【導讀】想(xiang)要(yao)為(wei)當(dang)今(jin)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)選(xuan)擇(ze)性(xing)能(neng)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)
，需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)分(fen)析(xi)各(ge)類(lei)參(can)數(shu)。首(shou)先(xian)，必(bi)須(xu)了(le)解(jie)各(ge)種(zhong)電(dian)容(rong)技(ji)術(shu)的(de)性(xing)能(neng)特(te)點(dian)。其(qi)次(ci)，應(ying)考(kao)慮(lv)汽(qi)車(che)環(huan)境(jing)和(he)特(te)定(ding)應(ying)用(yong)，從(cong)而(er)找(zhao)到(dao)成(cheng)效(xiao)比(bi)優(you)異(yi)的(de)可(ke)靠(kao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。本(ben)文(wen)將(jiang)探(tan)討(tao)四(si)種(zhong)主(zhu)要(yao)電(dian)介(jie)質(zhi)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)特(te)點(dian)：鉭電解

、鋁電解
、薄膜和陶瓷。此外，還將說明汽車環境，並列出汽車應用的一般類別。

電解質電容的特點

圖1

圖1展示了一些常見電容器電介質的典型容值和電壓範圍。有趣的是
，針對需要大約 0.1 μF 到 100 μF 的電容值和小於 50 V 的電壓的應用，存在多種選擇。為了進一步明確這些不同類型電容器的性能特點，我們需要了解一些電容器的基礎知識。

圖2

圖2顯示了這四種基礎電容器的典型電介質常數(K)和電介質強度值。當K值和電介質擊穿強度較低時（如薄膜電容器）
，dianrongqiderongjixiaolvyehendi。buguo

，wulichicunzhishigeidingdianrongqileixingdeyigetezheng。liru，bomodianrongqitijixiangdangda，danquejuyoujigaodexiaolvhedianjiezhiwendingdetedian。

圖3

電容器等效電路如圖3所示。等效串聯電阻(ESR)是阻抗的主要部分，代表電容器的損耗。ESR值因溫度、頻率和電介質類型而不同。絕緣電阻(IR)決定了給定電壓下電容器直流漏電流的大小。薄膜和陶瓷（靜電）電容器的漏電流通常比鉭和鋁（電解）電容器低得多。‍‍‍‍‍‍‍直流漏電流隨溫度和施加電壓的大小而變化。

圖4

圖4中的公式揭示了電容器的重要關係：容抗
、耗散因數、感抗及阻抗。注意：用於模擬絕緣電阻(IR)的是一個阻值非常高的電阻，為簡單起見，在推導總阻抗(Z)時通常將其忽略。

Z 在確定電容對輸入信號的影響時很重要。充/放電循環期間，低 ESR 是實現高效率、低熱耗和可靠性的關鍵。容抗(XC)和感抗(XL)表示器件能量存儲容量和感應場生成。注意，當 XC 與 XL 相等時，達到器件諧振頻率。選擇通過去耦電容用來去除直流(DC)信號中的交流(AC)分量/zaoshengshi，zheyidianhenzhongyao。weiyouxiaoquchuzhiliudianyuanguidejiaoliuxinhaofenliang，yingxuanzexiezhenpinlvjiejinquchujiaoliuzaoshengpinlvdedianrongqi，yijianxiaozukang，zuidahuaduidiquou。

電子元件的汽車環境和應用

電子元件的汽車應用一般分為六個領域：

●     動力總成控製係統（電控發動機
、變速器和排放控製）。目前
，電動汽車的發展為功率轉換和電控元件增加了大量新的機會

●     車輛控製（防抱死製動
、主動懸架、牽引控製、助力及四輪轉向）

●     安全、舒適和便利（安全氣囊執行器
、防碰撞、空調、巡航控製和防盜）

●     車載娛樂

●     駕駛員信息顯示和音頻報警係統

●     診斷和維修

其中
，一些汽車工作環境也會比其他環境更為嚴苛。圖5向大家展示了發動機艙和車廂工作條件的特點。

圖5

四種主要電容器技術

介紹完主要的汽車環境和應用，我們將研究四種主要電容器技術的特點，及其對電路性能和長期可靠性的影響。

根據最常用的分類標準，大多數電容器可分為兩種基本構造類型：靜電（薄膜
、陶瓷）和電解（鉭、鋁）電容器。靜電電容器是非極性器件，一般ESR和阻抗非常低。電解電容器通常容值更高，且有極性之分。

