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COMPONENTS
CAPACITOR
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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
Condensatori per applicazioni
critiche: progettati per resistere
I
ndipendentemente dal contesto di utilizzo,
a casa, al lavoro, in automobile o addirit-
tura in ambito militare, gli utilizzatori di
apparati elettronici si aspettano normalmente
un’affidabilità assoluta grazie a una tecnolo-
gia che idealmente risulta del tutto invisibile o
trasparente. Numerosi aspetti dei componenti
elettronici odierni stanno evolvendo per rag-
giungere questo obiettivo, dagli avanzati processi di fabbrica-
zione dei dispositivi con lunghezze minime nanometriche e dal
packaging a livello di chip, fino ai miglioramenti nei dispositivi
stessi come i condensatori.
I più recenti approcci di progettazione dei condensatori e i me-
todi di screening garantiscono che i dispositivi funzionanti in si-
stemi critici. quali autovetture, impianti di illuminazione stradale,
sistemi avionici radar e di guida dei missili, possano soddisfare
le numerose e variegate richieste – tutte ugualmente severe –
che si possono manifestare in qualsiasi momento della vita del
componente.
Condensatori costantemente in funzione
Gli alimentatori di sistemi come le luci stradali o le centraline
automobilistiche sono soggetti al funzionamento prolungato per
periodi di dieci anni o più. In alcune applicazioni di illuminazio-
ne stradale ad esempio, si richiede un periodo di funzionamento
di vent’anni o più. Il tempo di vita dei condensatori elettrolitici
(LOP) può costituire il fattore principale che limita il tempo di
vita del sistema.
Il termine della vita operativa (End of Life, EOL) di un conden-
satore può essere definito in termini di variazione dei suoi pa-
rametri quali la capacità, che si riduce, il fattore di dissipazione
(tan
b
) e la resistenza serie equivalente (ESR), che aumentano, o
una corrente di perdita (IL) eccessiva rispetto al valore iniziale
(IRL). Quest’ultimo valore può variare notevol-
mente tra i vari produttori. Alcuni fabbricanti
indicano un valore di ESR raggiunto a fine vita,
mentre altri indicano una sua variazione per-
centuale.
I condensatori elettrolitici spesso mostrano
un aumento quasi lineare dell’ESR nel tempo.
Tuttavia possono essere progettati per avere
un ESR più stabile. Con un ESR più stabile, è accettabile che il
progetto sia dimensionato sul 130% di incremento rispetto al
massimo valore iniziale di ESR dichiarato. Questo approccio è
valido a patto che il tempo di vita del sistema completo non sia
maggiore del 90% del tempo di vita del condensatore. Il fattore
di dissipazione (tan
b
) possiede normalmente una caratteristica
di invecchiamento molto simile a quella dell’ESR.
Anche il valore della capacità mostra un cambiamento quasi li-
neare durante la vita del condensatore. La capacità raggiunge
il valore minimo al termine della vita utile: questo valore deve
risultare adeguato a soddisfare le specifiche dell’applicazione
anche in questa fase. La corrente di perdita durante il vita ope-
rativa del componente è tipicamente molto minore del valore
cautelativamente dichiarato.
Progetto dell’elettrolita
per un tempo di vita maggiore
Alcuni aspetti della realizzazione del condensatore, come le pro-
prietà chimiche, la quantità e la stabilità termica dell’elettrolita,
il progetto della guarnizione e del tappo, hanno un impatto fon-
damentale sul tempo di vita operativo del componente. Inoltre,
le prestazioni termiche e dell’ESR influenzano in modo cruciale
il tempo di vita utile.
Gli elettroliti basati sul gamma-butirolattone vengono solitamen-
te scelti in condensatori progettati per una migliore stabilità in
James C. Lewis
Technical marketing director
KEMET Electronics
Le caratteristiche di progetto ed i metodi di analisi
applicati ai condensatori elettrolitici al tantalio
impiegati tipicamente in applicazioni critiche o
ad elevata affidabilità evitano in maniera efficace
il deterioramento di lungo termine o guasti
improvvisi