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      電容器指南

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      查看電腦等電子設備的主機闆的話,最常看見的是如圖1的6種類型的電容器。钽電解電容器(二氧化錳型、高分子型),鋁電解電容器(罐狀/電解液、罐狀/高分子、貼片型),MLCC等。電容器中還有其他的薄膜電容器和铌電容器等很多種類,本次将說明村田制作所擅長的聚合物電容器。

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      圖1 主要的電容器

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      聚合物電容器是指不論钽電解電容器還是鋁電解電容器它們在陰極的部分都使用了導電性聚合物的電解電容器。高分子型的鋁電解電容器在陽極的部分貼了鋁膜,而在陰極使用了導電性聚合物。高分子型的钽電解電容器在陽極的部分貼了钽金屬,而在陰極使用了導電性聚合物。導電性聚合物鋁電解電容器的模式圖如圖2所示。

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      圖2 導電性聚合物鋁電解電容器的模式圖

      常規型的電解電容器陰極使用的是電解液、二氧化錳。如果把他們用導電性聚合物替代的話,能夠降低ESR,能夠使溫度特性穩定,更加提高了安全性,并且延長使用壽命。參考圖1就能明白,聚合物電容器比常規型電解電容器的ESR更低。
      此外,如果是電解電容器的話其陽極使用的閥金屬的種類基本上決定了電介質的種類,因此也決定了介電常數、DC偏置特性以及嘯叫特性等。這樣的話,将陽極、陰極和電介質用很多種類的材料組合起來就能得到各種各樣的特性。這裡既有我們擅長的也有薄弱的領域,電子設備設計者在設計電路的時候也是區分開來的。

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      鋁電解電容器根據陰極材料和構造來區分大概可以分為3種類型,村田的鋁電解電容器是全固體的多層型聚合物鋁電解電容器(ECAS系列)(參考圖3)。其他的罐狀的纏繞型中,也有在陰極部分使用了電解液和聚合物的産品。
      ECAS系列的特征是除了在陰極中使用了導電率較高的導電性聚合物,還通過疊加多層鋁元素将電解電容器中的ESR控制得較低。此外,能夠很大程度獲得靜電容量,并且由于沒有DC偏置特性,在施加直流電壓時實際使用時靜電容量穩定。如此,低ESR、大容量且容量穩定就是ECAS系列的超大特征了。

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      圖3 ECAS系列的構造例

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      電容器在電路上的主要用途之一是穩定電源線的電壓使之平穩。電子設備越是多功能化,CPU等的電源線對電壓控制的要求就越高。為了使電壓線穩定,大靜電容量有時是必不可少的。因此,目前為止出現了将多數MLCC并聯的提案,但是也有提案說通過和ECAS組合,某些時候可以控制元件個數和成本。村田制作所通過将ECAS系列追加到MLCC的産品陣容中,提出了至今為止最廣泛的提案。

      圖4是CPU和FPGA的電源線的簡單的電路圖。

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      圖4 CPU和FPGA的電源線的簡單電路圖

      ECAS系列的低ESR、低阻抗、穩定的靜電容量的特征,最适用于負載電流變動激烈的CPU等各種電源線的平滑用途中(波紋吸收和瞬态響應)。基本上幾乎是跟MLCC組合起來使用,ECAS系列特别能夠發揮其控制電壓變動(高速backup)的作用。控制電壓變動的用途中常常使用高分子型的钽電解電容器、高分子型的鋁電解電容器(罐狀),ECAS系列比起其他的ESR更低,通過取得ESR和靜電容量之間的平衡,最适用于控制電壓變動的用途。
      這樣的ECAS系列經常被用于PC(筆記本PC,server,主機闆,複合機等),數碼AV設備(液晶電視,遊戲機,機頂盒等)。在設計這些電子設備時請一定要考慮ECAS系列的産品。

      ECAS系列的産品陣容詳細信息請參考此鍊接

      擔當:株式會社村田制作所 聚合物設備商品部

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