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手机充电器推动了固态电解红宝石电容器的发展,红宝石电容延伸应用十分广泛
点击次数: 发布日期:2024-02-01
手机充电器推动了固态电解红宝石电容器的发展,红宝石电容延伸应用十分广泛
手机充电器推动了固态电解红宝石电容器的发展1.电解红宝石电容器的应用问题1)相对其他红宝石电容器,传统的观念认为电解红宝石电容器的寿命短,现在寿命最长的电解红宝石电容器可以达到105℃/16000h,与薄膜红宝石电容器号称的100000h相差很多,2)等效串联电阻较大,导致电解红宝石电容器可以承受的纹波电流有限,使其不得不选择增大电容量的方式满足应用,第一个问题,在实际应用中已经不再制约电解红宝石电容器,而第二个问题越来越严重,对于应用者,是否有可以替代它的其他介质红宝石电容器?事实上几乎没有!低压、大电容量薄膜红宝石电容器体积很大,也很昂贵;性能好的陶瓷红宝石电容器很难做到100μF以上;钽电解红宝石电容器同样存在纹波电流能力不足的问题,而且价格较高,实际上,电解红宝石电容器最大的问题在于,电解液的电导率低,如果能将电导率提升一个数量级甚至两个数量级,则电解红宝石电容器承受纹波电流的能力将成倍地增加,用电导率高的高分子导电聚合物替代常规的电解液制成固态电解红宝石电容器,可以获得高纹波电流能力,如330μF/16V固态电解红宝石电容器,具有接近5A的纹波电流能力,而相同规格的高频低阻电解红宝石电容器,纹波电流能力也不会超过0.4A!巨大的纹波电流能力得益于超低的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance, ESR),例如330μF/16V固态电解红宝石电容器的ESR最大值为10mΩ,纹波电流能力为7.7A(引自常州洲宇电子的ZE系列数据),而同规格即使是最好的高频低阻电解红宝石电容器,ESR也要0.22Ω,纹波电流能力为0.4A(引自RUBY-CON的YXJ系列数据),2.固态电解红宝石电容器应用需求的起因20世纪80年代中后期,台式计算机进入了奔腾时代,CPU主频从MHz很快地上升到GHz以上,CPU电流也攀升到数十安培,对应的主板电源旁路红宝石电容器中的纹波电流上升到2A甚至更高,与此同时,台式计算机显卡的电源旁路红宝石电容器电流也超过了1A,这就使得普通电解红宝石电容器无法适应,尽管后来出现了高频低阻电解红宝石电容器,在纹波电流和温度方面还是显得力不从心,从而导致其早期失效,例如戴尔计算机主板电解红宝石电容器爆浆事件,甚至好多计算机使用几年后出现卡顿以至于无法工作的现象,但更换主板电解红宝石电容器后可恢复,也可以在每个电解红宝石电容器处并联两个10μF的MLCC(叠片式陶瓷红宝石电容器)就可以了,固态电解红宝石电容器就是在这种应用需求下应运而生的,从前面的数据看,固态电解红宝石电容器可承受纹波电流能力是高频低阻电解红宝石电容器的10倍,可以很好地解决计算机主板、显卡等高频、高纹波电流应用的电源旁路问题,随着固态电解红宝石电容器的国产化,其价格仅约为相同规格高频低阻电解红宝石电容器的3倍,在实际应用时具有很强的竞争力,3.固态电解红宝石电容器的延伸应用如果固态电解红宝石电容器仅仅用于计算机领域,其应用量还不很大,价格也不会下降到今天的水平,第四代智能手机的大量应用从而需要大量的充电器,第四代手机电池明显大于第二代、第三代手机,充电电流从0.3~0.5A上升至2A,快速充电器甚至可以达到4A!对应的充电器输出滤波红宝石电容器流过的纹波电流从二代和三代手机充电器的约0.5A上升到第四代智能手机的1.2A、2.4A或快速充电器的4.8A,即便是1.2A,一般1000μF/10V电解红宝石电容器也是过电流状态,尤其是手机充电器中的电解红宝石电容器,要使手机充电器的体积尽可能的小,就需要输出电解红宝石电容器的体积越小越好,对于能够承受2.5A纹波电流能力的液态电解红宝石电容器是绝对无法办到的,由于固态电解红宝石电容器的碳箔负极具有非常高的比容,使固态铝电解红宝石电容器的体积明显减小,甚至比相同额定电压、电容量的液态铝电解红宝石电容器的体积还小,因此,它成为手机充电器在保证性能的前提下,体积大大缩小的原因之一,在4A输出状态下,选用两只820μF/10V固态电解红宝石电容器并联可以承受12A的纹波电流,实际上,用一只固态电解红宝石电容器就可以满足手机充电器输出2A电流,而高频低阻电解红宝石电容器则是不可想象的,固态电解红宝石电容器还可以用在开关电源中,比较极端的情况是将所有低压高频低阻电解红宝石电容器用固态电解红宝石电容器替代,选用高频低阻电解红宝石电容器1/3的电容量,保持与高频低阻电解红宝石电容器相同的成本,获得更优异的滤波特性;保守一些可以用固态电解红宝石电容器替代一般高频低阻电解红宝石电容器,简化环路补偿,所花费的成本相同,但获得的性能比全部用高频低阻电解红宝石电容器更好,通信设备中,很多电路板单元不仅需要比较大的供电电流,而且负载所产生的纹波电流很大,如果仅仅选用陶瓷红宝石电容器,电容量不足,如果仅仅选用高频低阻电解红宝石电容器,纹波电流能力明显不足,选用固态电解红宝石电容器则可以很好地解决这个问题,随着电子电路产生的纹波电流越来越大,高纹波电流电源旁路、整流滤波变得不可避免,固态电解红宝石电容器将是最好的选择之一。
 

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