钽电容可以用电解电容代替吗
MLCC作为电子信息产业的核心电子元件之一,具有诸多优势。它不仅继承了传统瓷介电容器的优点,更具备体积小、容量大、机械强度高、耐湿性好等特点,还有内感小、高频特性好和可靠性高等一系列优点。MLCC可以制成不同容量温度系数和不同结构形式的片形、管形、穿心形及高压的电容,其影响力对一个的电子信息产业制造水平具有重大意义。
那么,为什么要用MLCC替换其他类型的电容呢?
面对金属资源耗竭的问题,许多传统电容所使用的金属资源如钽、铅等面临短缺。相比之下,MLCC的原材料获取相对容易,供货稳定。虽然价格有时会受到波动或恶意囤货的影响,但总体上,MLCC不存在资源耗竭等不可解决的问题。
从经济角度出发,相同容量和耐压的电解电容、钽电容、有机半导体电容价格较高,而MLCC相对更为经济实惠。特别是在100uF以下的容量范围内,MLCC的价格优势更为明显。
考虑到电气特性、价格及MLCC的高容值化发展,全系列钽电容、小容值电解电容、有机半导体电容逐渐被MLCC取代。尽管一些特殊用途,如高可靠性()、高温度稳定性要求(交流耦合)、高精度要求(LC无源滤波器)等领域不会由MLCC完全替代,但MLCC的广泛应用趋势已不可逆转。
关于MLCC的特性和优势,我们可以看到陶瓷电容可以实现pF级电容,这是常用的电容(铝电解电容、钽电容、薄膜电容)所难以达到的。尽管MLCC在容量上仍有局限,但其陶瓷材质使其具备出色的温度范围、频率响应、峰值电流、ESR(等效串联电阻)和ESL(等效串联电感)性能。这使得陶瓷电容在替代薄膜电容等方面展现出显著优势。
从结构上看,MLCC采用多层叠合结构,由多个简单平行板电容器并联而成。其内部主要包括陶瓷介质、内电极和外电极。这种结构使得MLCC的ESR和ESL具备独特优势,具备更好的高频特性。正因为这些优势,MLCC作为去耦电容或电源滤波电容使用时,能以更少的电容总容量实现更好的滤波和去耦效果。
在实际替换应用中,例如在5V转1.5V、5V转2.5V以及5V转12V的Boost升压电路中,使用MLCC替代传统电容后,输出纹波电压和负载响应均得到显著改善。
部分LDO应用中可能存在输出电容的ESR问题。为保证LDO稳压器的稳定性,通常要求其输出电容的ESR在一定范围内。在选择输出电容时,钽电容通常是最佳选择。对于某些专门设计的LDO如LP2985,可使用陶瓷电容。但在使用陶瓷电容时,可能需要串联电阻以增加ESR以避免振荡。