Isso é dito com ressalvas significativas, mas as únicas opções de capacitores eletrolíticos para um ambiente pressurizado são aquelas com um eletrólito sólido, portanto capacitores sólidos de tântalo, polímero de tântalo ou polímero de alumínio.
A Cornell Dublier, por exemplo, afirma especificamente que todos os seus capacitores eletrolíticos de alumínio têm uma faixa operacional de 1,5 atmosferas a 10.000 pés ( fonte - página 9 ).
Os capacitores eletrolíticos de alumínio não estão perfeitamente livres de vazios e sua operação normal e anodização inicial garantem que já exista uma pequena quantidade de gás hidrogênio no interior, diretamente da fábrica. Em pressões modestas, quaisquer contaminantes serão forçados a entrar no capacitor após suas vedações, potencialmente causando um curto ou alterando a capacitância, e a pressões mais altas, eles simplesmente serão esmagados para dentro e garantirão um modo de falha de curto-circuito.
Simplificando, os eletrolíticos de alumínio normais estão completamente fora da mesa.
Agora, é aqui que fica complicado: ao projetar eletrônicos tolerantes a pressão, na maioria das vezes, você fica por conta própria. O que quero dizer com isso é que você não encontrará respostas para perguntas como 'pressão operacional máxima' da maioria dos componentes, mesmo se enviar um e-mail à empresa. Isso ocorre porque esse nicho é incrivelmente pequeno e simplesmente não vale a pena gastar tempo e esforço para testar ou qualificar produtos em circunstâncias ambientais tão incomuns.
Existem algumas (muito poucas) empresas que fazem uma seleção limitada de componentes com classificação de alta pressão, como capacitores, alguns com até 10.000 psi . Esses capacitores serão muito caros - eu nem consegui encontrar um preço, você precisa solicitar uma cotação. Se você tiver um volume alto o suficiente, eu ainda esperaria que eles custassem mais de US $ 500 a US $ 1000 por capacitor. Eles também são enormes, 50.000 µF de capacitores de tântalo , verdadeiros monstros de 10.000 psi. Então, na verdade, encontrar peças pré-qualificadas e práticas também não é uma opção realista para você.
O que isso significa é que depende de você qualificar os componentes. Você precisa tomar uma decisão fundamentada e selecionar um capacitor COTS, mas ninguém pode dizer com certeza se ele funcionará ou como suas propriedades ou longevidade serão afetadas em um ambiente como o seu. Você tem que testar tudo isso sozinho.
É assim que a maioria dos eletrônicos tolerantes à pressão deve ser projetada. Você qualifica as peças individualmente por meio de seu próprio teste e, em seguida, qualifica toda a montagem em conjunto sob teste, e gasta muito tempo e dinheiro necessários para ter uma idéia da confiabilidade ou longevidade de sua configuração, você apenas espera o melhor (e aprenda com o que acontece com os dispositivos em campo - teste de fogo, se desejar).
Portanto, você também deve estar bem ciente do que está em jogo e quais seriam as consequências se o seu conselho falhar e verifique se há subsídios para que, por exemplo, a segurança de ninguém seja posta em risco.
Dito isto, para capacitância eletrolítica em massa, os capacitores sólidos de tântalo seriam sua melhor aposta para tolerar a pressão com alterações mínimas no desempenho .
Outra opção é garantir que você realmente precise de capacitores eletrolíticos. Capacitores de cerâmica classificados para 10V e 100µF estão prontamente disponíveis e não são terrivelmente caros . Este capacitor Murata é uma opção, por exemplo. Cuidado com o gráfico de polarização DC - a maioria dos capacitores cerâmicos de alta capacidade usa dielétricos que exibem o efeito ferroelétrico. Semelhante aos materiais ferromagnéticos na presença de um campo magnético, os materiais ferroelétricos são análogos, exceto para os campos elétricos (e a energia armazenada como um campo elétrico é, em última análise, o que o capacitor está armazenando). Isso significa que a capacitância efetiva dos capacitores de cerâmica cai sob polarização DC. Então você precisaria diminuir sua capacidade e usar mais de um em paralelo.
O padrão ouro em eletrônicos tolerantes à pressão sempre foi o capacitor de filme metálico de polipropileno , mas obviamente esses são valores muito baixos e simplesmente não são adequados para qualquer aplicação de capacitância a granel. Eu pensei em anotá-las aqui por completo.
Para finalizar, além de alguns capacitores marítimos compactos de alta pressão e exóticos que provavelmente não são práticos para a sua aplicação, a resposta curta à sua pergunta é que capacitores de tântalo e a maioria dos capacitores simplesmente não têm uma classificação de pressão operacional máxima . A classificação é enfatizada de propósito aqui - não confunda isso com o significado de que eles podem operar com qualquer pressão. Eles certamente têm uma pressão máxima na qual se espera que operem, mas a classificação em si simplesmente não existe.
Não deixe que tudo isso desanime você, no entanto. As pressões sofridas por coisas como eletrônicos tolerantes à pressão do mar profundo são muito superiores a 30 bar, e capacitores de tântalo de qualidade são a primeira escolha aqui, e todos os capacitores de 10.000 PSI do mar profundo criados para esse fim também são capacitores de tântalo.
Apenas entenda que o fabricante não tem culpa se ou quando os capacitores falharem e você ainda precisa qualificá-los. Isso não significa apenas verificar a falha, mas garantir que as várias propriedades importantes para o seu circuito permaneçam dentro de níveis aceitáveis.
Obtenha alguns capacitores sólidos de tântalo e teste-os você mesmo. Você provavelmente conseguirá na primeira tentativa, mas esteja preparado para experimentar algumas marcas ou tipos de construção diferentes.
Notas finais: Outros componentes podem exibir comportamento inesperado em ambientes de alta pressão. Verifique se você não tem nada que tenha uma construção de 'lata de metal'. É fácil ignorar os cristais de quartzo - através do orifício ou SMD, eles têm espaço vazio dentro da lata e o estresse mecânico no cristal diminui com a frequência, se não for simplesmente destruído.
Além disso, tenha cuidado com os capacitores de tântalo úmidos . Você deve evitar isso. Existe um equívoco comum de que os fluidos não são compressíveis. Isso simplesmente não é verdade - eles são muito mais difíceis de compactar do que o gás, mas ainda são compressíveis, assim como os sólidos. É esse o módulo a granel - a compressibilidade de uma substância. É importante ressaltar que a diferença na compressibilidade entre líquidos e sólidos está entre 10 e 100, ou 1 a 2 ordens de magnitude. Isso significa que o líquido comprimirá muito mais do que os sólidos, o que permitiria uma tensão mecânica potencialmente significativa.
Para a água, ele comprimirá cerca de 46,4 ppm por atmosfera. Portanto, dado o volume de água perderá cerca de 0,14% do seu volume total se exposto a 30 bar de pressão. Isso não fará nada implodir como uma lata, mas para componentes com materiais muito frágeis no interior (como pentóxido de tântalo), isso pode permitir que a flexibilidade / tensão seja preocupante. Eletrólito sólido é o que você deseja.
