Когда жизнь не дает вам MLCC, используйте полимерные конденсаторы

May 03, 2024

Если вы не жили под камнем последние 12 месяцев, следующие новости не будут для вас новыми, но они окажут огромное влияние на вашу жизнь, особенно если вы работаете инженером или менеджером по цепочке поставок: Еще в начале 2017 года. Крупнейшие производители керамических конденсаторов начали понимать, что спрос на MLCC оказался выше, чем ожидалось. Этот спрос был, в частности, выражен производителями мобильных телефонов и автомобильными рынками, и в ноябре 2017 года среднее время выполнения заказа составило мин. 20 недель. Производители MLCC отказываются от своей низкорентабельной и объемной рекламы в потребительском сегменте, концентрируясь на поставках деталей с более высокой добавленной стоимостью. Согласно отчету MLCC: «Обзор мирового рынка на 2018 финансовый год», эта ситуация даже усугубилась из-за растущего спроса на MLCC высокой емкости, поскольку продукты следующего поколения во многих сегментах рассматривали MLCC в диапазоне 100, 220 и 330 в качестве стандартных деталей. А теперь самое интересное: дефицит не улучшится до 2020 года и далее (или, другими словами: пришло время искать альтернативу).

На MLCC полагались и использовали их во многих отраслях как надежную рабочую лошадку. Наиболее экономически эффективным решением было и, вероятно, останется таковым в течение следующих десяти лет; Однако везде, где могут использоваться другие диэлектрики, спрос будет расти, поскольку у производителей нет другого выбора, кроме как дистанцироваться от такой огромной зависимости от керамики. В таблице 1 показаны различные типы конденсаторов, включая электролитические конденсаторы, OSCON, SP-Cap, POS-Cap, пленочные конденсаторы и MLCC. Приложение обычно определяет лучший выбор типа конденсатора для использования в конструкции. Но прежде чем мы перейдем к этому, вообще говоря, можно сделать следующее различие: хотя электролитические конденсаторы обеспечивают наибольшее ESR, эти конденсаторы страдают от значительного ухудшения емкости и тока утечки при более высоких температурах и частотах. Керамические конденсаторы имеют очень низкие значения ESR и ESL, что делает их отличными для переходных режимов, но у них есть ограничения по снижению емкости. Хотя керамические конденсаторы могут работать при очень высоких пульсациях тока, они страдают от некорректного старения и требуют более низких рабочих электрических полей. Полимерные электролитические конденсаторы в основном применяются в источниках питания интегральных электронных схем в качестве буферных, развязывающих и развязывающих конденсаторов, особенно в устройствах плоской или компактной конструкции. Таким образом, они конкурируют с конденсаторами MLCC, но имеют более высокие значения емкости и не имеют микрофонного эффекта.

Panasonic является ведущим производителем твердополимерных алюминиевых конденсаторов: SP-Caps и OS-CON, танталовых полимерных конденсаторов – POS-CAP, а также технологий полимерных гибридных алюминиевых электролитических конденсаторов и обладает самым большим опытом разработки на рынке. Твердые конденсаторы из проводящего полимера и алюминия, далее сокращенно называемые «полимерными конденсаторами», расширяют сферу своего применения. Полимерный конденсатор (как и обычные алюминиевые электролитические конденсаторы) отличается большой емкостью и отличными характеристиками смещения, с которыми никогда не смогут конкурировать многослойные керамические конденсаторы. Помимо этих преимуществ полимерные конденсаторы обладают чрезвычайно низкими характеристиками ESR. Что касается ESL, который определяется внутренней структурой и конфигурацией выводов конденсаторов, за счет структурных усовершенствований полимерные конденсаторы имеют низкий ESL. Также, что касается высыхания электролита в течение срока службы и изменения характеристик в диапазоне низких температур, полимерные конденсаторы реализовали очень высокую надежность и превосходные низкотемпературные характеристики за счет использования твердых полимерных материалов в качестве электролита.

SP-CAP и POS-CAP с их небольшим размером и кубической формой особенно подходят для замены MLCC. Присмотревшись к характеристикам этих различных технологий, можно увидеть некоторые существенные различия между ними.