. 1000мкф на 50В, за 5 лет ничего заметного с ними вообще не произойдет. Само собой кондеры надо брендовые. Желательно перестраховаться взяв серию на 5000 ч. при 105Ц. Более конкретно наверное никто ничего не скажет, придется надеяться на крест - емкость под охраной Господа. И не парить себе мозги. Сегодня компоненты таковы что ни один инженер не может ручаться что за 10 лет хранения в заводской упаковке электролиты сами по себе не вспухнут


ИМХО емкость кондера однозначно мала, а запас по напряжению чрезмерный и пользы это уже не приносит. Должно быть 2200 х 16В. Практика применения не совсем совпадает с даташитом, по которому тут так оптимистично выбрали 470мкФ.

-------------------

Такое вот японско-американское фуфло можно купить оптом в одной довольно солидной фирме.

Сколько людей, столько и мнений. Верить не хочется никому В том смысле, что кто-то явно ошибается, а я не знаю кто Одни говорят (и в расчётах пульсаций это подразумевается) про алюминий, что ёмкость берётся в пределах нужных пульсаций (лишь бы нагрева из-за тока не было), а напряжение раз в 3-5 выше рабочего. Другие что 1000 мкф/А.

Я думаю, что правы все.
Если использовать обычные китайские поделки, а они не лучше того, что лет пятнадцать - двадцать назад делались в нашей стране, то рекомендации такие:
На частоте 50Гц - амплитуда пульсаций - 20-50% от мах. напряжения конденсатора.
На рабочей F - в F/50 раз меньше.

Т.е. как компромис - получите "напряжение раз в 3-5 выше рабочего" и "1000 мкф/А".
Лично я давно для частотных частей ставлю только керамику, а электролиты - только для подавления низкочастотных составляющих и только через дроссели.
Правда и рабочие частоты у меня 300-1000кГц.

Плюс есть смысл выбирать при прочих равных условиях те емкости, что имеют больший габарит (если есть куда ставить). Охлаждение лучше, фольга, вероятно, толще...
Но если выбирать между обычным и low esr - последний может быть и меньше раза в два при равном нагреве .

Общая рекомендация - набрать образцов разных, разломать и помедитировать над разобранными(желательно с микроскопом). Быстро станет понятно, кто чем отличается и кого не надо применять.
Всегда ломаем несколько штук при смене партии... Это же относится и к керамике (не smd)

Можно с этого места подробней? Что конкретно можно увидеть в микроскоп?