电容CAP的组成 ppt

1、Capacitor IntroductionName: FredDepartment: PowerDate: 2011/03/28Outline: EL-CAPA. 組成B.參數C. 特性D. 設計考量E. TransientF. ApplicationG. Layout Issue PL-CAP MLCC ASUS常用料BA+C1C12AL1, ESLL21C1C12BR1, ESRR12 Impedance Z=R + (sC)-1 + sL=R + (jC)-1 + jL s = j=R j(C)-1 + jL=R + jL (C)-1SetXC = (C)-1 , XL = LThen

2、, Z=R + j(XL XC)= R2 + (XL XC)2 # EL-CAP鋁箔鋁箔 (Aluminum Foil)2. 電解液電解液 (Electrolyte)3. 電解紙電解紙 (Electrolytic Paper)4. 導針導針 (Lead)5. 橡膠橡膠 (Rubber)6. 膠管膠管 (Sleeve)a. 組成組成 EL CAP的組成的組成b. 參數參數 Critical Parameter 容值 (C) Capacitance损失角 (DF) Dissipation FactorTan=R/X=2f C Rf:測定頻率(Hz),C:靜電容量(F),R:等效串聯電阻( )散逸因

3、数dissipation factor(DF)存在於所有电容器中，有时DF值会以损失角tan表示。想想，损失角，既有损失，当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低，但铝电解电容就相当高。DF值是高还是低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率都有关系；当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。举实例做说明，同厂牌同系列的10000F电容，耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者，不是没有道理。此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高。 漏電流(LC)Leakage Current漏电流(leakage current)当然要低，它的计算公式大致

4、是:IK CV.漏电流I的单位是A，K是常数,例如是0.01或0.03，每家制造厂会选择不同的常数。 C:Nominal Capacitance(uF),V:Rated Voltage(V) 但不论如何，电容器容量愈高，漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法，这个漏电流也请考虑在内。从计算式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。 Note:一般的講一般的講,倉庫裡面的倉庫裡面的E-Cap每每1年都會要求供應商年都會要求供應商(Supplier)對對 此重新充電此重新充電! 浪湧電壓(SV) Surge Voltagesurge voltage(简称SV或V

5、s)，就是涌浪电压或崩溃电压;，超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死小心电容会爆！根据国际IEC 384-4规定，低於315V时，Vs=1.15Vr，高於315V时，Vs=1.1Vr。Vs是涌浪电压，Vr是额定电压(rated voltage)。 R 11 k o h mR 11 k o h m+V-CO. 紋波電流紋波電流 (Ripple Current) IRipple=* *T T* *A/ESRA/ESR. 電容壽命電容壽命 (Load Life & Shelf Life) Load Life : LX=L0* *2T0-TX/10 Shelf Life :c. 特性特性 EL

6、 CAP的特性的特性Note:溫度每升高溫度每升高10,其壽命就會其壽命就會降低降低1倍倍;若溫度每降低若溫度每降低10,其壽命其壽命就會增長就會增長1倍倍. Input CAP application. Output CAP applicationd. 設計考量設計考量Capacitor design consider factor.1.Rated ripple current5.ESR Value6.Life ( L=Lo *2exp (105-Ts)/10)2.Capacitance value4.Case size3.Rated voltageEG: Icore=60A,N(phase

7、)=4,Vin=12V,Vcore=1.3V,So Ic,RMS= (60 / 4) * 4 * 0.108 * (1 4 * 0.108) = 7.43A #根據法拉第與伏秒定理根據法拉第與伏秒定理.(For buck circuit)= VL(ON) + VL(OFF) = 0If TON = D, TOFF = 1-D , TON + TOFF = TS= VL(ON)*DT + VL(OFF)*(1-D)T = 0= (Vin-Vo)/L * DT - (Vo/L)(1-D)T = 0= (Vin-Vo)/L * DT = (Vo/L)(1-D)T= Vin*D Vo*D = Vo*(

8、1-D)= Vin*D = Vo - Vo*D + Vo*D= Vin*D = Vo = D = Vo/Vin ESR 估算： Vout(ripple) ESR * I （一般（一般Switching 電路要求小於電路要求小於50MV） I : L = (Vin-Vout) D / (I * fs ) Vdynamic Iout*ESRVout*10%e. Transient EL CAP對對Transient之影響之影響 ESR Is Too Bigger Capacitor Value Is Too smaller GNDGSD321VIN+12-12LG21VOGSD321+GNDGND

9、HGVLHHVL(ON) = Vin-Vo = L(diL/dt)= diL/dt = (Vin-Vo)/LVL(OFF) = -Vo = L(diL/dt)= diL/dt = -Vo/Lf:Application:1.隔直流通交流;2.儲存電荷能量(W=1/2*CV*V*f) etc.g:Layout Guideline(For I/P&O/P Cap)有机半导体铝固体电解电容器有机半导体铝固体电解电容器PL-CAPResinAl-canSeparator sheet Organic semiconductorSleeveTapeElementAl-foilAl-bossLeadL

