高(gāo)壓,大(dà)容量電容器應用(yòng)與選型

     衆所周知，在電解電容和(hé)薄膜電容在電動車中應用(yòng)廣泛，電容器是各種電子産品終端必不可(kě)少的(de)元件，在電子系統中起著(zhe)至關重要的(de)作用(yòng)。随著(zhe)電子産品制造水(shuǐ)平的(de)提升和(hé)系統性能需求越來(lái)越苛刻，系統廠商的(de)工程師和(hé)采購(gòu)人(rén)員(yuán)對(duì)電容器的(de)性能提出了(le)新的(de)要求。諸如電源、工業、汽車、軍工和(hé)航空航天等領域對(duì)高(gāo)壓、大(dà)容量電容器有很大(dà)的(de)需求，在這(zhè)些領域，在工業、電源等應用(yòng)中，系統廠商對(duì)高(gāo)容量、低ESR、小體積的(de)電容器的(de)需求更加迫切，而在汽車、軍工和(hé)航空航天等應用(yòng)中，則對(duì)電容器壽命、耐壓、可(kě)靠性等提出了(le)更高(gāo)的(de)要求。通(tōng)常有一下(xià)幾種類型可(kě)供選擇：鋁電解電容器、薄膜電容器、陶瓷電容器。知名電容廠商VDTCAP演講嘉賓分(fēn)别就不同領域的(de)電容器選型爲聽(tīng)衆進行講解。
1：高(gāo)壓、長(cháng)壽命應用(yòng)的(de)電容器選型
在新能源汽車電源部分(fēn)的(de)設計中，需要采用(yòng)高(gāo)耐壓的(de)電容器進行平滑(smoothing)和(hé)濾波(filter)的(de)應用(yòng)，汽車内部通(tōng)常工作環境惡劣，要求電容器耐高(gāo)溫性能強、可(kě)靠性高(gāo)，壽命長(cháng)，此時(shí)薄膜電容相比鋁電解電容具備較大(dà)的(de)優勢。
VDTCAP技術總監趙工說道：“鋁電解電容顯著弱點是在高(gāo)溫下(xià)壽命低下(xià)。比如第一代豐田普銳斯(PRIUS)混合動力汽車，采用(yòng)的(de)是鋁電解電容，電壓是450V，容量爲1000μF，壽命在105℃時(shí)僅爲1000小時(shí)，長(cháng)期使用(yòng)會面臨更換電容的(de)問題。所以第二代普銳斯開始就采用(yòng)薄膜電容，電壓達到600V，壽命爲15年以上，而到最新的(de)第三代普銳斯采用(yòng)的(de)薄膜電容，電壓已經達到750V，壽命同樣在15年以上。”趙工表示，舊(jiù)一代的(de)混合動力汽車，功率部分(fēn)IGBT支持600V電壓，平滑部分(fēn)需要450V電壓和(hé)60A電流，此時(shí)采用(yòng)鋁電解電容可(kě)以勝任。到最近幾年，IGBT已經達到900V電壓，平滑部分(fēn)也(yě)需要750V電壓和(hé)90A電流，隻有采用(yòng)薄膜電容才能勝任。
薄膜電容還(hái)具備小體積的(de)優勢，相同容量的(de)薄膜電容和(hé)電解電容，薄膜電容的(de)體積大(dà)概會小一半。尤其是金屬化(huà)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(de)金屬以做(zuò)爲電極，如此可(kě)以省去電極箔的(de)厚度，縮小電容器單位容量的(de)體積。此外，薄膜電容器還(hái)有下(xià)面的(de)一些優勢：無極性，絕緣阻抗很高(gāo)，頻(pín)率特性優異(頻(pín)率響應寬廣)，而且介質損失很小。
2：高(gāo)容量、成本敏感應用(yòng)的(de)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(dà)優勢，不過在PC、消費電子等較低電壓和(hé)成本敏感的(de)應用(yòng)，我們看到最多(duō)的(de)還(hái)是MLCC和(hé)鋁電解電容器。鋁電解電容器重要廠商台灣VDTCAP的(de)總經理(lǐ)趙總介紹了(le)各種電容針對(duì)容量和(hé)電壓不同的(de)一個(gè)選型指南(nán)。趙先生表示：“低壓、低容量領域MLCC搶占了(le)鋁電解電容器的(de)大(dà)量空間，而在高(gāo)壓、低容量領域電解電容又收到薄膜電容的(de)威脅，因此高(gāo)壓、高(gāo)容量與低單位容量成本才是鋁電解電容器存在的(de)價值。”例如，在LCD TV、LCD monitor，notebook、台式電腦(nǎo)主闆、STB、交換器、UPS、Power Inverter和(hé)LED照(zhào)明(míng)等應用(yòng)中，電解電容器仍然處于絕對(duì)的(de)市場(chǎng)領先地位。此外，高(gāo)性能的(de)電解電容也(yě)在汽車電子領域得(de)到了(le)廣泛應用(yòng)。比如立隆電子的(de)U787D系列産品，滿足AEC-Q200汽車電子規範對(duì)元件工作溫度、震動、溫度穩定性等項目的(de)要求，其工作溫度能達到+150℃，且滿足汽車蓄電池36V和(hé)42V的(de)電壓标準。
另一家國内高(gāo)性能電容器廠商，南(nán)通(tōng)江海電容器股份有限公司也(yě)在研討(tǎo)會上發表了(le)精彩講演。江海公司總工程師丁繼華表示，針對(duì)工業用(yòng)電容器選型，需要考慮下(xià)面一些因素：長(cháng)壽命、高(gāo)可(kě)靠(品質穩定)、高(gāo)穩定(安全性能)、低成本、個(gè)性化(huà)設計。
針對(duì)鋁電解電容通(tōng)常壽命相對(duì)較低的(de)特點，江海進行一系列技術攻關，有效提升了(le)鋁電解電容的(de)壽命。丁繼華介紹道，提升壽命首先要降低工作溫度，因爲工作溫度與功率P相關，而P=I2* ESR，所以首先要降低ESR，江海采用(yòng)多(duō)種方式減低電容器ESR，比如采用(yòng)多(duō)對(duì)引線條引出(并聯電阻以減少ESR)，負極延伸等工藝。此外，還(hái)需要減小電容器中心與環境之間的(de)熱(rè)阻，即加強散熱(rè)，江海采取的(de)是無固定劑結構，以及厚底加散熱(rè)膜等工藝。
目前鋁電解的(de)趨勢，在工業、電源等高(gāo)壓産品領域，是小型化(huà)、長(cháng)壽命化(huà)和(hé)紋波電流提升;在通(tōng)信、資訊等低壓産品領域，是小型化(huà)、低阻抗、紋波電流提升和(hé)長(cháng)壽命的(de)趨勢。 VDTCAP目前推出高(gāo)壓大(dà)容量電解電容以及以及薄膜電容，電解電容電壓可(kě)以到700VDC8200UF ,薄膜電容可(kě)以到5000VDC2000UF,目前已經廣泛應用(yòng)用(yòng)工業電子系統，具備成熟應用(yòng)方案，歡迎來(lái)電咨詢，電話(huà)021-24208728