專家講解高壓、大容量電容器應(yīng)用與選型

　　電容器是各種電子產(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(gòu)人員對(duì)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(duì)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(duì)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(guó)電子展（CEF）上，電容器廠商一直是展會(huì)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(guó)電子展上，組委會(huì)特意安排了電容器專區(qū)，國(guó)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(gòu)平臺(tái)。展會(huì)第一天，本刊組織了電容器應(yīng)用與選型研討會(huì)，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(jìn)行講解。 

　　高壓、長(zhǎng)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(jì)中，需要采用高耐壓的電容器進(jìn)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(qiáng)、可靠性高，壽命長(zhǎng)，此時(shí)薄膜電容相比鋁電解電容具備較大的優(yōu)勢(shì)。 

　　演講嘉賓日本MACHINE-TECHNOLOGY中國(guó)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(diǎn)是在高溫下壽命低下。比如第一代豐田普銳斯（PRIUS）混合動(dòng)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(shí)僅為1000小時(shí)，長(zhǎng)期使用會(huì)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(dá)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(dá)到750V，壽命同樣在15年以上�！� 

　　趙福寧表示，舊一代的混合動(dòng)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(shí)采用鋁電解電容可以勝任。到最近幾年，IGBT已經(jīng)達(dá)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(shì)，相同容量的薄膜電容和電解電容，薄膜電容的體積大概會(huì)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(shì)：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。 

　　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(shì)，不過在PC、消費(fèi)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(tái)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(duì)容量和電壓不同的一個(gè)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(jià)值。”例如，在LCD TV、LCD monitor、notebook、臺(tái)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(duì)的市場(chǎng)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(duì)元件工作溫度、震動(dòng)、溫度穩(wěn)定性等項(xiàng)目的要求，其工作溫度能達(dá)到+150℃，且滿足汽車蓄電池36V和42V的電壓標(biāo)準(zhǔn)。 

[$page]　　另一家國(guó)內(nèi)高性能電容器廠商，南通江海電容器股份有限公司也在研討會(huì)上發(fā)表了精彩講演。江海公司總工程師丁繼華表示，針對(duì)工業(yè)用電容器選型，需要考慮下面一些因素：長(zhǎng)壽命、高可靠(品質(zhì)穩(wěn)定)、高穩(wěn)定(安全性能)、低成本、個(gè)性化設(shè)計(jì)。 

　　針對(duì)鋁電解電容通常壽命相對(duì)較低的特點(diǎn)，江海進(jìn)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?yàn)楣ぷ鳒囟扰c功率P相關(guān)，而P=I2* 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(duì)引線條引出（并聯(lián)電阻以減少ESR），負(fù)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(qiáng)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。