电容产品的特殊设计应用
【2013新能源与工业应用开发者论坛精彩笔录】

本文整理自美国集美专家李焱在2013新能源与工业应用开发者论坛上的演讲，更多精彩方案尽在2013新能源、工业与嵌入式应用开发者论坛网络直播。

图 富昌电子专家发表精彩演讲

大家好，我是来自集美公司的李焱。负责咱们这个区域的技术支持，现在给大家先介绍一下我们公司情况，我们是一家美国公司，总部在美国，我们的产品主要是电容以及它的应用和新产品拓展。总部是在美国的南部。我们有24家工厂遍布11个国家，可以在全球任何地方给你更强有力的支持，如果你们的产品未来可能发生在其他国家的话，我们的产品不会给你做任何断供的情况。我们的有薄膜电容、钽电容、陶瓷电容。我们集美不仅有电容，还有其他更多产品的拓展。刚才介绍我们拳头产品除了有钽电容、陶瓷电容、薄膜电容，这是我们电容的介绍，下面是我们的分销商还有我们主要客户，耳熟能详的诺基亚、爱立信、ABB、博世一类的。

大家知道液态钽电容，它的应用温度范围比较广，电压与固态钽电容更宽一些。我们就要做这样一个替代，液态有一个问题就是高温高压地震情况下会有漏液的情况，我们解决的方案就是高分子聚合物引线型的电容，目前的温度限度是125度，有关更高温度我们正在研发当中。目前可以用到125V，也就是比固态钽电容更高，这一颗电容的重量低于液态钽电容，因为是液态的，它肯定很重，这是另一个特色。这个应用范围包括航空、航天、军工以及运输类产品。

下面这一类产品是二氧化锰的产品，大家知道固态钽电容分为两类，一个是聚合物的，一个是二氧化锰的。像这一类产品，T489系列，我们推出的卖电它是低漏电流的，T490针对低端市场，所谓低端市场是适用温度范围不是很宽，大家知道工业应用在85度、125度这样的高温，手持或者笔记本电脑，或者应用情况跟我们人工作环境还要苛刻的，天天要用空调或者其他吹风设备给他降温的产品，不需要很高的温度，所以推出了T490系列，温度在-55度到40度。覆盖了整个应用范围。

另外一个就是T495和T510产品系列，这一类产品在原有的电压范围做了扩展，35V扩展到50V，它的特点在低ESR。这个产品基本上是80毫欧这样的级别，自身发热能力很低。接下来是T428系列，这是我们在更小的体积内可以提高更大容量的解决方案。另外一个就是我们把它堆起来了，盖了三层楼，有一种应用就是本身电路板的面积要求局限性很高，但是它的空间很大，我们可以在高度上无限延伸，但是面积就一个模块那么大，这样我们把几个电容挪在一起，这个电容是挪两层或者三层，盖了两层楼或者三层楼，大家知道电容并联后容值会增加，这相当于把电容并联使用。

接下来是有关于特殊产品的介绍。第一个是T560系列，我们知道一般容值目前钽电容做到1500。目前T513系列，是目前二氧化锰COTS系列，是高于军工标准的产品，所以比军工筛选要求更严格一些。接下来是T493系列，可以提供的解决方案是63V。这一颗产品是T560，跟普通的钽电容电容完全不一样，这是基于特殊的需求，我们需要有直插的，高稳定性的，高抗震能力的。

接下来讲的是T540和541系列，我们知道一般来讲滤波电容或者放在电源前面做储能应用，这一个电容提供的方案是T521系列容值更大、容量更高，目前这个系列在美国军方有应用。这个产品是T500系列，可工作温度是200度，也就是说放在200度的环境下工作，而不是放在那里储存或者其他的，这样产品的应用方向一般就是升天或者入地，这里划的图就是海上钻探。接下来是陶瓷电容，目前应用的客户市场是包括军工、医疗、航天、通信、钻井，我们高温系列125度大家认为是工业应用的高温，特殊的环境需要更高的温度，比如上天入地，我们研发向从温度上来讲，从150度到200度到260度。

下面这个是介绍150度，目前提供的是是直插的解决方案和表贴的解决方案。目前工业发展趋势是贴片，因为体积越来越小，但是贴片在高振动下会有一些断掉，或者其他问题。这个时候直插就是替换方案。所以在150度下也有直插方案，另外就是200度系列，目前覆盖了包括贴片和直插以及轴线或者射线型的都有，在钻井和航天上也有很广泛的应用。另外就是我们看到的260度。有一个问题就是说，陶瓷电容一般拿到0.47或者0.2，是静电容值，加了电压以后，容值会下降。一般下降50%到60%左右。所以我们主推C0G在高温高压下不会有任何衰减。如果客户买到200度的解决方案，在真正50V工作电压以及200度的工作温度上，他可工作可给我们供应的容值是0.4到0.5V阀，这样我们为什么不买C0G的电容呢，这就是我们主推陶瓷电容C0G的解决方案原因。像这一类产品，200度的产品，现在的解决方案很多，以前的解决方案都是PM的，就是贵金属的，相对来说成本比较高，现在我们推出了成本比较低的产品系列，就是BM。刚才讲这一类产品，有人提供二类介质，有人提供一类介质，集美提供的一类介质是3倍左右。TCC和VCC是刚才提到的，随着温度升高，这个容值会有衰减，VCC是随着电压增加，容值会有衰减。二类供应商相对来说会有丢失。刚才提到是普通金属解决方案还是贵金属解决方案呢？

