我们概述了不同类型的电容器和Murata的ECAS系列聚合物电容器。在第2部分中,我们将比较不同类型电容器的特性,并在相关时引入相关数据。
图1是电容器特性的对比表。使用常规电解质的铝电解电容器(罐型)和使用二氧化锰(MnO2)的钽电解电容器相对便宜,但它们的频率特性,温度特性,使用寿命和可靠性方面不如聚合物电容器。村田制作所的ECAS系列多层聚合物铝电容器产品阵容比其他聚合物电容器相对较小,但其频率特性尤其优越。
图1.电容器特性的比较
现在让我们实际比较图1所示的六种电容器的特性。这里我们将重点关注红色框中所包含的特性的性能比较。评估项目均为6.3 V /100μF的额定值。(列出的数据仅作为示例,仅供参考。)
图2显示了阻抗和ESR频率特性的比较数据。一般而言,电容器的ESR或阻抗越低,其在实际电路中使用时的平滑特性或瞬态响应特性越好。多层陶瓷电容器(MLCC)具有最低的ESR和阻抗,其次是多层聚合物铝电容器(ECAS系列)。其次是其他类型的聚合物电容器,钽电解(MnO2型)电容器和铝电解(溶液型)电容器。MLCC由多个叠层组成,每个叠层由钛酸钡(BaTiO3)电介质和电极组成。在等效电路中,各个层并联连接,导致低ESR。ECAS电容器还包括多层铝元件,虽然层数少于MLCC,但也可以实现低ESR。其他类型的电容器基本上由单个电容器元件组成,因此它们的ESR趋于相对较高。
图2.阻抗和ESR频率特性
接下来,图3示出了由纹波电流引起的电容器的发热特性。电容器升温越容易,其作为电容器的特性越好。发热量与ESR和电容器的物理量等因素有关。过多的热量产生会对可靠性和使用寿命产生不利影响。例如,让我们比较当温度上升到10°C时可以流动的电流量。在ESC最低的MLCC中,最大的纹波电流可以流动。接下来是多层聚合物铝电容器(ECAS系列),然后是其他类型的聚合物电容器,铝电解(溶液型)电容器和钽电解(MnO2型)电容器。 一般来说,MLCC具有极低的发热量,因此在规格中很少保证这一特性。在包括聚合物电容器的电解电容器中,产生热量的效果不容忽视,因此通常为每种产品型号规定这种特性。
图3.纹波电流引起的电容器发热特性
接下来,图4示出了电容温度特性。在全固态聚合物电容器和MnO2型钽电解电容器中,温度变化时电容几乎没有变化。然而,典型的铝电解电容器在低温下难以产生额定电容,因为它使用电解质溶液。MLCC的温度特性根据介电类型而不同,并且电容确实表现出温度依赖性。ECAS电容器具有稳定的温度特性,因此不必过多关注使用环境。(事实上,您应该确保最大使用温度使电容器的表面温度,包括任何自发热量,不超过105°C。)
图4.电容温度特性
最后,图5显示了直流偏置特性的比较。在包括聚合物电容器的电解电容器中,当施加电压改变时,介电常数不会改变,因此当施加电压时电容不会改变。当施加额定电压时电容不变化的事实是电解电容器的优点。
虽然它确实取决于介电类型,但是当施加DC电压时,MLCC易受结构失真的影响。当使用的电介质具有高介电常数时尤其如此。因此,存在电容高度依赖于DC偏压的趋势。然而,最近开发出了具有较小电容变化的MLCC。
图5.每种电容器类型的直流偏置特性 |