上海工品實業(yè)有限公司攜手唯電電子的技術(shù)工程師關(guān)于高壓、大容量電容器應(yīng)用與選型做了分析

唯電科技近日推出600V電解，700v高度電解電容

電容器各種電子產(chǎn)品終端必不可少的元件，在電子系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電子產(chǎn)品制造水平的提升和系統(tǒng)性能需求越來越苛刻，系統(tǒng)廠商的工程師和采購人員對電容器的性能提出了新的要求。在工業(yè)、電源等應(yīng)用中，系統(tǒng)廠商對高容量、低ESR、小體積的電容器的需求更加迫切，而在汽車、軍工和航空航天等應(yīng)用中，則對電容器壽命、耐壓、可靠性等提出了更高的要求。

在歷年來的中國電子展(CEF)上，電容器廠商一直是展會的?？?，并占據(jù)參展商數(shù)量很大的比例，在剛剛結(jié)束的第74屆中國電子展上，組委會特意安排了電容器專區(qū)，國內(nèi)多家電容器廠商參與展示了各種電容器產(chǎn)品，為觀眾提供了一站式采購平臺。展會第一天，本刊組織了電容器應(yīng)用與選型研討會，與電容器展區(qū)交相輝映，致力為電容器供應(yīng)商提供更好的宣傳與推廣服務(wù)，并為觀眾提供更好的技術(shù)支持和內(nèi)容服務(wù)。

諸如電源、工業(yè)、汽車、軍工和航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω邏?、大容量電容器有很大的需求，在這些領(lǐng)域，通常有一下幾種類型可供選擇：鋁電解電容器、薄膜電容器、陶瓷電容器。演講嘉賓分別就不同領(lǐng)域的電容器選型為聽眾進行講解。

干貨/高壓、大容量電容器應(yīng)用與選型

高壓、長壽命應(yīng)用的電容器選型

在新能源汽車電源部分的設(shè)計中，需要采用高耐壓的電容器進行平滑(smoothing)和濾波(fiLTEr)的應(yīng)用，汽車內(nèi)部通常工作環(huán)境惡劣，要求電容器耐高溫性能強、可靠性高，壽命長，此時薄膜電容相比鋁電解電容具備較大的優(yōu)勢。

演講嘉賓日本MACHINE-TECHNOLOGY中國區(qū)代表趙福寧為聽眾介紹了薄膜電容在新能源汽車的應(yīng)用和發(fā)展。趙福寧舉例說道：“鋁電解電容顯著弱點是在高溫下壽命低下。比如第一代豐田普銳斯(PRIUS)混合動力汽車，采用的是鋁電解電容，電壓是450V，容量為1000μF，壽命在105℃時僅為1000小時，長期使用會面臨更換電容的問題。所以第二代普銳斯開始就采用薄膜電容，電壓達到600V，壽命為15年以上，而到最新的第三代普銳斯采用的薄膜電容，電壓已經(jīng)達到750V，壽命同樣在15年以上?！?/p>

趙福寧表示，舊一代的混合動力汽車，功率部分IGBT支持600V電壓，平滑部分需要450V電壓和60A電流，此時采用鋁電解電容可以勝任。到最近幾年，IGBT已經(jīng)達到900V電壓，平滑部分也需要750V電壓和90A電流，只有采用薄膜電容才能勝任。

薄膜電容還具備小體積的優(yōu)勢，相同容量的薄膜電容和電解電容，薄膜電容的體積大概會小一半。尤其是金屬化薄膜電容器，其制法是在塑料薄膜上以真空蒸鍍上一層很薄的金屬以做為電極，如此可以省去電極箔的厚度，縮小電容器單位容量的體積。此外，薄膜電容器還有下面的一些優(yōu)勢：無極性，絕緣阻抗很高，頻率特性優(yōu)異(頻率響應(yīng)寬廣)，而且介質(zhì)損失很小。

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高容量、成本敏感應(yīng)用的電容器選型

盡管薄膜電容器在壽命、耐壓能力等方面具備較大優(yōu)勢，不過在PC、消費電子等較低電壓和成本敏感的應(yīng)用，我們看到最多的還是MLCC和鋁電解電容器。鋁電解電容器重要廠商臺灣立隆電子有限公司的總經(jīng)理吳志銘介紹了各種電容針對容量和電壓不同的一個選型指南。吳志銘先生表示：“低壓、低容量領(lǐng)域MLCC搶占了鋁電解電容器的大量空間，而在高壓、低容量領(lǐng)域電解電容又收到薄膜電容的威脅，因此高壓、高容量與低單位容量成本才是鋁電解電容器存在的價值?！崩?，在LCD

TV、LCD monitor、notebook、臺式電腦主板、STB、交換器、UPS、Power

Inverter和LED照明等應(yīng)用中，電解電容器仍然處于絕對的市場領(lǐng)先地位。

此外，高性能的電解電容也在汽車電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。比如立隆電子的U787D系列產(chǎn)品，滿足AEC-Q200汽車電子規(guī)范對元件工作溫度、震動、溫度穩(wěn)定性等項目的要求，其工作溫度能達到+150℃，且滿足汽車蓄電池36V和42V的電壓標準。

另一家國內(nèi)高性能電容器廠商，唯電科技也在研討會上發(fā)表了精彩講演。唯電科技總工程師劉科都表示，針對工業(yè)用電容器選型，需要考慮下面一些因素：長壽命、高可靠(品質(zhì)穩(wěn)定)、高穩(wěn)定(安全性能)、低成本、個性化設(shè)計。

針對鋁電解電容通常壽命相對較低的特點，唯電進行一系列技術(shù)攻關(guān)，有效提升了鋁電解電容的壽命。丁繼華介紹道，提升壽命首先要降低工作溫度，因為工作溫度與功率P相關(guān)，而P=I2

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ESR，所以首先要降低ESR，江海采用多種方式減低電容器ESR，比如采用多對引線條引出(并聯(lián)電阻以減少ESR)，負極延伸等工藝。此外，還需要減小電容器中心與環(huán)境之間的熱阻，即加強散熱，江海采取的是無固定劑結(jié)構(gòu)，以及厚底加散熱膜等工藝。

目前鋁電解的趨勢，在工業(yè)、電源等高壓產(chǎn)品領(lǐng)域，是小型化、長壽命化和紋波電流提升;在通信、資訊等低壓產(chǎn)品領(lǐng)域，是小型化、低阻抗、紋波電流提升和長壽命的趨勢。

　　圖：各類電容的溫度特性——ESR相對溫度的變化，容量相對溫度的變化(AL – 鋁電解電容;Ta – 鉭電容;OS –

有機半導(dǎo)體固體電容;CR(X5U) – X5U陶瓷電容器;CR(X5P) – X5P陶瓷電容器)

 

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