鋁聚合物電解電容器的特性及應(yīng)用

　鋁聚合物電解電容器

　　鋁電解電容器種類很多，有的可以將ESR明顯減小，但是還是沒有質(zhì)的變化。ESR主要是由電解電容器的陰極電阻造成的，提高電解電容器的陰極材料電導(dǎo)率可以改善電解電容器的性能，而鋁聚合物電解電容器的有機(jī)聚合物陰極可以使電導(dǎo)率達(dá)到300ms/cm，甚至3000ms/cm，這種陰極材料可以使電解電容器的ESR非常低。

　　鋁聚合物電解電容器的結(jié)構(gòu)與普通鋁電解電容器相同，所不同的是引線式鋁聚合物電解電容器的陰極材料用有機(jī)半導(dǎo)體浸膏替代電解液。固態(tài)鋁聚合物貼片電容是結(jié)合了鋁電解電容和鉭電容的一種獨(dú)特結(jié)構(gòu)。同傳統(tǒng)的鋁電解電容一樣，固態(tài)鋁聚合物貼片電容的陽極鋁電極板、氧化鋁層通過陽極氧化過程制作在上面。固態(tài)鋁聚合物貼片電容中，高導(dǎo)電率的聚合物電極薄膜沉積在氧化鋁上，作為陰極，炭和銀為陰極的引出電極，這一點(diǎn)與固態(tài)鉭電解電容器相似。

　　鋁聚合物電解電容器電氣性能

　　ESR和額定紋波電流

　　鋁聚合物電解電容器最大的特點(diǎn)是ESR很小，固態(tài)鋁聚合物貼片電容的ESR低于固態(tài)鉭，甚至低于鉭-聚合物組合電容，原因就是采用了固態(tài)導(dǎo)體聚合物，這就意味著承受紋波電流能力強(qiáng)。電解電容的ESR主要取決于電極的電阻，固態(tài)鋁聚合物電容的電極阻值比其它電極的阻值小得多，幾乎為0。

　　阻抗頻率特性

　　在低頻段(低于10kHz)和高頻段(高于20MHz)，鋁聚合物電解電容器與低ESR鋁電解電容器、鉭電解電容器的性能相差不多。而在對開關(guān)電源輸出整流濾波和數(shù)字電路的電源旁路最有效的中頻段，卻有著明顯的差別，特別是在1MHz左右，相差非常明顯。鋁聚合物電解電容器的阻抗最低，鉭電解電容器次之， ESR鋁電解電容器相對阻抗最高相差接近一個半數(shù)量級。表明鋁聚合物電解電容器在上述應(yīng)用中更加有效。

　　ESR與電容量的溫度特性

　　鋁聚合物電解電容器及用途相近的其它電容器的ESR溫度特性如圖1(a)所示。鋁聚合物電解電容器的ESR特性從-55℃到+105℃幾乎沒有變化，變化由大到小依次為鋁電解電容器、X5U陶瓷電容器、鉭電解電容器、X5P陶瓷電容器、鋁聚合物電解電容器，其中鋁電解電容器變化達(dá)數(shù)十倍。鋁聚合物電解電容器及用途相近的其它電容器的電容溫度特性如圖1(b)所示。鋁聚合物電解電容器的電容量在全溫度范圍內(nèi)變化不到15%，略高于鉭電解電容器，低于其它電容器。

圖1 電容器的溫度特性

　　電壓對電容量的影響

　　鋁聚合物電解電容器的電容量與施加電壓基本無關(guān)，而陶瓷電容器的電容量則隨外加電壓的增加而明顯下降(大約下降20%)。

鋁聚合物電解電容器的應(yīng)用

　　上電沖擊電流的抑制

　　由于鋁聚合物電解電容器的ESR極小，上電過程中電容器上沒有初始電壓，因此，將產(chǎn)生幅值很高的上電沖擊電流。一般情況下，應(yīng)將沖擊電流幅值限制在10A以下或低于允許紋波電流的10倍以下。通常的DC/DC變換器的輸入僅用一個低ESR電容器濾波，這時，如選用鋁聚合物電解電容器作為輸入濾波電容器(假設(shè)ESR和電源內(nèi)阻分別為90mW和50mW，輸入電壓為24V)，其上電電流峰值可能達(dá)到：　

　 (1)

　　遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁聚合物電解電容器的紋波電流承受能力。必須考慮上電過程的沖擊電流限制。可以采用AC/DC變換器上電電流限制方法，如串聯(lián)限流電阻，見圖2(a)，則：　　

(2)