便攜式電池供電醫(yī)療設備中鉭電容的使用

　　圖2 穩(wěn)定運行的LDO穩(wěn)壓器對ESR的要求

　　在本例中，如果LDO要高效率地工作，則需要低ESR的最小尺寸的電容器。對該應用來說，符合要求的低ESR電容技術種類比較多。鉭電容的ESR一般情況下都是生產廠家在100kHz條件下定義的。本應用需要10kHz下的ESR，以便實現合適負載線穩(wěn)定性。

　　選擇合適的電容可以通過10kHz時的阻抗-頻率關系來確定。如表2所示，有幾種固態(tài)鉭電容適用于該應用。MLCC、鉭電容、鋁電解電容的對應ESR請參見表2。雖然與采用錳負極的標準固態(tài)鉭電容相比，鉭聚合物電容ESR更低，但由于近期采用二氧化錳(MnO2) 負極對鉭電容結構的改進，部分標準固態(tài)鉭電容產品的ESR 低于 50mΩ，完全可以用于LDO應用。

　　圖3 0603鉭電容的阻抗-頻率曲線

　　圖4顯示了威世TM8 -298D 系列M 或0603外殼尺寸的電容器。0603鉭電容在10kHz時的ESR為1.19 Ω，如圖3的鉭電容阻抗-頻率曲線所示。該ESR正處于安全工作范圍內，可實現出色的電路負載線穩(wěn)定性。在本例中，如果采用具有10 mΩ以下超低ESR的MLCC電容，在電路中就需要給電容串聯一個小電阻，以便為ESR提供安全工作范圍。由于空間及組件數量有限，采用單個0603鉭電容就可以同時滿足ESR和空間要求。

　　圖4 鉭電容的尺寸縮減

　　在某些情況下，在電路中同時需要大容量電容來減少壓降，以及超低ESR來處理紋波。在更高效率和更低功耗之間實現最佳平衡傾向于使用ESR較低的電容。

　　也可以使用其他具有較高ESR的電容技術。MLCC0 0805是采用400層0805大小的X5R介電層的電容，規(guī)格為10μF~10V。另有采用0603 X5R介電層的10μF~10V電容。它們的ESR在10kHz條件下為 20mΩ。與鉭電容相比，MLCC電容的ESR非常低。然而對于在本應用中用于LDO的電容來說，更低的ESR并不具有優(yōu)勢。

　　在本例應用的電容選擇中，電路板空間和成本也是需要考慮的因素。

　　圖5 M.A.P. 鉭電容封裝

　　更先進的鉭電容封裝去掉了引線框，提高了體積封裝效率和電氣性能。圖 6 對多陣列封裝 (M.A.P.) 裝配技術和傳統封裝技術進行了比較。在標準鉭電容封裝中取消引線框裝配可以節(jié)省更多空間以容納更多的鉭芯。而在傳統引線框封裝中，鉭電容封裝的主體部分是塑封材料或者封裝物。如圖5所示，連接到引線框的正極引線也會占用封裝空間?？偟膩碚f，傳統引線框架封裝可用體積有效利用率僅30%。

　　如圖 6 所示，通過采用M.A.P.工藝提升封裝中的鉭芯放置精度，從而縮減整體封裝尺寸，實現更嚴格的尺寸誤差控制。采用M.A.P.工藝實現的封裝還能夠降低凈空和為垂直方向的高密度線路提供更好的“參照線”。舉例來說，標準的注塑引線框架鉭電容D型最大高度為4.1mm，而采用M.A.P.工藝生產的D型的高度為1.65mm。

　　圖6 最新 MAP 鉭電容封裝具有最高體積效率