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PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器在开关电源中的应用实验

福建国光电子科技股份有限公司 陈由雄

PA-Cap简介
PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器，在材料和核心工艺上有重大创新。它在研究聚吡咯薄膜电聚合生长规律基础上，开发了在复杂多孔的绝缘体表面原位均匀生长高电导率聚吡咯膜技术，解决了聚合电解液长期使用过程中的自聚合难题；提出并实现了铝箔阳极阴极隔离阻断工艺、引入补形成过程新技术，保证了PA-Cap产品的优异电气特性。

PA-Cap主要性能与特点

PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器，具有极低的等效串联电阻（ESR）值、理想的容量频率曲线、稳定的温度特性、很强的噪音吸收能力、明显的滤波效果、不燃烧、不爆炸、安全性高、无污染，而且兼有小型化、片式化、轻量化、低剖面等特点。显著的特性优势，使它在高频电路中得到广泛应用。

PA-Cap在开关电源中的滤波应 用实验

开关电源被广泛应用于各种电子设备或系统中，开关电源性能的好坏，直接影响设备或系统的正常运行。如何输出低噪声稳定的直流电压，关键应做好电源的整流滤波。采用PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器进行滤波，具有明显的容量频率特性和噪音吸收能力，超越现有液体铝电解电容器和固体片式钽电容器的滤波特性，是开关电源理想的滤波电容器。

下面就三种不同类型电容器，即液体铝电解电容器（AL：1000μF）、固体片式钽电容器（TA：220μF）和PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器（PA：47μF），在如图1所示的开关电源电路中，进行三种电容的滤波替代实验。

实验仪器

1、TDS1002 60MHz数字示波器。

2、DSA-0301-05E开关电源：

输入交流220V，输出直流5V、4A，开关模块工作频率：63kHz，C1和C2各用1000μF液体铝电解电容器滤波。

实验方法

C1保留 1000μF，将C2分别用AL（液体铝电解电容器）：1000μF 、TA（固体钽电容）：220μF、 PA（聚合物固体片式铝电解电容器）：47μF替代。

实验步骤

1、用示波器观测原电路滤波液体铝电解电容器C2=1000μF时，输出纹波电压为1.47mV，见图2。

2、将C2用固体片式钽电容器（TA：220μF）替换，输出纹波电压为1.81mV，见图3。
3、将C2再用PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器（PA：47μF）替换，输出纹波电压为1.42mV，见图4。

实验输出纹波电压结果（均方根值）

Vpa=1.42mV、Vta=1.81mV 、Val =1.47mV

实验结果

在63kHz工作频率时，PA：47μF滤波效果等同于AL：1000μF，并且优于TA：220μF；当工作频率高于63kHz时，替代的比率值将会更高。

PA-Cap应用讨论

由于PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器的阴极材料采用PPY导电高分子聚合物材料，具有更高的电导率 ，为100S/CM电子导电，其导电电阻十分微小，当频率发生变化时，能使电容器的容量C保持稳定； 而固体片式钽电容器，阴极材料为MnO2，电导率为 0.1S/CM，比PPY聚合物材料的电导率低1000倍；对于液体铝电解电容器，其阴极材料为电解液，电导率为 0.01S/CM离子导电，比PPY聚合物材料的电导率低10000倍，其导电电阻高，容量随频率的稳定性更差。

在63kHz工作频率时，用仪器测试其电容量为：PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器（47μF）容量仍保持在39.4μF；固体片式钽电容器（220μF）的容量降为28.2μF；液体铝电解电容器（1000μF）的容量只有29.7μF。由此可见，虽然它们标称容量相差很大，但在高频条件下工作其容量基本等同，而随着工作频率的升高它们差异将更加明显。

在滤波电路中，当工作频率升高时，PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器由于具有优良的高频特性，能保持较稳定的容量，滤波作用基本不变；而固体钽电容和液体铝电解电容的容量分别产生明显的衰减，将导致滤波效果越来越差。

另外，PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器由于使用铝和导电高分子聚合物材料，分解温度非常高，耐热性十分优越，并应用树脂抑燃剂，即使高温或过流也不燃烧不爆炸，具有极高的安全性。而固体钽电容器由于其在自愈过程中容易发生析氧反应，当温度高或过流时会发生燃烧、爆炸。液体铝电解电容器由于液体受热会膨胀和挥发，常发生漏液、干涸、鼓胀或爆浆的问题。

因此，PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器作为高频电源的滤波电容和电子线路的抗干扰作用被广泛用于等离子电视机、液晶显示器、数字机顶盒、高级音响、通讯设备、汽车电子、电子对抗、航空航天等高端电子设备中；在手机、笔记本电脑、数码摄像机、数码相机、DVD机等数码便携设备中也是优选的元件。

结束语

在高频电路中作为高频滤波电容，由于固体钽电容和液体铝电解电容的容量分别产生不同程度的衰减，而用PPY导电高分子聚合物材料作阴极的PA-Cap聚合物固体片式铝电解电容器，具有稳定的容量-频率特性，可以替代高容量的固体钽电容和更高容量的液体铝电解电容器。