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COMPONENTS CAPACITORS 74 - ELETTRONICA OGGI 482 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2019 d’uso di questo tipo richiede tempo prezioso in termini di sviluppo ma ne vale la pena se, per mezzo di esso, il cir- cuito può essere progettato in modo più efficiente e se, ad esempio, il produttore attesta la possibilità di usare tre condensatori in parallelo anziché quattro. Sulla base di ciò, i clienti ricevono informazioni precise sull’affida- bilità dei condensatori in una determinata applicazione. Componenti sottoposti a prova di sovraccarico Inoltre i produttori conducono i test di sovraccarico e integrano a loro volta i risultati ottenuti nei loro calcoli. Essendo la tecnologia presente da meno di dieci anni e quindi ancora relativamente giovane, questi test rappre- sentano per il produttore un’importante fonte di informa- zioni per quanto riguarda la qualità e le linee di sviluppo. In un test, ad esempio, un condensatore da 25 V in un formato da 10 x 10 mm, con valori da specifica pari a 2 A di corrente di ripple, 100 kHz, ESR pari a 20 m e una durata di 4.000 ore a una temperatura ambiente di 125 °C, ha cessato di funzionare in presenza di correnti di ripple notevolmente più alte. Questo test è stato condotto in due allestimenti a una temperatura ambiente costante di 125 °C con un lotto di 200 componenti. Nel test con 6 A di corrente di ripple, quindi con un sovraccarico pari al triplo, i condensatori hanno raggiunto oltre 19.000 ore di vita utile e continuano ancora a funzionare. La deri- va della capacità si è stabilizzata a circa -18%, mentre la definizione di fine vita risultava essere pari a -30% rispetto a quanto specificato sulla scheda tecnica. L’ESR è rimasta costante (all’inizio era 18 m , il valore da spe- cifica era 20 m e si è stabilizzato a circa 22 m ). Gli esperti di Rutronik hanno ottenuto risultati simili: anche portando i condensatori a -55 °C l’ESR non è variata. A questo scopo, gli ingeneri di Rutronik hanno sviluppato un tool dimostrativo portatile, che in pochi secondi porta a bassa temperatura un condensatore elettrolitico SMD a bassa ESR e un condensatore polimerico ibrido, misu- rando costantemente l’ESR. È così possibile seguire in diretta come l’ESR del condensatore polimerico ibrido ri- manga assolutamente stabile, mentre quella del conden- Fig. 2 – Esempio di sostituzione dei condensatori assiali con componenti polimerici ibridi: i vantaggi in termini di occupazione di spazio, peso e costi sono evidenti (Fonte: Divisione PZ-Cap di Rubycon) satore elettrolitico aumenti anche di cinque volte. Con il carico massimo di 14 A applicato al condensatore, che è equivalente a una temperatura interna dello stesso di circa 150 °C, è stato ottenuto dai test, dopo 4.300 ore, un solo guasto in uno dei quattro lotti. L’origine del malfun- zionamento tuttavia non risiedeva nella tecnologia in sé: a causa del calore, la chiusura in gomma era diventata porosa. Per rimuovere anche questa vulnerabilità, pro- duttori stanno già cercando di altri meccanismi e schemi di fissaggio. Tali test dimostrano che le possibilità della tecnologia ibrida sono ben lungi dall’essere esaurite. Tutti i pro- duttori stanno ancora lavorando per ottimizzare i propri condensatori polimerici ibridi e per massimizzarne le prestazioni. Gli obiettivi sono l’ottenimento di valori su- periori di capacità, tensioni e temperature con una dura- ta operativa più lunga e nuovi formati degli alloggiamenti SMD, per ottenere una maggiore miniaturizzazione con carichi più elevati. Come sostituire il condensatore in un circuito Già oggi vale la pena in molti casi di sostituire altri tipi di condensatori con un condensatore polimerico ibrido. In un circuito ad esempio è possibile sostituire due o anche tre condensatori elettrolitici in alluminio con un compo- nente di tipo ibrido, con risparmi significativi in termini di dimensioni, altezza del componente e occupazione di spazio su scheda. Inoltre il dispositivo ibrido, grazie alle sue caratteristiche specifiche, assicura una maggiore stabilità rispetto al condensatore elettrolitico in allumi- nio, in termini di aumento della ESR, di deriva durante la vita utile e al variare della frequenza e della temperatura, nonché di variazione della capacità. In un’applicazione reale è stato possibile ad esempio so- stituire i condensatori assiali (Fig. 2). Le opzioni dispo- nibili erano il classico condensatore elettrolitico assiale in alluminio e il condensatore ibrido, entrambi in confi- gurazione a foro passante. La corrente di ripple in ogni alloggiamento ha mostrato valori simili per entrambi i di- spositivi, e unicamente la capacità complessiva dei con- densatori ibridi era più bassa. Questo fattore si presen- ta con la maggior parte delle soluzioni che montano un condensatore polimerico ibrido, tuttavia non influisce di norma sul loro funzionamento all’interno del circui- to. Infatti l’utilizzo di questi condensatori è determinato dai valori di ESR e della corrente di ripple, un ambito in cui anche i condensatori assiali di grandi dimensioni o i componenti SolderStar presentano punti di forza, an- che se con i difetti tipici dei componenti elettrolitici in alluminio. Oltre a ciò, il condensatore ibrido ha richiesto uno spazio molto più piccolo, ha fornito una ESR signifi- cativamente più bassa e ha garantito la stabilità nel cor- so della vita utile. In aggiunta al risparmio di spazio e di peso all’interno del circuito, il condensatore ibrido ha permesso anche di ottenere risparmi sui costi.