鉭電容器

●     額定電壓 2.5 VDC 至 63 VDC 表麵貼裝器件(SMD) 和 125V 軸向引線型。注意：為獲得優異的可靠性，固態鉭電容器工作電壓應降至額定電壓的50%，鉭聚合物和液鉭軸向電容器降至額定電壓的80%

●     電氣特性時間和溫度變化非常穩定

●     表麵貼裝器件容值達 2200 μF，軸向液鉭電容器容值高達 10,000 μF

●     較大外形尺寸表麵貼裝器件需要浪湧測試/篩選（低ESR，高容量）

●     正常電壓降額條件下典型故障率為 5 FIT - 15 FIT（每十億小時故障次數）

鋁電容器

●     額定電壓 6.3 VDC 至450 VDC（表麵貼裝器件）。大型圓柱式鋁電容工作電壓更高

●     85˚C
、105˚C或 120˚C額定溫度

●     表麵貼裝器件容量最高 10 mF

●     不需要浪湧電流篩選

●     鋁電容存在自然磨損機理
，滿額定電壓和最高溫度條件下使用壽命限於 5,000 小時。降額至額定電壓的 80 %，使壽命可延長 2 倍

陶瓷電容器

●     額定電壓為 6.3 VDC 至 5,000 VDC（大多數使用條件為 100 V 或以下）；不需要電壓降額，但必須考慮容值的電壓係數。在額定電壓或接近額定電壓下工作時，多層陶瓷電容(MLCC)有效容值可能下降 40 %

●     工作溫度可能超過 150˚C

●     非極性器件（可批量進料高速插件）

●     ESR 和直流漏電流非常低

●     典型故障率低於 1 FIT
；典型故障模式為短路或參數漂移

薄膜電容器

●     額定電壓為 16 VDC 至 2,000 VDC; 不需要電壓降額

●     大部分類型工作溫度為 105˚C (PPS 為 125˚C)

●     超低ESR和直流漏電流

●     典型故障率低於 5 FIT；典型故障為開路或參數漂移

●     表麵貼裝產品有限

上列特征有助於設計工程師在電容器選型中做出選擇。另外，成本、尺寸和工藝性也是需要考慮的因素。

為特定應用選出最適合的電容器往往並不容易。下麵針對汽車和其他電子電路中的主要電路類型，我們提供了一些通用指南。

1、電源濾波：高容量、低ESR、耐高溫——鉭、鋁電容器（部分陶瓷和薄膜電容器）

2、大容量儲能：高容量
、低ESR（用於快速放電和脈衝應用）——鉭、鋁電容器（部分薄膜電容器）

3、調諧與時序：溫度和頻率範圍內容值穩定，熱循環下可重複——陶瓷電容器（NP0型），薄膜電容器

4
、去耦/旁路：ESR 非常低，良好的Z特性——陶瓷電容器
，薄膜電容器

選擇電容器需要考慮多方麵的問題；每種電容器都有各自的特點，這些特點決定了某種電容器可能是給定應用最合理的選擇。電容器成本
、尺寸、封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)和(he)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)內(nei)可(ke)靠(kao)性(xing)問(wen)題(ti)也(ye)是(shi)重(zhong)要(yao)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)。由(you)於(yu)有(you)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)選(xuan)擇(ze)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)參(can)考(kao)每(mei)個(ge)製(zhi)造(zao)商(shang)具(ju)體(ti)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)規(gui)格(ge)。作(zuo)為(wei)電(dian)容(rong)器(qi)技(ji)術(shu)和(he)製(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)的(de)領(ling)導(dao)者(zhe)
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