Questo si dice con avvertimenti significativi, ma il uniche opzioni di condensatore elettrolitico per un ambiente pressurizzato sono quelle con un elettrolita solido, quindi condensatori di tantalio, polimero di tantalio o polimero di alluminio solido.
Cornell Dublier, ad esempio, afferma specificamente che tutti i suoi condensatori elettrolitici in alluminio hanno una gamma operativa da 1,5 atmosfere a 10.000 piedi ( sorgente - pagina 9 ).
I condensatori elettrolitici in alluminio non sono perfettamente privi di vuoti e il loro normale funzionamento e anodizzazione iniziale assicurano che vi sia già una piccola quantità di gas idrogeno all'interno, direttamente dalla fabbrica. A pressioni modeste, tutti i contaminanti verranno forzati nel condensatore oltre i suoi sigilli, causando potenzialmente un cortocircuito o alterando la capacità e, a pressioni più elevate, verranno semplicemente schiacciati verso l'interno e garantiranno una modalità di guasto da cortocircuito.
In poche parole, i normali elettrolitici in alluminio sono completamente fuori dal tavolo.
Ora, è qui che diventa difficile: quando si progetta elettronica tollerante alla pressione, per la maggior parte, si è un po 'da soli. Quello che intendo con ciò è che non troverai risposte a domande come la "massima pressione operativa" della maggior parte dei componenti, anche se invii un'email all'azienda. Questo perché una nicchia di questo tipo è incredibilmente piccola e semplicemente non vale la pena il tempo e gli sforzi per testare o qualificare i prodotti in circostanze ambientali così insolite.
Ci sono alcune (pochissime) aziende che fanno una selezione limitata di componenti ad alta pressione come i condensatori, alcuni fino a 10.000 psi . Questi condensatori saranno molto costosi: non sono nemmeno riuscito a trovare un prezzo, devi richiedere un preventivo. Se hai un volume abbastanza alto, mi aspetterei comunque che costino ben oltre $ 500- $ 1000 per condensatore. Sono anche enormi, 50.000µF di condensatori al tantalio , veri mostri da 10.000 psi. Quindi, in realtà, trovare parti pre-qualificate che sono pratiche non è un'opzione realistica per te.
Ciò significa che spetta a te qualificare i componenti tu stesso. Devi usare una decisione ponderata e selezionare un condensatore COTS, ma nessuno può dirti con certezza se funzionerà o come le sue proprietà o longevità saranno influenzate in un ambiente come il tuo. Devi testare tutto questo da solo.
Questo è il modo in cui è necessario progettare l'elettronica più tollerante alla pressione. Si qualificano le parti individualmente attraverso i propri test, quindi si qualificano ulteriormente l'intero assieme in fase di test, quindi si spende molto tempo e denaro necessari per farsi un'idea anche dell'affidabilità o della longevità della propria installazione, tu speri solo per il meglio (e impari da ciò che accade ai dispositivi sul campo - prova a fuoco se vuoi).
Quindi dovresti anche essere profondamente consapevole di ciò che è in gioco, e quali sarebbero le conseguenze se il tuo consiglio fallisse, e assicurati che vengano prese delle misure in modo tale che, per esempio, nessuna sicurezza di qualcuno venga messa a rischio.
Detto questo, per la capacità elettrolitica alla rinfusa, i condensatori al tantalio solido sarebbero la soluzione migliore per tollerare la pressione con minimi cambiamenti nelle prestazioni .
Un'altra opzione è quella di assicurarsi che abbiate davvero bisogno di condensatori elettrolitici. I condensatori ceramici classificati per 10 V e 100 µF sono prontamente disponibili e non eccessivamente costosi . Questo condensatore Murata è un'opzione, ad esempio. Fai attenzione al grafico di polarizzazione DC: la maggior parte dei condensatori ceramici ad alta capacità utilizzano dielettrici che mostrano l'effetto ferroelettrico. Simile ai materiali ferromagnetici in presenza di un campo magnetico, i materiali ferroelettrici sono analoghi ma per i campi elettrici (e l'energia immagazzinata come un campo elettrico è in definitiva ciò che il condensatore sta immagazzinando). Ciò significa che la capacità effettiva dei condensatori ceramici scende sotto polarizzazione CC. Quindi dovresti declassare la loro capacità e usarne più di una in parallelo.
Il gold standard nell'elettronica tollerante alla pressione è sempre stato il condensatore a film metallico in polipropilene , ma ovviamente questi sono un valore decisamente troppo basso e semplicemente non adatto a qualsiasi applicazione di capacità di massa. Tuttavia, ho pensato di annotarli qui per completezza.
In chiusura, a parte alcuni piuttosto esotici di alta pressione, Deap condensatori di mare che non sono suscettibili pratico per l'applicazione, la breve risposta alla tua domanda è che condensatori al tantalio così come la maggior parte dei condensatori semplicemente non hanno una pressione massima operativa voto . La valutazione è enfatizzata di proposito qui - non confondere ciò per indicare che possono operare a qualsiasi pressione. Sicuramente hanno la massima pressione che ci si può aspettare, ma il rating stesso non esisterà.
Non lasciare che tutto ciò ti scoraggi, tuttavia. Le pressioni subite da cose come l'elettronica tollerante alla pressione in acque profonde sono molto più alte di 30 bar, e i condensatori al tantalio di qualità sono la prima scelta qui, e tutti i condensatori appositamente progettati da 10.000 PSI in acque profonde sono allo stesso modo condensatori al tantalio.
Devi solo capire che il produttore non è in colpa se o quando i condensatori si guastano e devi comunque qualificarli da solo. Ciò non significa solo verificare la presenza di guasti, ma assicurarsi che le loro varie proprietà importanti per il circuito rimangano entro livelli accettabili.
Prendi dei solidi condensatori al tantalio e testali tu stesso. Probabilmente lo otterrai al primo tentativo, ma preparati a provare alcuni diversi marchi o tipi di costruzione.
Note finali: altri componenti possono presentare comportamenti imprevisti in ambienti ad alta pressione. Assicurati di non avere nulla che abbia una costruzione in metallo. Un facile da trascurare sono i cristalli di quarzo - attraverso il foro o SMD, hanno uno spazio vuoto all'interno della lattina e lo stress meccanico sul cristallo attraverserà la frequenza, se non viene semplicemente distrutto.
Inoltre, fai attenzione ai condensatori al tantalio umido . Dovresti evitare questi. C'è un malinteso comune sul fatto che i fluidi non siano comprimibili. Questo semplicemente non è vero - sono molto più difficili da comprimere del gas ma è ancora comprimibile, come lo sono i solidi. Questo è il modulo di massa: la compressibilità di una sostanza. È importante sottolineare che la differenza di compressibilità per liquidi rispetto a solidi è compresa tra 10-100 o da 1 a 2 ordini di grandezza. Ciò significa che il liquido comprimerà molto più dei solidi, il che consentirebbe una deformazione meccanica potenzialmente significativa.
Per l'acqua, si comprime di circa 46,4 ppm per atmosfera. Quindi, dato volume d'acqua, perderà circa lo 0,14% del suo volume totale se esposto a 30 bar di pressione. Questo non farà implodere nulla come un barattolo di latta, ma per componenti con materiali molto fragili all'interno (come il pentossido di tantalio), ciò potrebbe rendere preoccupante una flessione / deformazione sufficiente. L'elettrolita solido è quello che vuoi.
