Christian Kasper（儒卓力 电解和聚合物电容器技能支持）
摘 要：聚合物混合电容器产品就像水滴相同，互相看来类似，至少在检查产品标准参数时是这样的。因而，为了找到最佳的组件，主张用户学习制作商和分销商的专业知识，因为组件之间必定存在差异。
关键词：聚合物；电容器；阿伦尼乌斯公式；铝电解
聚合物混合电容器的特色包含极点条件下的安稳性，运用寿数长，低等效串联电阻(ESR)，高达165 ℃温度标准选项以及AEC-Q200认证。因为这些特性，它们现在用于包含轿车在内的很多运用中，例如用于油泵或水泵的电控单元(ECU)、冷却电扇和电动助力转向(EPS)体系。虽然如此，在挑选适宜的电容器时有必要当心：制作商的产品标准参数看起来大致相同，难以发现任何奇妙的差异。但它们之间的确存在差异，而这些差异只能经过测验显现出来。
一般来说，聚合物混合电容器的出产工艺已取得专利。除了出产差异之外，制作商还挑选运用不同的原材料，例如在数量和基质方面不同的聚合物组合物。因而，关于轿车运用，电容器的ESR行为特性或许在10 kHz或20 kHz规模内发生改动，虽然依据相应的产品标准参数，这彻底没有不同。而且，在负温度规模内，不同制作商的组件之间也存在着差异。因而，运用制作商或“中立”分销商的技能窍门是值得的。
1 阿伦尼乌斯公式
举例而言，一个关键要素是混合电容器的预期寿数。为了承认这个要素，开发人员喜爱运用闻名的阿伦尼乌斯公式。为此，他们需求制作商规则运用寿数L b 、最高温度 T max ，施加纹波电流时的温升 ∆ T 0 (最大答应值6K，或许跟着产品系列和制作商而改动)，以及运用期间电容器的外表温度T c 。因而，预期寿数核算公式如下：但是，这项公式并不适用于聚合物混合电容器技能。这是因为它仅仅粗略地描绘了定量温度依赖性，仅仅假定了最大值情况，并没有充沛考虑到纹波电流对电容器的影响。
但是，由纹波电流引起的自发热关于电容器的运用寿数具有显着影响。此外，在实践运用中，纹波电流很少会在整个运用寿数期间的任何温度下坚持安稳。因而，极力完成准确作业并运用制作商或专家在运用寿数核算方面的专业知识，是供给有用规划的关键所在。
在网上或产品标准参数中无法取得更多的准确数据和某些特定数值，而仅仅能够由实践制作商供给。依据这些技能窍门、可用公式和内部丈量数据，制作商核算了运用寿数。此外，制作商剖析电容器或许的最大负载，并将此信息传递给用户以便于他们了解产品。这样为客户供给了何种电容器类型最适合相应运用的列表，何种数量是抱负的。例如关于并联电路 ，在给定条件下电容器将继续作业多长时刻。究竟，这也是制作商确保的。
2 运用寿数表格和运用简况
在所谓的运用寿数表格中，制作商列出了测验成果中的改动数值。这能够用于承认怎么经过封装温度和100 kHz下纹波电流参数来最大化相应电路的运用寿数。例如，假如依据虚拟运用寿数表(图1)，假定温度为125 ℃(2 A电流下)，则运用寿数为5 000 h。在145℃和6 A时，电容器的运用寿数为850 h。额外区域是指由丈量成果承认的规模，而扩展区域则指依据丈量成果的推论。
制作商的运用寿数表格显现，实践运用寿数或许比数据表中规则的数值更高，这使得人们对聚合物混合电容器技能充满信心。
运用简况(图2)描绘了电容器在实践运用中露出的应力和应变。这些应力包含改动的环境和作业温度，负载继续时刻以及在特定频率下丈量的纹波电流。 这种运用简况的丈量花费了名贵的开发时刻，不过，假如能够更有用地规划电路，而且制作商承认并联电路中运用3个而不是4个电容器则是值得的。这显着为客户供给了相应运用中电容器可靠性的准确信息。
