新型先进设备取代陈旧过时的系统促进了航空电子、国防和太空领域应用的快速增长。这些新系统设备专门满足下一代航空、国防和航天需求。如针对 MIL-STD-704 标准规定的极端环境和电气特性而设计的敌友识别 (IFF) 系统、用于目标跟踪检测的相控阵雷达、航空电子控制和显示以及电力系统等。客户需要保持竞争力,这一需求推动着市场的发展。
这种现代化系统对电容器的容积效率、可靠性、额定电压和大容量提出了更高的要求。为满足这些需求,工程师们一直采用 Vishay 的 vPolyTan™ 固体聚合物钽电容器。
一、什么是聚合物钽电容器?
1.导电聚合物与二氧化锰 (MnO2) 钽电容
导电聚合物电容与二氧化锰 (MnO2) 钽电容结构相似。二者的主要区别在于固体电解质使用的材料。标准 MnO2 电容器具有典型半导体导电性。导电聚合物电容器使用固有导电聚合物 (ICP) 材料,导电率高几个数量级。因此,导电聚合物电容器的等效串联电阻 (ESR) 大大低于 MnO2 电容器,并且降低了所需的电压降额。
2.聚合物电容器无热解/起火故障
1.电压降额
2.高电压
3.低ESR
由于阴极结构采用高导电性固有导电聚合物,因此聚合物电容器的 ESR 非常低,通常比 MnO2 钽电容器低 10 %。因此,这种器件特别适合高频和高纹波电流应用。
4.高可靠性
由于聚合物电容使用固体电解质,因此不像液体或凝胶电解电容器那样容易干燥。这种干燥过程是铝电解电容器的常见故障模式,并且会导致过热。当液体蒸发时,压力增加会导致液体泄漏、膨胀,甚至爆裂/爆炸。固体聚合物电容器没有这种故障机制,因此更可靠,使用寿命更长。与铝电解电容器不同,聚合物电容器可在较高温度下长时间工作,不会产生问题。
5.MAP技术
Vishay 多阵列封装 (MAP) 技术可在给定体积下实现容量最大化。其方法是缩小引线框,使实际电容器占有更大体积(见图3)。
Hi-Rel T54 系列电容器利用 MAP 技术提高容积效率。MAP 结合双阳极设计,可显著降低 ESR 额定值(见下图4)。
6.堆叠电容器 利用 MAP 技术,Vishay 在 T54 系列中增加了堆叠选件,适用于占位面积小、容量大的应用。通过堆叠,多个电容器以并联阵列的形式组合在一起。电容器并联配置可增加容量,降低 ESR。堆叠选项包括 1x2(一个电容器宽,两个高)、1x3、2x2、2x3 和 3x2。额定容值范围 130 uF 至 2800 uF,额定电压范围 75VDC 至 16VDC。还可以提供定制堆叠配置。这些堆叠式大容量配置有助于大量节省设计师的 PCB 空间。
7.储能/大容量
T54 系列采用 E6 封装(2x3阵列),能量达 5 J/in2,以 900 uF / 35VDC 额定电压堆叠式聚合物电容器理想条件为准。
8.长期可靠性
与多层陶瓷或铝电解等竞争技术不同,由于上述特性,聚合物电容器无磨损,从而保证 Hi-Rel 国防和航天应用所需的长期可靠性。下图显示聚合物技术的长期稳定性,容量、漏电流和 ESR 随时间变化很小。
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