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固態(tài)電容與液態(tài)電容該如何選擇?

1.什么是固態(tài)電容
固態(tài)電容也叫固態(tài)鋁質(zhì)電解電容。它與普通電容(即液態(tài)鋁質(zhì)電解電容)最大差別在于采用了不同的介電材料,液態(tài)鋁電容介電材料為電解液,而固態(tài)電容的介電材料則為導(dǎo)電性
高分子。 對于經(jīng)常去網(wǎng)吧或者長時間使用電腦的朋友,一定有過或者聽過由于板卡電容導(dǎo)致電腦不穩(wěn)定,甚至于電容爆裂的事情!那就是因為一方面板卡在長時間使用中,過熱導(dǎo)
致電解液受熱膨脹,導(dǎo)致電容失去作用甚至由于超過沸點導(dǎo)致膨脹爆裂!另一方面是,如果板卡在長期不通電的情形下,電解液容易與氧化鋁形成化學(xué)反應(yīng),造成開機或通電時形
成爆炸的現(xiàn)象。但是如果采用固態(tài)電容,就完全沒有這樣的隱患和危險了!
固態(tài)電容采用導(dǎo)電性高分子產(chǎn)品作為介電材料,該材料不會與氧化鋁產(chǎn)生作用,通電后不致于發(fā)生爆炸的現(xiàn)象;同時它為固態(tài)產(chǎn)品,自然也就不存在由于受熱膨脹導(dǎo)致爆裂的情況
了。 固態(tài)電容具備環(huán)保、低阻抗、高低溫穩(wěn)定、耐高紋波及高信賴度等優(yōu)越特性,是目前電解電容產(chǎn)品中最高階的產(chǎn)品。由于固態(tài)電容特性遠(yuǎn)優(yōu)于液態(tài)鋁電容,固態(tài)電容耐溫達(dá)
260度,且導(dǎo)電性、頻率特性及壽命均佳,適用于低電壓、高電流的應(yīng)用,主要應(yīng)用于數(shù)字產(chǎn)品如薄型DVD、投影機及工業(yè)計算機等,近年來也被電腦板卡產(chǎn)品廣泛使用。
2.固態(tài)電容的優(yōu)勢。
①高穩(wěn)定性
固體鋁電解電容可以持續(xù)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作,使用固態(tài)鋁電解電容可以直接提升主板性能。同時,由于其寬溫度范圍的穩(wěn)定阻抗,適于電源濾波。它可以有效地提供穩(wěn)定充沛
的電源,在超頻中尤為重要。
固態(tài)電容在高溫環(huán)境中仍然能正常工作,保持各種電氣性能。其電容量在全溫度范圍變化不超過15%,明顯優(yōu)于液態(tài)電解電容。同時固態(tài)電解電容的電容量與其工作電壓基本無關(guān),
從而保證其在電壓波動環(huán)境中穩(wěn)定工作。
液態(tài)電容器中的鋁箔和電解紙在使用過程中, 由于周圍環(huán)境的影響 (比如用于功率放大器中)可能會發(fā)生振動,這種振動會對信號產(chǎn)生“染色效應(yīng)”及造成信息失落;固態(tài)鋁電
容器中,固態(tài)電解質(zhì)將鋁箔和隔離紙很好地固定,避免了上述的振動。
壽命長
固態(tài)鋁電解電容具有極長的使用壽命(使用壽命超過50年)。與液態(tài)鋁電解電容相比,可以算作“長命百歲”了。它不會被擊穿,也不必?fù)?dān)心液態(tài)電解質(zhì)干涸以及外泄影響主板穩(wěn)定
性。由于沒有液態(tài)電解質(zhì)諸多問題的困擾,固態(tài)鋁電解電容使主板更加穩(wěn)定可靠。
固態(tài)的電解質(zhì)在高熱環(huán)境下不會像液態(tài)電解質(zhì)那樣蒸發(fā)膨脹,甚至燃燒。即使電容的溫度超過其耐受極限,固態(tài)電解質(zhì)僅僅是熔化,這樣不會引發(fā)電容金屬外殼爆裂,因而十分安
全。
工作溫度直接影響到電解電容的壽命,固態(tài)電解電容與液態(tài)電解電容在相同溫度環(huán)境下壽命明顯較長。
低ESR和高額定紋波電流
ESR(EquivalentSeriesResistance)指串聯(lián)等效電阻,是電容非常重要的指標(biāo)。ESR越低,電容充放電的速度越快,這個性能直接影響到微處理器供電電路的退藕性能,在高頻電路
固態(tài)電解電容的低ESR特性的優(yōu)勢更加明顯。可以說,高頻下低ESR特性是固態(tài)電解電容與液態(tài)電容性能差別的分水嶺。固態(tài)鋁電解電容的ESR非常低,同時具有非常小的能量耗
。在高溫、高頻和高功率工作條件下固態(tài)電容的極低ESR特性可以充分吸收電路中電源線間產(chǎn)生的高幅值電壓,防止其對系統(tǒng)的干擾。
目前CPU的功耗非常大,主頻已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出1GHz,同時CPU的峰值電流達(dá)到80A或更多,輸出濾波電容已經(jīng)接近工作臨界點。另一方面,CPU采用多種工作模式,大部分時間處于工
作模式的轉(zhuǎn)換過程。當(dāng)CPU由低功耗狀態(tài)轉(zhuǎn)為全負(fù)荷狀態(tài)時,這種CPU的瞬間(一般小于5毫秒)切換需要的大量能量均來自CPU供電電路中的電容,此時固態(tài)電容高速充放電特性可以
在瞬間輸出高峰值電流,保證充足的電源供應(yīng),確保CPU穩(wěn)定工作。
3.固態(tài)電容的應(yīng)用范圍
固態(tài)電容已廣泛應(yīng)用于DC-DC轉(zhuǎn)化器、通迅電源、機頂盒、路由器、TV、電壓調(diào)節(jié)器、手機適配器(手機充電器)、電腦主板和顯卡。
4.誰是固態(tài)電容在發(fā)展路上的絆腳石?
①固態(tài)電容的低頻響應(yīng)不如電解電容
如果用于涉及到音效的部分會得不到最佳的音質(zhì)效果。也就是說,一款主板采用全固態(tài)電容并不一定是最合理的!不管是固態(tài)電容還是液態(tài)電解電容,它們的主要作用是濾除雜波
,因此電容只要容量達(dá)到一定的數(shù)值要求即可,只要其元件質(zhì)量過關(guān),也能確保主板的穩(wěn)定運行。而這一點,液態(tài)電解電容也完全能做到!
 
