聚合物電容器的基礎(chǔ)——何為聚合物電容器（二）？
在前編中我們已經(jīng)闡述了電容器的種類和鄙公司聚合物電容器ECAS系列的概要。本回將對(duì)各電容器特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較。
圖1是各電容器的特性比較表。傳統(tǒng)的有些使用了電解液的鋁電解電容器（罐狀）或者使用了二氧化錳的鉭電解電容器是相對(duì)而言比較便宜，但是在頻率特性、溫度特性、使用壽命和可靠性方面來(lái)說(shuō)要劣于聚合物電容器。
鄙公司的多層型聚合物鋁電解電容器ECAS系列和其他的高分子型相比，雖然產(chǎn)品陣容相對(duì)較少，但是有卓越的頻率特性。
圖1 電容器的特性比較
我們將圖1所示的6種型號(hào)的電容器的特性做一個(gè)比較。本回將紅框框出部分的特性做一個(gè)比較。評(píng)價(jià)系統(tǒng)統(tǒng)一使用的是6.3V/100uF。（刊登的數(shù)據(jù)只作為例子之一，請(qǐng)作為參考值使用。）
圖2是阻抗特性和ESR的頻率特性的比較數(shù)據(jù)。
一般來(lái)說(shuō)電容器的ESR和阻抗越低，實(shí)際電路中的平滑特性和瞬態(tài)響應(yīng)特性就越好。MLCC的ESR和阻抗都是最低的，其次是多層型聚合物鋁電解電容器（ECAS系列）、其他的聚合物電容器，鉭電解電容器（二氧化錳型），鋁電解（液狀）。
MLCC的電解質(zhì)的鈦酸鋇和電極是多層的，在等價(jià)電路上一層一層的并聯(lián)連接，因此能夠使ESR很低。ECAS也不像MLCC，因?yàn)橛卸鄬拥匿X元素，所以能使ESR變低。其他的電容器基本上只有一個(gè)電容器元素，因此ESR值都相對(duì)較高。
圖2 阻抗和ESR的頻率特性
接下來(lái)，圖3將通過(guò)紋波電流來(lái)表示電容器的發(fā)熱特性。溫度上升越困難說(shuō)明電容器的特性越優(yōu)良。發(fā)熱的程度相對(duì)的也是ESR和電容器的體積引起的，過(guò)熱的話會(huì)對(duì)可靠性和使用壽命產(chǎn)生影響。比如說(shuō)，溫度上升10℃的話，比較能有多少電流流出的話，ESR最低的MLCC流出的紋波電流肯定是最多的。接下來(lái)是多層型聚合物鋁電解電容器（ECAS系列），其他的聚合物電容器，鋁電解（液狀），鉭電解電容器（二氧化錳型）。
因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)MLCC的發(fā)熱量很小，因此不太會(huì)被作為規(guī)范來(lái)保證，包括聚合物電容器在內(nèi)的電解電容器是無(wú)法避免這種影響的，因此一般會(huì)對(duì)每個(gè)種類都有規(guī)定。
圖3 根據(jù)紋波電流看電容器的發(fā)熱特性
關(guān)于MLCC的紋波電流的思索請(qǐng)參考以下鏈接。
接下來(lái)，圖4所示是靜電容量的溫度特性。全固體的聚合物電容器，二氧化錳型鉭電解電容器即使是溫度變化時(shí)靜電容量也并不會(huì)發(fā)生太大變化，常規(guī)鋁電解電容器使用的是電解液，因此在低溫下很難出現(xiàn)靜電容量。MLCC也會(huì)因?yàn)槭褂玫碾娊橘|(zhì)的種類不同而導(dǎo)致溫度特性有差異，有靜電容量的溫度依存性。ECAS的溫度特性很穩(wěn)定，因此無(wú)須太過(guò)擔(dān)心使用環(huán)境，請(qǐng)放心使用。（實(shí)際使用時(shí)含有自發(fā)熱的電容器的表面溫度請(qǐng)控制在最高使用溫度105℃以下。）
圖4 靜電容量的溫度特性
MLCC的溫度特性請(qǐng)參考以下鏈接。
最后，圖5所示的是DC偏置特性的比較。包含了聚合物電容器在內(nèi)的電解電容器會(huì)由于施加電壓也不會(huì)對(duì)介電常數(shù)產(chǎn)生變化，因此施加電壓時(shí)容量也不會(huì)發(fā)生變化。即使施加額定電壓靜電容量也不會(huì)發(fā)生變化，這是電解電容器的優(yōu)勢(shì)。
MLCC使用的電介質(zhì)也會(huì)有所區(qū)別，特別是使用高介電常數(shù)的電解質(zhì)時(shí)，會(huì)因?yàn)槭┘又绷麟妷憾菀讓?dǎo)致產(chǎn)生構(gòu)造變形，因此靜電容量的DC偏置依賴趨向于變高。但是最近我們開(kāi)發(fā)了一種靜電容量不易發(fā)生變化的MLCC。
圖5 各電容器的DC偏置特性
MLCC的靜電容量會(huì)由于施加DC偏置而改變的規(guī)律之詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)點(diǎn)擊以下鏈接。
結(jié)語(yǔ)
這里介紹的特性比較只是其中一部分，各電容器中都有我們擅長(zhǎng)和薄弱的領(lǐng)域，實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)除了這些特性以外，還必須考慮成本、尺寸等各種各樣的因素，選擇最適合的電容器。單純的只是因?yàn)榭沼嗫臻g大，只需要靜電容量的情況下我們推薦您一般的鋁電解電容器。靜電容量和ESR都十分重要的情況下推薦您使用聚合物電容器。而對(duì)尺寸有限制的情況下，大能量的MLCC是最理想的，即使是您需要的是在電壓異常的情況下也很強(qiáng)大的電容器，高耐壓、能承受逆電壓的MLCC是當(dāng)仁不讓的。
ECAS系列的ESR較低，靜電容量相對(duì)較大并且穩(wěn)定，特別適合廣泛使用在CPU和FPGA等負(fù)載變動(dòng)激烈的電源線的平滑用途和改善瞬態(tài)響應(yīng)特性之中。此外，產(chǎn)品高度與罐狀鋁電解電容器的高度相比更低，因此適用于對(duì)薄型化有要求的電子設(shè)備中，并且其靜電容量的溫度特性很穩(wěn)定，也適合使用在戶外工作的電子設(shè)備中。
圖6是從側(cè)面看的概況圖。CPU和DC-DC轉(zhuǎn)換器等能動(dòng)原件的周圍都配置了這樣的被動(dòng)原件。為了電子設(shè)備的正常運(yùn)作，必須要滿足基本的目標(biāo)阻抗。因此，必須要配置各種種類的電容器，將它們組合起來(lái)。
圖6 各電容器的使用例
村田制作所除了豐富的MLCC的產(chǎn)品陣容，還追加了覆蓋到更低頻率范圍的聚合物鋁電解電容的產(chǎn)品陣容。我們的優(yōu)勢(shì)在于可向客戶一條龍?zhí)峁╇娫淳中必須的輸入輸出用途的電容器，歡迎您在設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)使用村田的電容器產(chǎn)品。
ECAS系列的詳細(xì)陣容請(qǐng)參考以下鏈接。
擔(dān)當(dāng)：株式會(huì)社村田制作所 聚合物設(shè)備商品部
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-12-13
