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贴片铝电解电容的难点与未来的新技术
发布者:admin  发布时间: 2013-10-31 13:54  浏览次数:

                       贴片铝电解电容的难点与未来的新技术

   所谓金无足赤,人无完人。放在贴片铝电解电容上也是适用的,贴片铝电解电容存在着一定的等效串联电阻。

什么是等效串联电阻

ESREquivalent Series Resistance的缩写,即“等效串联电阻”。理想的电容自身不会有任何能量损失,但实际上,因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部,表现为就像一个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。

等效串联电阻的计算

P=UI的公式来计算,要获得同样的功率,电压降低了,那就必须得增大电流。例如INTELAMD的最新款CPU,电压均小于2V,和以前3 4V的电压相比低得多。但另一方面这些芯片由于晶体管和频率的激增,需求的功耗却是增大了许多,对电流的要求就越来越高了。例如两颗功率都是70WCPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。那么,前者的电流I=P/U=70W/3.3V=21.2A;而后者的电流I=P/U=70W/1.8V=38.9A,将近是前者电流的两倍。在通过电容的电流越来越高的情况下,假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围,那么就会产生更高的纹波电压(理想的输出直流电压应该是一条水平线,而纹波电压则是水平线上的波峰和波谷),因此就促使工程师在设计时,要使用最小的ESR电容器。和ESR类似的另外一个概念是ESL,也就是等效串联电感。当电容个数达到7个时,要求的电容ESR值为 2.26X7=17.4mΩ。 常用的高品质电容ESR参数也才13 mΩ。   

等效串联电阻技术难点
    串联等效电阻ESR的单位是毫欧(mΩ)。通常钽电容的ESR通常都在100毫欧以下,而铝电解电容则高于这个数值,有些种类电容的 ESR甚至会高达数欧姆。ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系,当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。同样当容量固定时,选用高的额定电压的品种也能降低 ESR;故选用耐压高的电容确实有许多好处;低频时ESR高,高频时ESR低;高温也会造成ESR的升高。

    ESR值越大,滤除纹波效果就越差,尤其市面上很多只有4—5颗输出电容的主板,将会影响主板的稳定性,用高频CPU时就更明显了。甚至还有些用较差品牌,或是没有保证的国产电容,可能还会出现象XX等厂曾出现电容爆裂现象。

 

未来等效串联电阻的改进方向

  现在电子技术正朝着低电压高电流电路的设计方向发展,供应给元器件的电压呈现越来越低的趋势,但对功率的要求却丝毫没有降低。

 从材料上改进

通过优选材料,开发高温下劣化很小的电解液,配合特殊的铆接卷绕工艺,如负极增容贴片技术等,研制出耐高温耐高纹波的高可靠性贴片铝电解电容器,其寿命可达到135℃2000小时!适合及满足高品质节能灯使用要求。

从工艺上改进:

节能灯用电解电容器容易发生开关击穿,除了对切割和铆卷时的毛刺和箔灰严格管控外,另由于在电容器施加高纹波电流时或者短时间电压差和大的充放电时,因为负极导针铆接处铝梗上的电容量非常低,很容易发生负极打火击穿,因此我们采取了在负极上垫上一小块同样比容的负极铝箔来对其进行增容处理,提高了产品的可靠性

电解液添加剂

作为添加剂用的次亚磷酸铵,经过大量的工艺试验,配合三元乙丙胶材质的胶粒使用时效果比较好,但是配合丁基胶胶粒时使用的话,在老化过程中电压稍高就会产生导针圆弧部位电解纸发黑的情况,而且伴随着还有产品鼓底现象,针对此现象并做了大量工艺试验的情况后,选择8-羟基喹啉来代替次亚磷酸铵,由于8-羟基喹啉能够和电解液中溶解下来的铝离子进行络合,降低了产品的漏电流,取得了不错的效果,且产品在老化时未发生电解纸发黑情况

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