Осторожно - коварный тантал. Недавно мне пришлось в очередной раз столкнуться с проблемой танталовых электролитических конденсаторов. Напомню, если кто не в курсе, чем они отличаются от привычных бытовых алюминиевых электролитов. Прежде всего, рабочим температурным диапазоном, меньшими токами утечки и меньшими диэлектрическими потерями. Например, алюминиевые электролиты могут работать до -40 по Цельсию (и то не все ), а танталовые выдерживают -60 при незначительном уменьшении емкости (до 5%). Поэтому они широко использовались в советской военной технике. Но почему их не применяли везде, где только можно? Ответ простой – цена. Танталовый электролитический конденсатор стоит раз в 10 дороже обычного алюминиевого. Ведь тантал все- таки редкоземельный металл, кроме того конструкция корпуса другая, более надежная и устойчивая к внешним воздействиям. Современные старатели с удовольствием их скупают в любых количествах и не только из-за тантала. Некоторые типы старых советских конденсаторов ( например К52-1) изготавливались в корпусах из серебряного сплава с содержанием серебра до 90%. В Советском союзе на нужды обороны ресурсов не жалели. Невольно вспоминается такая история, которая приписывается авиаконструктору Микояну. Когда на вооружение стал поступать перехватчики МиГ-25 со скоростью полета до 3000 км/час, то участились жалобы жен летчиков и технического состава на то, что мужья спиваются из-за огромного количества неучтённого спирта, который ухитрялись сливать после полетов из систем охлаждения самолета. Все просто - полет происходил не всегда на максимальных скоростях, и летчики попросту не включали системы охлаждения, а списывался спирт всегда по полной. Почему нельзя заменить охлаждающую жидкость на другую? – жаловались в политотделы возмущенные жены. Этот скандал докатился до генерального конструктора самолета Микояна. На что он ответил – если для пользы дела туда будет нужно лить армянский коньяк, то мы будем так и поступать, а жены пусть лучше смотрят за своими мужьями. По моим наблюдениям, танталовые конденсаторы типов ЭТО и К52-1 лет 15-20 не меняют своих свойств. Но время берет своё, и тут начинается самое неприятное. Если обычный алюминиевый конденсатор при старении может просто потерять емкость, или увеличится утечка, отгниют выводы, максимум - загадит вытекшим электролитом плату наконец. На большие неприятности были способны только старые советские конденсаторы К50-6 , которые могли взорваться при перепутывании полярности включения. На современных алюминиевых конденсаторах есть специальные насечки, по которым корпус конденсатора надрывается при повышении давления внутри и взрыва не происходит. Как правило, устройство после этого просто перестаёт работать, то в танталовых конденсаторах, без видимых на то причин возникает внутреннее короткое замыкание. Причин этих я не знаю, может со временем разбухает танталовый пористый цилиндрик и при этом касается стенок корпуса, может возникают какие-нибудь проводящие мостики из-за диффузии. Некоторые источники утверждают, что при переходе оксида тантала из аморфной стадии в кристаллическую его сопротивление резко уменьшается. Но есть довольно большая печальная статистика, что со временем больше половины конденсаторов самопроизвольно закорачиваются. Последствия нетрудно предугадать, так как основное назначение электролитических конденсаторов – это использование в блоках питания и развязывающих фильтрах. Есть, правда, некоторые «разработчики», которые используют электролитические конденсаторы во времязадающих цепях, но, это считается дурным тоном. Недавно у меня произошел очередной отказ, виновником которого стал старый танталовый конденсатор. Недавно приобрел я советский УКВ радиоприемник для радиоразведки Р313М2, который давно хотел иметь в своей коллекции. Продавца я знаю не первый год, человек порядочный, никогда меня не обманывал и не подводил . Приемник анонсировался как рабочий. И вот приношу я сей аппарат домой, включаю, и тишина… Никакой реакции на органы управления. Взгляд на внешний блок питания - КЗ. А у меня за годы работы с техникой выработалось правило – там, где это возможно всегда использовать ограничение тока или защиту по току. Поэтому перед первым выключением на внешнем блоке питания я выставил ограничение тока в 2А. А в приемнике на входе стоит компенсационный стабилизатор напряжения на 10в с проходным транзистором П210 установленным на лицевой панели приемника . Этот стабилизатор питает двухтактный преобразователь напряжения для получения необходимых напряжений питания всех узлов приемника. Я подумал, что не хватает тока для запуска преобразователя, и увеличил ток защиты до 5 А. Больший ток мой блок питания выдать не может. Результат тот же. Тогда я понял, что есть неисправность в блоке питания приемника . Фрагмент схемы приемника, где изображен блок питания: Блок питания конструктивно установлен в приемнике на разъеме и легко извлекается после откручивания четырех винтов. Отрадно , что старичок П210А (ПП34) выдержал пятиамперные издевательства с моей стороны и даже не нагрелся. После недолгих манипуляций с тестером, была найдена точка короткого замыкания, и как оказалось, виновником оказался конденсатор С206 (указан на схеме красной стрелкой). Это был электролитический конденсатор типа ЭТО-2 на 400 мкФ 15В. И стоит он как раз в цепи фильтрации напряжения, питающего импульсный двухтактный преобразователь. До него было относительно трудно добраться, но, наконец, он был извлечен на белый свет: Вынимать конденсатор из платы было тоже нелегко, так как он был намертво приклеен к плате эпоксидной смолой Я обратил внимание, что адгезия (сила сцепления ) краски конденсатора со смолой была выше, чем с корпусом самого конденсатора: И еще было видно, что из конденсатора потек электролит, и запачкал весь отсек: Это фото сделано уже после того, как отсек был очищен от загрязнения. Можно представить , что я увидел сразу после извлечения платы. При измерении сопротивления конденсатора я увидел следующее: Комментарии, как говорится, излишни. Пробит наглухо. Конденсаторов ЭТО-2 у меня уже давно нет, было решено поставить связку из трех штук более современных, и соответственно более свежих танталов к52-1 на 100мкФ 35В. В сумме получилось 300 мкФ, но в данном случае это совершенно допустимо. Так как у родного конденсатора 400 мкФ был допуск +-20%, а нижняя граница допуска соответствует 320мкФ. Так как современным надписям на деталях доверять нежелательно связка конденсаторов была проверена на китайском тестере Т4: Результаты измерений меня удовлетворили, показатель утечки в 0,4% очень хороший . Для сравнения у подавляющего количества современных новых алюминиевых электролитов этот показатель колеблется от 1% до 2,5%. Конденсаторы были изготовлены в декабре 2006 г следовательно еще лет десять есть в запасе, а там видно будет. После установки новых конденсаторов в плату приемника она приобрела следующий вид: После окончательной сборки приемник ожил, и устойчиво заработал на всех диапазонах. Вот так выглядит приемник во включенном состоянии: Фото Алексея Игонина, у моего Р313М2 внешний вид похуже. Хочу отметить одну особенность применения танталовых конденсаторов в импульсных блоках питания . ВСЕГДА надо брать двукратный или более запас по напряжению и избегать больших номиналов ёмкости в одном конденсаторе . Лучше включить параллельно несколько конденсаторов меньшей емкости. Если источник питания, к примеру, на 12В то на выходе тантал надо ставить на 25В, а не на 16В как может показаться вначале. Проверено. Особенно это касается современных SMD конденсаторов. У них огромное разнообразие типов, причем тип как правило пишется только на сопроводительной таре. Поэтому может оказаться, что Вы ставите в схему конденсатор, который не рассчитан на Ваши условия эксплуатации. У меня лет десять тому назад был очень неприятный случай, когда после монтажников ко мне попали на первое включение блоки питания бортовой аппаратуры специального назначения и все танталы при первом включении начали буквально гореть синим пламенем. Молодые ребята - настройщики за соседними столами в лаборатории начали хихикать, мол Акелла промахнулся, я вначале запаниковал, начал грешить на монтажников, но они запаяли все правильно – полярность и номиналы не перепутали, потом начал разбираться и наткнулся в сети на англоязычное руководство по применению SMD танталовых конденсаторов фирмы AVX . Там было написано, что в случае применения конденсаторов при импульсной нагрузке, необходимо руководствоваться графиком допустимого рабочего напряжения конденсатора и реального напряжения в схеме. Причем для разной ёмкости и типов конденсаторов графики разные. А еще лучше применять конденсаторы определённого типа. В вышеописанном примере вместо конденсаторов типа TPS фирмы AVX, были установлены конденсаторы TAJ того же производителя. Конденсаторы TPS при одинаковом рабочем напряжении имеют в два раза большие габариты по высоте и соответственно большую стоимость, но зато предназначены для работы при импульсных нагрузках. Ну а разработчик, то ли не знал этого, то ли решил сэкономить … Хорошо, что возгорание случилось при первом включении, а если бы у заказчика в самый неподходящий момент? Объясняют это явление (синее пламя) некоторые авторы тем, что у танталов малые величины эквивалентного последовательного сопротивления и при быстрой перезарядке конденсатора возникают огромные пиковые токи внутри конденсатора, которые и приводят к возгоранию. Бороться с этим явлением предлагают путем последовательного включения с конденсатором резистора сопротивлением 0,1-0,5 Ом для уменьшения пиковых токов. Но это умышленное увеличение ESR, что не совсем правильно (за что боролись ? ). Тут, по моему мнению, должен быть компромисс между емкостью, стоимостью и габаритами. Ну и, конечно, надо правильно подбирать тип конденсатора, согласно справочным данным, а не ставить первый попавшийся. Танталовые емкости вольного обращения не прощают. Владимир Семенов 11.02.2019