3 组件的过载测验
制作商进行过载测验并将相应数据归入其核算成果中。因为这项技能呈现不到10年，因而依然相对较新，这些测验数据是制作商关于电容器质量和进一步开展的重要信息来历。
例如，关于10 mm×10 mm规划25 V电容器，其指定数值为2 A纹波电流，100 kHz，20 mΩ ESR，以及125 ℃环境温度下运用寿数为4 000 h。这款组件露出于适当高的纹波电流。这项测验在两个125 ℃安稳环境温度的地址进行，每个地址运用200个组件。运用6 A电流，即三重过载电流进行测验时，电容器的运用寿数超越19 000 h，而且作业时刻更长。电容漂移安稳在-18%左右。而依据产品标准参数，寿数停止界说为漂移-30%。ESR坚持不变(从18 mΩ开端，产品标准参数数值为20 mΩ，在22 mΩ左右安稳)。
儒卓力专家得出了类似的定论：即便电容器被冷冻到-55 ℃，ESR也没有改动。为此，儒卓力产品营销工程师与实验室工程师合作开发了一款便携式演示东西，可在几秒钟内冷冻低ESR SMD（外表贴装器材）电容器和聚合物混合电容器，一起不断丈量ESR数值。在此过程中，能够实时观察到聚合物混合电容器的ESR怎么坚持肯定安稳，而电解电容器的ESR则添加超越5倍。
在每个电容器的最高过载电流14 A下(对应于电容器中大约150 ℃中心温度)，在4 300 h后，4个批次产品中仅有1个批次在测验中失效。但是，其失效原因并不是电容器的技能自身，而是热量导致橡胶塞变得胀大多孔。为了消除这个缺陷，制作商已经在寻求其他的密封办法和新规划。
这些测验标明聚合物混合电容器技能的或许性远远没有竭尽。一切制作商仍在尽力进一步优化聚合物混合电容器产品，然后最大极限地进步功能。方针是在更长的运用寿数内完成更高的容量、电压和温度，以及更优秀的SMD帽尺度，以期在更高的负载下完成更进一步的小型化。
运用聚合物混合电容器代替其他类型电容器一般是正确的。例如，假如能够运用一个混合型款电容器来代替电路中的2个乃至3个铝电解电容器，这适当于在尺度、装置高度和PCB（印制板）空间方面取得了很大的节约。此外，因为其特别功能，与电解电容器比较，在ESR添加、运用寿数期间的漂移、频率和温度以及电容数值改动方面，混合电容器确保具有更高的安稳性。
4 代替电路中的电容器产品
在特定运用中，能够运用混合电容器代替轴向电容器(图3)。实践的挑选是在传统的轴向铝电解电容器和混合电容器之间，两者都选用引线规划。两种电容器的纹波电流类似，仅仅混合电容器的总电容较低。这个要素呈现在大多数聚合物混合电容器解决方案中，但一般并不影响它们在电路中的作业情况。因为这些电容器的运用情况是由ESR和纹波电流决议的，即便是大型轴向电容器或SolderStar电容器也具有优势，但也证明铝电解电容器存在典型缺陷。除此之外，混合电容器需求的装置空间更少，具有显着下降的ESR，而且在整个运用寿数期间供给高安稳性。除了节约电路中的空间和分量外，混合电容器还确保能够节约本钱。
相同期望从中获益的客户应该运用制作商的专有技能，特别是儒卓力专家的技能窍门，这些专家能以中立的视点去评价技能。现场运用工程师团队经过供给独立于制作商的产品和技能主张，为挑选产品的客户开发人员供给技能支持。儒卓力扮演着与制作商聘任的各种专家直接联络的中立者人物，以期确保完成抱负的电路规划。
本文来历于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第30页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
