MLCC缺货？KEMET工程师来支招！

在MLCC(贴片多层陶瓷电容)严重缺货的今天,寻遍大半世界找不着一颗料,是颇令采购抓狂的事情。眼见这股缺货潮越演越烈,而你却无力抵抗?唯样商城为你整理了这篇替代指南,希望能够帮到你。

当你读到这篇文章时,正是MLCC持续缺货的2018年。你要么可能正在发愁:下单采购的MLCC几时才能出货?要么已经对你最满意的分销商给出的交货期爆了粗口。没错,MLCC行业正在经历的产能危机,尽管MLCC制造商们正在新增产能,但还需要较长时间,市场的短缺才会得到缓解,因此,“正在投产”并不能给那些处理断线问题的工程师,以及那些不得不去讨料、借料甚至偷零件的供应链经理带来丝毫安慰。

这个时机恰好促使研发和器件工程师们去探寻不必做大规模重新设计的替代方案。KEMET(基美电子)的KO-CAP(聚合物钽电容)正是Mr. RIGHT。只要条件允许,它就能够让你的问题迎刃而解。

KO-CAP(聚合物钽电容)入门指南

我们先来了解一下KO-CAP 。它是KEMET生产的聚合物钽电容。和其它类别的钽电容(比如黄色的二氧化锰钽电容, 密封包装的液态钽电容)一样,它的介质层(五氧化二钽)是生成在由钽粉颗粒烧结而成的金属块上,同时以一层导电聚合物作为负极覆盖在介质层表面。这种导电聚合物的优点之一就是使得电容的ESR(等效串联电阻)比传统的钽电容低得多 (5～20mohms vs 200~2000 mohms)。

从MLCC到KO-CAP

决定放弃MLCC,改用KO-CAP,正如设计中的其他任何问题一样,都需要考虑到各种因素,并权衡利弊。替换零件必须考虑到很多关键设计参数,比如:容值、电压、ESR(等效串联电阻)、频率、漏电流、尺寸和应用环境条件。

下面的流程图将告诉你哪些参数的哪些合适范围内可以考虑用聚合物钽电容来替换陶瓷电容。

容值

与相似尺寸或同尺寸的陶瓷电容相比,一般KO-CAP的容值会更大一些,且容值不会在加上直流偏压以后下降。KO-CAP的容值最小也在680nF (0.68uf) 以上。如果你的总电容量 (若干颗并联,且考虑X7R/X5R/X6S 等二类陶瓷电容的直流偏压特性)小于这个值,选用KO-CAP并不合适。单单就容值角度出发,用1～2颗聚合物电容替换一组由若干MLCC并联而成的MLCC bank是非常值得考虑的。

电压

KEMET的聚合物钽电容的额定电压不超过75V, 故若你的电路中实际的工作电压超过了50V, 就不用考虑用其来替换MLCC了。包括聚合物钽电容在内,所有钽电容门类的介质层都是非常的薄,一般也就在20nm左右(d), 若此薄的介质层使得它们可以有比较大的容值 (C=K*A/d)的同时,也决定了它们的电压不会太高。额定电压35V 以上的聚合物钽电容就会被归类成“高压”。同时聚合物钽电容推荐10% 的电压降额。

ESR(等效串联电阻)

一般而言,陶瓷电容的ESR比等同 (同尺寸、容值、电压)的KO-CAP要低。这并不是说没有超低ESR 的聚合物钽电容,部分KO-CAP的ESR甚至低至8mΩ。通常情况下,我们会以10mOhms为界,若您需要的ESR 小于10mohms, 选择KO-CAP替换MLCC 就可能不太合适了(从成本角度方面考虑)。

频率

关于聚合物钽电容的频率特性,自谐频率是一个需要注意的参数(大致在1MHz),通常建议电容在自谐频点以下,当然也并非总是如此。如果你的电源管理IC开关频率超过了1MHZ,用聚合物钽电容替换MLCC 也就不是太合适了。

反向偏置电压

聚合物钽电容是极性元器件,因此,它们一般不能承受反向电压 （KEMET 建议不超过额定电压的15%)。如果在电路板上所处的位置需要加载比较大的反向电压,那就不太合适选择KO-CAP了。

用KO-CAP替代MLCC的结论

一对一的同尺寸替换是最直截了当的,但是用一颗KO-CAP替换掉由若干颗MLCC组成的MLCC bank, 是一个可以产生更大价值、更高一个层次方案。有时候某个替代方案不一定行得通,但在如今的缺货危机中,通过其他途径找到解决方案会让你项目组的成员对你刮目相看。