Esto se dice con advertencias significativas, pero las únicas opciones de condensadores electrolíticos para un entorno presurizado son las que tienen un electrolito sólido, por lo que los condensadores sólidos de tántalo, polímero de tántalo o polímero de aluminio.
Cornell Dublier, por ejemplo, afirma específicamente que todos sus condensadores electrolíticos de aluminio tienen un rango operativo de 1.5 atmósferas a 10,000 pies ( fuente - página 9 ).
Los condensadores electrolíticos de aluminio no están perfectamente libres de huecos y su funcionamiento normal y anodizado inicial aseguran que haya una pequeña cantidad de gas hidrógeno dentro, directamente de fábrica. A presiones modestas, los contaminantes serán forzados al condensador más allá de sus sellos, lo que podría causar un corto o alterar la capacitancia, y a presiones más altas, simplemente serán aplastados hacia adentro y garantizarán un modo de falla por cortocircuito.
En pocas palabras, los electrolíticos de aluminio normales están completamente fuera de la mesa.
Ahora, aquí es donde se pone difícil: cuando se diseñan dispositivos electrónicos tolerantes a la presión, en su mayor parte, uno se siente solo. Lo que quiero decir con eso es que no encontrará respuestas a preguntas como la "presión operativa máxima" de la mayoría de los componentes, incluso si envía un correo electrónico a la empresa. Esto se debe a que dicho nicho es increíblemente pequeño y simplemente no vale la pena el tiempo y el esfuerzo para probar o calificar productos en circunstancias ambientales tan inusuales.
Hay unas pocas (muy pocas) compañías que hacen una selección limitada de componentes con alta presión nominal, como condensadores, algunos de hasta 10,000 psi . Estos condensadores serán muy caros: ni siquiera pude encontrar un precio, tiene que solicitar un presupuesto. Si tiene un volumen lo suficientemente alto, todavía esperaría que cuesten más de $ 500- $ 1000 por condensador. También son enormes, 50,000 µF de condensadores de tantalio , verdaderos monstruos de 10,000 psi. De hecho, encontrar piezas precalificadas que sean prácticas tampoco es, creo, una opción realista para usted.
Lo que esto significa es que depende de usted calificar los componentes usted mismo. Debe usar una decisión informada y seleccionar un condensador COTS, pero nadie puede decirle con certeza si funcionará o cómo se verán afectadas sus propiedades o longevidad en un entorno como el suyo. Tienes que probar todo esto tú mismo.
Así es como se debe diseñar la mayoría de los componentes electrónicos tolerantes a la presión. Usted califica las piezas individualmente a través de sus propias pruebas, y luego califica aún más el conjunto completo bajo prueba, y luego gasta mucho tiempo y dinero necesarios para tener una idea de la confiabilidad o la longevidad de su configuración, usted solo espera lo mejor (y aprenda de lo que sucede con los dispositivos en el campo: pruebe con fuego si lo desea).
Por lo tanto, también debe ser muy consciente de lo que está en juego y cuáles serían las consecuencias si su junta fallara, y asegúrese de que se tomen en cuenta los permisos para que, por ejemplo, no se ponga en riesgo la seguridad de nadie.
Dicho esto, para la capacitancia electrolítica a granel, los condensadores de tantalio sólido serían su mejor opción para tolerar la presión con cambios mínimos en el rendimiento .
Otra opción es asegurarse de que realmente necesita condensadores electrolíticos. Los condensadores de cerámica con capacidad para 10 V y 100 µF están fácilmente disponibles y no son terriblemente costosos . Este condensador Murata es una opción, por ejemplo. Solo tenga cuidado con el gráfico de polarización de CC: la mayoría de los condensadores cerámicos de alta capacidad usan dieléctricos que exhiben el efecto ferroeléctrico. Similar a los materiales ferromagnéticos en presencia de un campo magnético, los materiales ferroeléctricos son análogos, pero para los campos eléctricos (y la energía almacenada como un campo eléctrico es, en última instancia, lo que el condensador está almacenando). Esto significa que la capacitancia efectiva de los condensadores cerámicos cae bajo polarización de CC. Por lo tanto, necesitaría reducir su capacidad y usar más de uno en paralelo.
El estándar de oro en la electrónica tolerante a la presión siempre ha sido el condensador de película metálica de polipropileno , pero obviamente estos tienen un valor demasiado bajo y simplemente no son adecuados para ninguna aplicación de capacitancia en masa. Sin embargo, pensé en anotarlos aquí para completar.
Para terminar, aparte de algunos condensadores de alta presión bastante exóticos que probablemente no sean prácticos para su aplicación, la respuesta corta a su pregunta es que los condensadores de tantalio, así como la mayoría de los condensadores, simplemente no tienen una clasificación de presión operativa máxima . Aquí se enfatiza la calificación a propósito: no confunda esto con el significado de que pueden operar a cualquier presión. Ciertamente tienen una presión máxima a la que se puede esperar que operen, pero la calificación en sí misma simplemente no existirá.
Sin embargo, no dejes que todo esto te desanime. Las presiones experimentadas por elementos como la electrónica tolerante a la presión en aguas profundas son mucho más altas que 30 bar, y los condensadores de tantalio de calidad son la primera opción aquí, y todos los condensadores de 10,000 PSI de aguas profundas hechos a medida son también condensadores de tantalio.
Solo comprenda que el fabricante no tiene la culpa si o cuando los condensadores fallan, y todavía tiene que calificarlos usted mismo. Esto no solo significa verificar la falla, sino también asegurarse de que sus diversas propiedades que son importantes para su circuito se mantengan dentro de niveles aceptables.
Obtenga algunos condensadores de tantalio sólidos y pruébelos usted mismo. Probablemente lo obtenga al primer intento, pero prepárese para probar algunas marcas o tipos de construcción diferentes.
Notas finales: Otros componentes pueden exhibir un comportamiento inesperado en entornos de alta presión. Asegúrese de no tener nada que tenga una construcción de "lata de metal". Una manera fácil de pasar por alto son los cristales de cuarzo: a través del orificio o SMD, tienen un espacio vacío dentro de la lata y el estrés mecánico en el cristal pasará por la frecuencia, si no se destruye simplemente.
Además, tenga cuidado con los condensadores de tantalio húmedo . Deberías evitarlos. Existe una idea errónea común de que los fluidos no son compresibles. Esto simplemente no es cierto: son mucho más difíciles de comprimir que el gas, pero sigue siendo compresible, al igual que los sólidos. Eso es el módulo de masa: la compresibilidad de una sustancia. Es importante destacar que la diferencia en la compresibilidad para líquidos frente a sólidos está entre 10-100, o 1 a 2 órdenes de magnitud. Esto significa que el líquido se comprimirá mucho más que los sólidos, lo que permitiría una tensión mecánica potencialmente significativa.
Para el agua, se comprimirá aproximadamente 46.4ppm por atmósfera. Entonces, el volumen de agua dado perderá alrededor del 0.14% de su volumen total si se expone a 30 bares de presión. Esto no hará que nada implosione como una lata, pero para los componentes con materiales muy frágiles en el interior (como el pentóxido de tantalio), esto podría permitir que suficiente flexión / tensión sea preocupante. Electrolito sólido es lo que quieres.
