电容器看起来似乎很简单,但近年来对它们的不同的规格要求实际上变得更加复杂,主要原因人们一方面对单位体积高容值的追求,另外相关产业的快速发展带动了电容行业的快速发展。过去几年中,电容器的种类大幅增加,很大程度上是因为电容器设计利用了导电聚合物的进步。这些先进的电容器有时使用导电聚合物形成整个电解质,或者导电聚合物可以与液体电解质结合使用,这种设计称为混合电容器。无论哪种方式,这些基于聚合物的电容器在性能上相对于传统的电解电容器和陶瓷电容器具有优势,随着AI的应用越发受到大家的关注,具体表现:
•电气特性,比如ESR等
•稳定性
•使用寿命,2000H,5000H?
•可靠性
•安全性,有自愈能力
•生命周期成本,价格
具有导电聚合物阴极的铝电解电容器在本世纪之交进入市场,最初采用圆柱形铝壳,内部使用卷绕的氧化铝箔片。这些器件的设计类似于同样使用阳极化卷曲铝箔的液体电解电容器。用导电聚合物替代湿电解液,使等效串联电阻(ESR)显著降低,并消除了其最严重的可靠性问题之一——电解液蒸发,我们常见的液态电解电容爆炸的情形。
通过不同结构形式和材料组合,目前聚合物电容器也多种分类,本次主要介绍当前最为火爆的叠层式聚合物铝电容器。
什么是叠层式聚合物铝电容?
了解MLCC的内部结构就比较好理解叠层式聚合物电容,其实就是电容内部采取几层堆叠的方式,只是堆叠的层数比MLCC少了很多,层叠式聚合物铝电容器使用导电聚合物作为电解质,并采用铝阳极,外部用模塑树脂进行封装变成一个紧凑型表面贴装器件(参考下图剖面图),这些层叠聚合物电容器具有低剖面特性,在高度受限的应用领域可以广泛使用。

为什么叠层式聚合物铝电容会火?
• 最直接原因:目前叠层式聚合物电容可以提供业界最低3mΩ的性能指标,其余所有的其他类型的电容都无法制造出如此低ESR的产品。
• 间接单最重要原因:AI,服务器等高功率电路中GPU,CPU等芯片对纹波高要求带动了叠层式聚合物电容的快速应用和发展,单颗GPU芯片功率700W,更高可能到达1000W,不同负载工况下功率的变化,电流的变化,从而对外围电路信号质量要求也越来越高,需要必须要选择低ESR的产品
• 另外的原因,GPU模块的空间有限,想要实现低ESR可以并联多颗普通电容,但是受限空间和高度的影响,所以叠层铝的优势更加凸显。

为什么叠层式聚合物铝电容的ESR会这么低?
主要的原因:
使用PEDOT PSS聚合物2.叠层结构,减少接触电阻
石墨C,Cu合金减少接触电阻
内部结构供参考


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