¿Qué tan rápido se autocuran los capacitores de tantalio? [cerrado]

Estoy resolviendo problemas de un diseño que utiliza una tapa SMD de tantalio de 47 µF y 20 V en un riel de 15 V CC.

Si bien las pautas de reducción de potencia que sigo dictan una reducción de voltaje del 50% para las tapas de tantalio, el diseño que estoy viendo se deslizó por las grietas y se aplican 15 V CC de manera continua.

¿Es posible que estas tapas de tantalio puedan cortocircuitarse debido a un sobrevoltaje y luego autocurarse, causando que el circuito en general funcione mal por un momento, pero luego de una inspección posterior parezca estar bien?

Estas tapas están a lo largo de los rieles de un circuito integrado de controlador de relé. Supuestamente se detectaron cierres de contactos de relés, pero no se registraron comandos del micro que resultaran en la activación de los relés.

Si las tapas de tantalio que se autorreparan son un posible culpable, ¿cuál es la escala de tiempo para el proceso de autocuración? No he podido encontrar ningún dato con respecto al tiempo de curación.

¿Autocuración de qué? ¿Qué te hace pensar que sería lastimado al 75% de su calificación? ¿Por qué crees que eso haría que se disparara un relé?
Pensé que las cápsulas de tantalio tienden a explotar violentamente, no a autocurarse.
He volado bastante y nunca he visto a uno sanar. Pero normalmente los reemplazo después de que la parte superior ha desaparecido. Nunca he probado a ver si se curan.
@immibis. También fallan por oxidación, lo que resulta en una caída del 99% en la capacitancia. Por lo general, una falla latente. Nunca he visto uno curarse a sí mismo. Si estaba mal, se reemplazaba.
Puede reducir la mayoría de los límites al 80% de su valor original, aunque debe tener en cuenta que la polarización de CC reducirá efectivamente la capacitancia. Tenga en cuenta también el voltaje inverso.
¿Por qué tendría tantalios grandes a través de la bobina del relé a un interruptor? Si solo está en Vcc, esto no activaría el relé. El encendido en el arranque podría estresar las tapas con un voltaje escalonado con un pico de corriente enorme y causar más estrés que el voltaje de circuito abierto a 3/4 del voltaje nominal ((según MIL-STD-883) El pico de corriente sería V+ /ESR , donde ESR incluye tapa e interruptor.
Los tantalios secos solo se autocuran si están en una fuente de alta impedancia. (El cortocircuito entre la pastilla de tantalio y el MnO2 provoca una oxidación local y convierte el MnO2 en MnO3, que es un aislante). En una fuente de baja impedancia, un cortocircuito dentro del dispositivo generalmente tendrá lo que curiosamente se denomina un evento de ignición .

Respuestas (2)

Supongo que estoy confundido por tu pregunta. Si estoy leyendo bien su pregunta, ha visto fallar los condensadores y se pregunta por qué fallaron y cuánto tiempo les llevará recuperarse.

Para responder el "por qué" de esta situación: si fallaron, no es por una sobretensión. Sí, no están lo suficientemente reducidos, pero aún deben soportar 15 V CC sin fallar de inmediato. Es muy probable que se deba a que sus 15 V CC no tienen limitación de corriente y el aumento de corriente provocó un cortocircuito. Este es un modo de falla común y peligroso de los tantalios.

En cuanto a la autocuración, en general , la autocuración debería ocurrir bastante rápido. Pero para que quede claro, solo sucederá durante el funcionamiento, ya que se basa en el calentamiento localizado debido a la corriente que pasa a través de la falla dieléctrica en el capacitor. Si solo dejas un tant sin energía, entonces nunca sanará.

Además, solo puede confiar en el autocalentamiento para reparar cortocircuitos leves/defectos dieléctricos a corrientes razonables. Si coloca una corriente no limitada de 15 V CC a través de un Tant sin circuito de arranque lento, obtendrá un modo de falla de cortocircuito debido al aumento de corriente y algo explotará mucho antes de que la tapa se repare por sí sola. Se debe confiar en la autocuración para corregir defectos de fabricación en el dieléctrico, no en cortocircuitos completos debido a un aumento de corriente.

Todo eso tiene perfecto sentido... excepto que las tapas son tapas de 20V...
@ Trevor_G Es posible que haya leído mal mi respuesta, eso no está en desacuerdo con ninguno de mis puntos.
Sí, es la línea "aún deben soportar 15 V CC sin fallar de inmediato" implica que eventualmente fallarán a 15 V ...
@Trevor_G Bueno, eventualmente fallarán. Los tantalios tienen una esperanza de vida terrible, especialmente a altas temperaturas. Hay una razón por la que están rebajados agresivamente; una reducción del 25% no superaría ninguna revisión de diseño. Sin embargo, ese no es el modo de falla que discuto en mi respuesta. El modo de falla al que me refiero es inmediato debido a la sobrecorriente inicial y es independiente del voltaje del riel. Le sugiero que investigue la corriente de sobretensión en tants para obtener una mejor explicación de la que puedo dar.
Sí, y dije que todo tiene perfecto sentido. El simple hecho de informarle su término de inmediato implica que podría fallar después de una o dos horas ... de todos modos, aparte de esa gran respuesta +1
Los tantalio que han pasado por reflujo no soportarán su voltaje nominal de una fuente de baja impedancia el 100 % del tiempo si han pasado por un perfil de reflujo estándar. De hecho, no soportarán el 50% de su tensión nominal. Esto se aplica a los tamaños de caja D y mayores.
@PeterSmith ¿Se puede solucionar esto aplicando una rampa lenta a través de una resistencia de 1K para el primer encendido?
Se recomienda @Demi 10k

Los tanques tienen un mecanismo de autocuración, pero es menos que perfecto. Reducirlos en 2:1 es lo suficientemente pequeño y ejecutarlos al 75% no es realmente una buena idea. En aplicaciones donde hay un pico de corriente de encendido grave, es mejor una reducción de 3:1.

IPC-9592B especifica el 60 % para equipos "normales" con una vida útil de 5 años y el 40 % para "vida extendida".
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