10、eadAl-foilAl-canSeparator sheet with organic semiconductorElementAl-foilAl-tabAl-foilPlastic spacerRubberTerminalTerminalOS-CON的構造的構造Organic SemiconductorOS-CON有机半导体铝固体电解电容器有机半导体铝固体电解电容器1) 容量大容量大电容芯采用卷筒状铝箔电容芯采用卷筒状铝箔2) 电解质导电性高电解质导电性高 有机半导体有机半导体(TCNQ复合盐复合盐) 高分子有机半导体高分子有机半导体(Polythiophene 聚噻吩聚噻吩) 允许纹波电

11、流大允许纹波电流大 耐焊性能高耐焊性能高导电性高导电性高 = Lower ESR电容器类型电解质类型导电性(mS/cm)非固体电解电容器Electrolyte solution（电解液）3固体电解电容器Manganese dioxide（二氧化锰）30OS-CONOrganic semiconductor (TCNQ复合盐复合盐)300Conductive polymer（高分子有高分子有机半导体机半导体）3000OS-CON的电气特性的电气特性OS-CON的的电气特性电气特性损耗损耗 = I = I 2 2 x x ESRESR发热发热00.511.522.533.5Ripple Curre

12、ntArms33uF/16V47uF/16V100uF/16V220uF/16VOS-CON (SVP series)OS-CON (SA series)Al-E. (Low Impedance)Ta. (Low Impedance)OS-CON的可靠性的可靠性OS-CON的應用的應用AL-E 680uF3PVoutIL 1A/divVinVoutIL 1A/divVinOS-CON 4SVP100M1POS-CON有机半导体铝固体电解电容器有机半导体铝固体电解电容器主要特点主要特点! OS-CON 的的 ESR低低 阻抗值低阻抗值低/ /允许纹波电流大允许纹波电流大 适合用于通信产品的电源模

13、块输出滤波适合用于通信产品的电源模块输出滤波 线路板的电源输入口滤波线路板的电源输入口滤波 ! OS-CON 的的 ESR基本上不受温度的影响基本上不受温度的影响 特别适合用于有低温功能的通信产品（基站等）特别适合用于有低温功能的通信产品（基站等）! OS-CON 的寿命长的寿命长 65时计算上可以达到时计算上可以达到200,000 小时（约小时（约 22年）年） ! OS-CON 有极性但耐反向电压有极性但耐反向电压MLCC MLCC ( Multi-layer Ceramic Capacitor ) 積層陶瓷電容積層陶瓷電容BASIC FOR MLCC 1. Structure(結構結構)

14、 2. Formula（計算公式） 3. Characteristic (特性) 4. Tolerance of different material (不同材質的參數差別) 5. Life （壽命） 6. Real Application (實際應用)PS:MLCC-Process Flow- Chart漿料製備瓷膜成型印刷積層均壓成型切割去膠燒結滾磨角端銅端電極燒附電鍍測試包裝10V,0805,Y5V,4.7UF,+80/-20%DC Bias Characteristic-100-80-60-40-2000246810DC Bias Voltage V C/C %Temperature

15、Characteristic-100-80-60-40-20020-50-250255075100Temp. C/C %20321122110TTeVVttt2: effectual lifet1: test timeT1:test temperature(Spec)T2:working temperatureV1:test voltage(Spec)V2:working voltage 5.LifeFor ExamplePutting 10 pcs of ceramic CAPs. in chamber do the life time test with accelerated metho

16、d, the failure mode is defined as when the capacitance exceed its rated value (-5%), as can be seen in the figure.When the applied voltage is two times of its rated voltage, and the operation temperature is 85C. The life time is calculated as following. 20321122110TTeVVttThe figure illustrates t1=50

17、00hr, T1=105C.yearshret94. 15 .16987102150002085105326.Real ApplicationBy passBy passSnubberBoost cap(A)Basic Structure for bootsrapePVCCGSD321Cboot12Rboot12Phase+12VCgs12Driver12Low_sideBEC123BCE123GSD321Rgate12High_sideWhen Low_side onHigh_side1. PVCC charge Cboot through Rboot to ground2. The Cgs

18、 of mosfet discharge through Rgate So the falling-time of MOSFET depend on Rgate.PVCCGSD321Cboot12Rboot12Phase+12VCgs12Driver12Low_side23BCE123GSD321Rgate12BEC3When high_side on Cboot 通过Rboot&Rgate 给High_side MOSFET Cgs充電。 所以Rboot+Rgate 越大，MOS的开通速度越慢， Rboot+Rgate 越小，MOS的开通速度越快。PVCCGSD321Cboot12Rboot12Phase+12VCgs12Driver12Low_side23BCE123GSD321Rgate12High_sideBEC3(B)Snubber Circuit Ana