Недавно мне пришлось в очередной раз столкнуться с проблемой танталовых электролитических конденсаторов. Напомню, если кто не в курсе, чем они отличаются от привычных алюминиевых электролитов. Прежде всего, рабочим температурным диапазоном, меньшими токами утечки и низкими диэлектрическими потерями. Если алюминиевые электролиты могут на пределе возможностей работать до –40°C, то танталовые выдерживают вплоть до –60°C при незначительном уменьшении емкости (до 5%).

Почему их не применяли везде, где только можно? Ответ простой — цена. Танталовый электролитический конденсатор стоит раз в 10 дороже обычного алюминиевого. Для производства требуется конструкция на основе редкоземельного элемента, помещенная в более надежный и устойчивый к внешним воздействиям корпус. Современные старатели с удовольствием скупают танталовые конденсаторы в любых количествах, зачастую, именно из-за корпуса: некоторые советские электролиты (например, К52-1) изготавливались в корпусах с содержанием серебра до 90%.
По моим наблюдениям, танталовые конденсаторы ЭТО и К52-1 лет 15, а то и 20 не меняют своих свойств. Если время берет своё — тут начинаются сюрпризы. При старении у обычного алюминиевого конденсатора уменьшается емкость, или увеличивается утечка, или окисляются до безобразия выводы, у танталового — без видимых на то причин просто возникает внутреннее короткое замыкание.
Последствия нетрудно предугадать, так как основное назначение электролитических конденсаторов — это использование в цепях питания и развязывающих фильтрах. Встречается, правда, ситуации, когда электролитические конденсаторы установлены во времязадающих цепях, но это считается дурным тоном.
Случай с УКВ радиоприемником
Недавно у меня произошел очередной отказ, виновником которого стал старый танталовый конденсатор. Я купил старый советский УКВ-радиоприемник для радиоразведки Р313М2, который давно напрашивался в мою коллекцию. 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.
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 предел в 2А. В приемнике на входе стоит компенсационный стабилизатор напряжения на 10V с проходным транзистором П210 установленным на лицевой панели приемника. Этот стабилизатор питает двухтактный преобразователь для получения необходимых напряжений питания всех узлов приемника. Я подумал, что не хватает тока для запуска преобразователя, и увеличил ток защиты до 5 Ампер. Больший ток мой блок питания выдать не может. Результат тот же. Тогда я понял, что есть неисправность в блоке питания приемника.

Фрагмент схемы питания УКВ-радиоприемника Р313М2 для радиоразведки
Блок питания конструктивно установлен в приемнике на разъеме и легко извлекается. 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. Добраться к нему было совсем непросто.

Электролитический конденсатор емкостью 400,0 мкФ на 15В серии ЭТО-2
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 вытек электролит и запачкал весь отсек.

Это фото сделано уже после того, как отсек был очищен от загрязнения. 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 более современных, и, соответственно, более свежих «танталов» К52-1 на 100,0 мкФ х 35В. В сумме получилось 300,0 мкФ, но в данном случае это допустимо: у родного конденсатора был допуск ±20%. Современную маркировку всегда нужно верифицировать по приборам, что и было сделано 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 года, значит прослужат еще лет десять, а там видно будет.
После окончательной сборки приемник ожил и устойчиво заработал на всех диапазонах. Вот так выглядит приемник во включенном состоянии.

Практические выводы
Из практики применения танталовых конденсаторов в импульсных блоках питания напрашивается очевидный вывод: всегда нужно брать более, чем двукратный запас по напряжению. Стоит также избегать больших номиналов ёмкости в одном изделии — лучше включить параллельно несколько конденсаторов меньшего номинала. Если источник питания, к примеру, на 12В то на выходе «тантал» лучше ставить на 25В, а не на 16В, как может показаться. Проверено.
Особенно тщательно следует выбирать современные SMD-конденсаторы. У них огромное разнообразие типов, причем полное название изделия доступно только на упаковке. В итоге, может оказаться, что вы ставите в схему конденсатор, который не годится для данных условий эксплуатации.
Ошибка — и «тантал» при первом же включении буквально горит синим пламенем. На монтажников грешить не стоит — полярность и номиналы как и должно быть. Просто в импульсных схемах при выборе танталовых SMD-конденсаторов нужно руководствоваться графиком допустимого рабочего напряжения и реального напряжения в схеме, причем, для разной ёмкости графики разные.
А еще лучше применять конденсаторы определённого типа. Если вместо конденсаторов серии TPS фирмы AVX, установить конденсаторы TAJ того же производителя, то стоит принять во внимание, что TPS при том же рабочем напряжении имеют в два раза большие габариты по высоте и соответственно большую стоимость и рекомендованы для работы при импульсных нагрузках.
Кое-кто объясняет возгорание «тантала» тем, что у него малые величины эквивалентного последовательного сопротивления и при быстрой перезарядке конденсатора внутри него возникают огромные пиковые токи. Бороться с этим явлением предлагается путем последовательного включения с конденсатором резистора сопротивлением 0,1-0,5 Ом. Такое умышленное увеличение ESR не совсем правильно (за что боролись?). Тут, по моему мнению, должен быть компромисс между емкостью, стоимостью и габаритами. И, конечно, надо подбирать тип конденсатора согласно справочным данным. Танталовые емкости вольного обращения не прощают.