Необходимость защиты электронных компонентов от вибраций
При работе любых устройств даже в штатном режиме возникают вибрации, которые негативно сказываются на отдельных особо чувствительных элементах схемы. Существуют разные способы защиты. Для механических частей достаточно установить специальные крепления с антивибрационными свойствами. Но с множеством маленьких частей электронных устройств все намного сложнее.
Всем известным примером может служить обычный автомобиль. Современные модели содержат много сложнейших электронных схем, которые выполняют важные задачи, например, система контроля гидроусилителя руля или тормозов, а также система «infotainment». Такие устройства находятся в самых разных местах транспортного средства и даже таких, которые подвергаются значительным механическим нагрузкам, например, в ходовой части подвески автомобиля.
Электрические автомобили все больше набирают популярность, основу всей работы такого транспорта составляют электронные устройства, в том числе обеспечивая безопасность и надёжную работу систем.
И эти примеры касаются только автомобильной промышленности, но применение их гораздо шире: в силовом промышленном оборудовании, генераторах энергии, медицинском и научном оборудовании.
Виброустойчивые конденсаторы Panasonic
Как самые маленькие детали, именно конденсаторы больше всего страдают от вибрации. Для некоторого оборудования, предназначенного для коммерческих целей, достаточно невысокой устойчивости к вибрации: ускорение до 100 м/с2, смещение до 1,5 мм при перепадах частоты от 10 до 55 Гц.
Но для сельскохозяйственной и строительной техники, а также уже упомянутых транспортных средств, необходим более высокий уровень виброустойчивости. Конструкция гибридных конденсаторов содержит твердый полимерный слой, жидкий электролит и традиционный алюминиевый катод.
Это служит залогом высокой проводимости и низкого ESR, как лучших характеристик полимерных конденсаторов, а с другой стороны высокие КПД и удельная емкость, от алюминиевых конденсаторов. По совокупности технических характеристик гибридные конденсаторы выходят на лидерские позиции в любых рейтингах для промышленной отрасли и отрасли автомобилестроения по низковольтным элементам.
Основные эксплуатационные характеристики: ESR с 11 мОм (немного больше полимерных, но во много раз меньше танталовых), минимальная связь емкости с температурой и напряжением, отсутствует DC bias эффект, точечная локализация пробоя самим конденсатором, отсутствие снижения емкости в течение срока эксплуатации.
Фирма Panasonic разработала специальные серии FK, FP, FT и TP (электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа) и ZA, ZC, ZE, ZK, ZKU и ZS (гибридных конденсаторов). Устройство этих конденсаторов отличается длительным сроком эксплуатации:
- 10000 часов при температурах до 105°C;
- 4000 часов при температурах до 125°C;
- 2000 часов при температурах до 145°C;
- 1000 часов при температурах до 150°C.
Также изделия способны выдерживать сильные вибрации, благодаря усиленным креплениям и усовершенствованным свойствам основы. Эти устройства способны выдерживать ускорения 294 м/с2 (30 g) смещение до 5 мм при перепадах частоты от 5 до 2000 Гц.
В результате двухчасового тестирования с соответствующими заявленными нагрузками конденсаторы не получили ни одного повреждения. Производитель гарантирует, что конденсаторы Panasonic соответствуют требованиям AEC-Q200.
Гибридная технология конденсаторов Panasonic и виброустойчивость
Для того, чтобы увеличить емкость конденсатора, приходится соединять параллельно несколько конденсаторов (AC/DC и DC/DC-преобразователи с высокой удельной мощностью, в контроллерах или инверторных двигателях). Это влечет за собой рост риска повреждения всей конструкции. Необходимо учитывать два дополнительных важных критерия качества конденсаторов, которые влияют на эффективный срок эксплуатации и производительность.
Первым является эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — высокое значение приводит к значительным перегрузкам, нагреву конденсатора, что провоцирует его закипание, испарение и взрыв, а бывает и обратная ситуация: конденсатор высыхает и его емкость существенно падает.
Второй, устойчивость к высоким токам пульсации — низкая устойчивость значительно сокращает срок жизни. Гибридные конденсаторы Panasonic имеют неоспоримые преимущества по указанным выше параметрам перед классическими алюминиевыми или полимерными конденсаторами. Взяв все лучшие характеристики от своих предшественников они:
- устойчивы к импульсам тока;
- высокая надежность;
- низкое собственное сопротивление;
- высокая емкость;
- низкий ток утечки.
Все перечисленное дает возможность создать качественные, эффективные и компактные конструкции, цена которых ниже аналогов. Способы повышения виброустойчивости пластин — это снижение размера и массы, а в данном случае конструкция может быть меньше и легче в 5 и более раз.
Продукция Panasonic доступна в широком ассортименте на складах ТМ Электроникс, для всех желающих на нашем сайте доступен каталог, в котором можно выбрать все необходимое.