②體積較大
固態(tài)電容采用了高分子電介質(zhì),固態(tài)粒子在高溫下,無論是粒子澎漲或是活躍性均較液態(tài)電解液低,它的沸點也高達(dá)攝氏350度,能有效的預(yù)防爆漿。但受固態(tài)鋁質(zhì)電解電容體積較
大,使得固態(tài)鋁質(zhì)電解電容在應(yīng)用中受到了很大的限制。
③由于固態(tài)電解質(zhì)中不含有可以修復(fù)鋁氧化膜的的活動離子,受此限制,在目前的技術(shù)水平下,固態(tài)鋁電容器的耐壓能力受到限制。以當(dāng)前的行業(yè)水平,一般的生產(chǎn)廠家,固態(tài)鋁電
容器的上限工作電壓只有 50v,而液態(tài)鋁電容器的工作電壓已達(dá)到 500v 以上。
④目前市面上固態(tài)電容的價格過高,無法滿足通用市場對價格的要求。這也給固態(tài)電容推廣應(yīng)用中帶來了無形的阻力。
 
結(jié)語:其實貼片電容本質(zhì)上與上面介紹的電解電容并無分別,它們之間的差別僅僅在封裝或者說是焊接工藝上面, 無論是插件還是貼片式的安裝工藝,電容本身都是直立于PCB的
,根本的區(qū)別方式是SMT貼片工藝安裝的電容,有黑色的橡膠底座。SMT的好處主要在于生產(chǎn)方面,其自動化程度高,精度也高,在運輸途中不像插件式那樣容易受損。但是SMT貼
工藝安裝,需要波峰焊工藝處理,電容經(jīng)過高溫之后可能會影響性能,尤其是陰極采用電解液的電容,經(jīng)過高溫后電解液可能會干枯。插件工藝的安裝成本低,因此在同樣成本下
,電容本身的性能可以更好一些。由于歐美工廠的機械成本低而人工比較貴,所以大部分傾向于SMT貼片制造。而國內(nèi)工廠的人工較便宜,所以廠商更愿意使用插件式安裝。
在選擇液態(tài)電容器和固態(tài)電解電容時,根據(jù)我們的實際需要,選擇最優(yōu)的解決方案。
 
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