电源故障对策:活用松下电容器实现稳定运行

发表时间:2021-08-03 10:52作者:欧朋洋电子

【导读】

当电路长时间运行时,您是否遇到过偶尔死机或重置的问题呢? 那可能是电源电压不稳定引起的。搭载CPU的设备电压瞬间下降也会发生故障。因此,在这里介绍一种使用电容器来达到电源稳定化和为电源的瞬间停止做准备的电路设计方法。


【电源稳定】

首先,要介绍的对策是导电性高分子电容器的活用。在许多情况下,请尝试使用导电性高分子电容器来解决问题。导电性高分子电容器是使用具有高导电性能的塑料制成的电容器,其特征在于等效串联电阻非常小(低ESR)。这样即使存储的电力瞬间释放,电压也不会大幅度下降,因此可以稳定地供给电力。松下电器机电拥有小尺寸,高可靠性,迎合客户应用需求的导电性高分子电容器产品。 另外,我们有为用户准备一款名为[特性查看器]的设计支援软件,可以根据图来选择最适的电容器。

如果您想了解更多关于导电性高分子电容器的信息,请参考下面的链接。


【防止电源瞬停止对策

接下来,针对瞬间(微秒级别)电源停止的问题,我们应该采取什么样的对策呢? 安全保存数据,CPU正常停止时的电力需要用电容器来维持。在系统消耗电力不大的情况下,单纯地增加电源部分的电容器数量,或使用高容值的电容器是一种简单而且高度可靠的对策。但是,在耗电量大的情况下,由于基板面积和成本等的限制,这可能是不现实的。在这种情况下,请考虑使用升压电路来增加存储在电容器中的能量。


存储在电容器中的能量与电压的平方成正比。也就是说,如果把电压提高2倍,就能储存4倍的能量。考虑到升压电路的效率,例如通过将额定电压为6.3 V的电容器换成额定电压为25 V的电容器,可以获得与将静电容量增加约15倍相同的效果。


那么,适合与升压电路组合以备瞬时停电使用的电容器是怎样的呢? 1表示各种电容器的特征。首先,因为薄膜电容器容值较小,所以不合适。另外,法拉电容不对应高电压,所以不合适。此外,由于电解液在铝电解电容器中逐渐气化并减少,随着时间的推移,电容器的容量也会降低,寿命也会缩短(1、2)。因此,它不适合用在需要高可靠性的瞬间停止对策中。陶瓷电容也不适合。原因如3所示,叠层陶瓷电容器受电压和温度的影响,存在容量降低的缺点。在本示例中, 由于施加15V的DC电压,静电容量减少了80%。此外,它在高温和低温时减少约10%。因此,我们认为以高容钽系列为中心的导电性高分子钽固体电解电容器(POSCAP)是比较合适的。


当您听到钽电解电容器时,经验丰富的工程师可能会担心起火事故,但是松下的POSCAP即使在过电压的情况下也能发挥自我修复功能,所以是安全的。请放心使用。



1 各种电容器的特征

条目

钽电解

层叠陶瓷

铝电

电气

薄膜

高容量

×

对应电压

×

DC偏压

×

温度特性

长寿命


◎: 非常好 ○:好 △:不太好 ×:差


  

1容器的劣化构


  

2电解电容器的寿命

 

3 层叠陶瓷电容器的容量取决于电压和温度


在企业级SSD中,使用了POSCAP以防止断电时数据丢失。以往,顾客在SSD中采用法拉电容和叠层陶瓷电容器,但由于SSD空间有限,所以采用了具有体积小、容量大等特点的POSCAP。


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