在現(xiàn)代電子設備中，電容器是一種至關重要的元件。它們廣泛應用于各類電路中，用于儲存和釋放電荷。本文將介紹一種新興的電容器類型——固液混合電容器(Hybrid E-Cap)，探討其結(jié)構(gòu)、工作原理以及應用領域。

固液混合電容的定義

導電聚合物混合鋁電解電容器（簡稱“固液混合電容器”）采用導電性聚合物與電解液融合的混合電解質(zhì)，兼具導電性聚合物電解電容器與鋁電解電容器的優(yōu)點，性能優(yōu)異。其特點有：體積小、擊穿電壓高、容量大、ESR低、紋波電流大、壽命長等。

固液混合電容的結(jié)構(gòu)

下面比較一下常見的鋁電解電容器與混合電容器的基本構(gòu)造。兩者的構(gòu)造基本相同，最主要的區(qū)別是：

固液混合電容器使用電解液導電聚合物復合材料作為電解質(zhì)。

固液混合電容的優(yōu)點

固液混合電容器的最大特點是，與傳統(tǒng)的鋁電解電容器相比，它具有更低的ESR、能夠通過較大的紋波電流。

更低的ESR不僅能獲得較大的噪聲吸收效果，還能減少因ESR而導致的能量損失，而且因能量損失而導致的自身溫度上升也會較小。自身溫度上升越小，電容器的壽命就越長，如果壽命相同，則ESR較低的電容器可以視為能夠通過較大的電流。

下圖為鋁電解電容器與混合電容器的ESR頻率特性比較圖：

通常情況下，鋁電解電容器的容量越大、體積越大，ESR越低。但是，與鋁電解電容器相比，低ESR的固液混合電容器可以用更小的容量和更小的尺寸獲得同等的ESR值。例如：47μF的固液混合電容器的ESR甚至可以低于330μF的傳統(tǒng)液態(tài)鋁電解電容器。

作為一個例子，我們比較了在開關電源輸出濾波中使用330μF鋁電解電容器和47μF固液混合電容器的效果。如下所示，使用47μF固液混合電容器可以降低輸出紋波電壓。此外，電容器的尺寸也可以從?10×10.2 mm大幅縮小到?6.3×5.8 mm。

固液混合電容的應用實例

實例1：電源

電源的輸出電容器，將徑向引線型220μF鋁電解電容器×1+MLCC×5替換為：1個47μF固液混合電容器?；旌想娙萜鳛楸砻尜N裝型，除了減少元件數(shù)量和貼裝面積、實現(xiàn)全表面貼裝外，還不使用短路故障模式的MLCC，提高了可靠性。

實例2：汽車電子

發(fā)動機ECU中，DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入用的鋁電解電容器，用固液混合電容器進行替代。元件數(shù)量減少了一半，PCB占用面積面積也顯著減少，同時獲得了更高的壽命、更好的可靠性。

結(jié)論

如上所述，混合電容器通過采用導電性聚合物，在保留了傳統(tǒng)鋁電解電容器的優(yōu)點（安全性、低LC）的同時，改善了低溫特性、ESR特性、高紋波等弱點。利用這些特點，在汽車和工業(yè)設備等需要安全性和可靠性的應用中，混合電容器將會得到越來越多的采用。

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