另外一个方案是我们把电容放在发动机附近，一般情况下要求是150度，像这种情况下，就可以用直插系列的150度或者200度的解决方案。另外一个就是高压系列，现在谐振电压、谐振电源会做得越来越高，目前高压系列我们也提到很高，表贴的基本上可以做到三千V，目前的发展方向是放在高压方向里面，为什么有这样的需求，我们知道陶瓷会做得更薄，如果把普通加工过程，会有热胀冷缩过程，会造成电容本体的断裂，在目前的EMS加工过程中，做ICT检测是无法检测到断裂的，所以我们解决的方案是柔性端子。目前在军工筛选级别表贴类产品上最高做到5000V。还有直插的做10000V。

客户定制这一块，我们拿到一个解决方案做一个定制，陶瓷电容大家有很多担心的问题，基于一定的量产产品给大家做更高的筛选或者更严格的设计，这种担心大家基本上可以放弃掉了。高压产品表贴做得越来越高，一般高压电容，会有爬电的问题，我们会防止电弧，做了小的屏蔽罩，最高的解决方案是两千伏，未来会做得更高，这个产品为什么会推出呢，高压防止爬电的解决方案是上面做了化学涂层，放在PCB版本身就是一个高温过程，在通电电压高压情况下又会发热，这个化学涂层会不会容掉，会不会再附着在本体上，基于这种不可靠性，我们是做了内部结构改变的方案。另外就是现在看到这种我们叫做小磁盘式的陈品，这种产品一般放在交流电压的输入跟滤波，有陶瓷跟薄膜两种方案，集美也推出了这样的产品，包括X电容还有Y电容。我们推出了表贴形的。

现在做了一个对比，我们的高压产品目前做到多高的电压，普通的SMD的表贴产品目前电压做到三千V，这是一类介质的。需要提到一点，刚才提到KPSHV系列，就是KPS高压系列，在电容外面多做了一个L形或者Z形的连结端子，这样最高可以做到一万V。直插高压电容。现在最高的也可以做到一万V，像军工筛选系列，这种高压产品的话，它是PME的，所以价格相对来说比较高一些，一般应用市场方向就是高可靠性的。针对于这种工业级的高压也是做到了一万V。但相对来讲，基于它的测试要求会比军工低一些，容值提供的方案是0.33V阀或者更高。陶瓷电容目前推出一种微波电容，高频、天线、基站上面的应用，像HIQ的，最小可以提供0201，最大的解决方案是0805，目前这种产品，是BME产品，也就是贱金属，相对来说价格便宜一些。除了提供刚才提到的钽电容电容、陶瓷电容，我们还有另外的就是电解电容，就同第一张图片，另外就是螺栓形的。

这有几大方向：第一是逆变器、风能、充电的方案，刚才提到我们有24个工厂遍布11个国家，中国现在电解电容工厂在苏州，所以提供给全国的客户本土化产品的支持，相对来讲中国的产品也会更便宜，运输成本更低了。另外一个需要提到的是，我们有电解电容方案，实际上这是液态的电解电容，它的额定温度是150度，也就是说这种产品适合于高温的，为什么会它可以适应高温，而前面提到的这些不可以呢？我们可以看到这种电容内部的封闭端子是用环氧树脂或者其他的方案，我们用的是金属盖壳，挥发能力更差一些，挥发的东西更少。基于这种情况，容值提供的可持续时间更长。这种产品在欧洲汽车市场有很大的应用，因为在欧洲汽车市场，这是一个标配。它一般放在汽车发动机附近，或者高温的应用情况。像这种情况，如果大家汽车上面应用的话，不用担心汽车级别的标准限制，因为我们150度的产品都过了汽车的认证。另外一个需要提到的，它的外面封装是用金属壳，像皇冠一样，中间的引出端子是阳极，外面四个小管是阴极，所以它的抗震会更好，因为它的阴极是四个小针抓着。这个产品是125度，寿命更长，更适合于LED灯的应用。大家不用担心我们这些产品都过了16949以及14004认证。

另外就是薄膜电容产品，我们薄膜电容产品在风能、太阳能上有很多应用，包括有很多滤波形的，单向滤波或者三向滤波，以及C44U产品系列，另外就是这一款产品，它可以在单位体积内提供更高容值的方案，我们C4E系列是用在汽车上面。

再另外就是吸收电容，这两个引脚之间的编剧是和IGBT的尺寸是息息相关的，汽车电容会跟随所有的主流厂商。刚才提到的解决方案，客户会有一个提问，是不是我们可以用电解质来解决所有的滤波，当然不可以，目前来讲从容值上面可以看到，陶瓷电容可以提供的最高容值基本上可以到22或者47，有些厂家可能会更高，比如到100，有一个问题，低于二类介质，加了电压之后，有效电压是一半左右。目前只有电解电容解决方案，包括液态电解电容和固态高分子聚合物钽电容，更高的就是超级电容。从电压区分，陶瓷电容和薄膜电容具有更高的优势，薄膜电容提供的最高电压在3000V左右，薄膜电容最高在10000V。