鋁聚合物電解電容器的特性及應用

　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聚合物陰極可以使電導率達到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構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半導體浸膏替代電解液。固態鋁聚合物貼片電容是結合了鋁電解電容和鉭電容的一種獨特結構。同傳統的鋁電解電容一樣，固態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。固態鋁聚合物貼片電容中，高導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，這一點與固態鉭電解電容器相似。

　　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是ESR很小，固態鋁聚合物貼片電容的ESR低于固態鉭，甚至低于鉭-聚合物組合電容，原因就是采用了固態導體聚合物，這就意味著承受紋波電流能力強。電解電容的ESR主要取決于電極的電阻，固態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。而在對開關電源輸出整流濾波和數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量級。表明鋁聚合物電解電容器在上述應用中更加有效。

　　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數十倍。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，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，將產生幅值很高的上電沖擊電流。一般情況下，應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ESR和電源內阻分別為90mW和50mW，輸入電壓為24V)，其上電電流峰值可能達到：　

　 (1)

　　遠遠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?？梢圆捎肁C/DC變換器上電電流限制方法，如串聯限流電阻，見圖2(a)，則：　　

(2)