據稱KEMET推出替代MLCC的KO-CAP - 工程師

在找資料時看到這篇文章，對於他的說法存疑，想請問專業的各位大大，不知這樣可以替代
到什麼程度？

原文連結為簡中，我轉成繁體發在這邊。

http://www.eefocus.com/component/m/411264

KEMET推出替代MLCC的KO-CAP產品

在MLCC（貼片多層陶瓷電容）嚴重缺貨的今天，尋遍大半世界找不著一顆料，是頗令採購抓
狂的事情。眼見這股缺貨潮越演越烈，而你卻無力抵抗？

當你讀到這篇文章時，正是MLCC持續缺貨的2018年。你要麽可能正在發愁：下單採購的MLCC
幾時才能出貨？要麽已經對你最滿意的分銷商給出的交貨期爆了粗口。沒錯，MLCC行業正在
經歷的產能危機，讓我們仿佛又回到了1999-2000年的“.Com”時期（指大約從1995年開始
至2001年間的發生在美國的、對所謂“.com”類公司的過度投資產生投機、進而引發泡沫的
歷史事件）。盡管MLCC製造商們正在新增產能（行動上似乎沒有口頭上的那麽給力），但一
段較長時間還是可預期的，市場的短缺才會得到緩解，因此，“正在投產”並不能給那些處
理斷線問題的工程師，以及那些不得不去討料、借料甚至偷零件的供應鏈經理帶來絲毫安慰
。

這個時機恰好促使研發和器件工程師們去探索新的選擇，探尋不必做大規模重新設計的替代
方案。KEMET(基美電子)的KO-CAP(聚合物鉭電容)正是Mr. RIGHT。只要條件允許，它就能夠
讓你的問題迎刃而解。選擇KO-CAP作為替代雖然不是小菜一碟，信手拈來的事情，但把電容
本身和電路中一些參數結合起來考慮，你就會發現事情並非那麽複雜。


KO-CAP（聚合物鉭電容）入門指南

我們先來了解一下它的基本情況。 KO-CAP 是KEMET(基美)生產的聚合物鉭電容。和其它類
別的鉭電容（比如黃色的二氧化錳鉭電容, 密封包裝的液態鉭電容）一樣，它的介質層（五
氧化二鉭）是生成在由鉭粉顆粒燒結而成的金屬塊上，同時以一層導電聚合物作為負極覆蓋
在介質層表面。這種導電聚合物最大的優點之一就是是使得電容的ESR（等效串聯電阻）比
傳統的鉭電容低得多 (5～20mohms vs 200~2000 mohms)。


從MLCC到KO-CAP

說實話，我也（曾）是一名工程師，當我在尋找合適的MLCC時，廠家推銷給我的黃色鉭電容
（一般就是二氧化錳）並不能令我滿意。工程師的本職工作是解決問題，那意味著要面對很
多的突發問題。決定放棄MLCC，改用KO-CAP，正如設計中的其他任何問題一樣，都需要考慮
到各種因素，並權衡利弊。如果要替換零件，必須考慮到很多關鍵設計參數，比如：容值、
電壓、ESR（等效串聯電阻）、頻率、漏電流、尺寸和應用環境條件。

下面的流程圖直觀地告訴你哪些參數的哪些合適範圍內可以考慮用聚合物鉭電容來替換陶瓷
電容。

https://i.imgur.com/EOlcnfS.png

容值
與相似尺寸或同尺寸的陶瓷電容相比，一般KO-CAP的容值會更大一些，且容值不會在加上直
流偏壓以後下降。KO-CAP的容值最小也在680nF (0.68uf) 以上。如果你的總電容量 （若幹
顆並聯，且考慮X7R/X5R/X6S 等二類陶瓷電容的直流偏壓特性）小於這個值，選用KO-CAP並
不合適。單單就容值角度出發，用1～2顆聚合物電容替換一組由若干MLCC並聯而成的MLCC b
ank是非常值得考慮的。

電壓
KEMET的聚合物鉭電容的額定電壓最大是75V, 故若你的電路中實際的工作電壓超過了50V,
就不用考慮用其來替換MLCC了。包括聚合物鉭電容在內，所有鉭電容門類的介質層都是非常
的薄，一般也就在20nm左右(d), 若此薄的介質層使得它們可以有比較大的容值 (C=K*A/d)
的同時，也決定了它們的電壓不會太高。額定電壓35V 以上的聚合物鉭電容就會被歸類成“
高壓”。同時聚合物鉭電容推薦10% 的電壓降額。

ESR（等效串聯電阻）
一般而言，陶瓷電容的ESR比等同 （同尺寸、容值、電壓）的KO-CAP要低。這並不是說沒有
超低ESR 的聚合物鉭電容，部分KO-CAP的ESR甚至低至8mΩ。通常情況下，我們會以10mOhms
為界，若您需要的ESR 小於10mohms, 選擇KO-CAP替換MLCC 就可能不太合適了（從成本角度
方面考慮）。

頻率
關於聚合物鉭電容的頻率特性，自諧頻率是一個需要註意的參數（大致在1MHz），通常建議
電容在自諧頻點以下，當然也並非總是如此。如果你的電源管理IC開關頻率超過了1MHZ，用
聚合物鉭電容替換MLCC 也就不是太合適了。

反向偏置電壓
聚合物鉭電容是極性元器件，因此，它們一般不能承受反向電壓（）EMET 建議不超過額定
電壓的15%）。如果在電路板上所處的位置需要加載比較大的反向電壓，那就不太合適選擇K
O-CAP了。


替換實例

在了解了以上的替換指導原則後，現在我們來看一個具體例子，在這個實際的某車載應用中
，使用了TI TSP54560B-Q1這個DC/DC Converter。

https://i.imgur.com/zCx5BOs.png

作為一名硬件工程師，我設計了上面的電路，一切都很完美。直到採購人員告訴我，他們買
不到需要的MLCC。抱怨他們也解決不了問題，那咱們硬件工程師試試按照上面的指導原則用
聚合物鉭電容來替換MLCC來從技術角度上解決這個問題。

輸入端
輸入端電容器為：C1、C2、C3和C10，加入MLCC 的規格是2.2uF 50V 1206 X7R，結果找不到
一個換一個PIN-2-PIN 的聚合物鉭電容，但可用1個10uF 35V的 KO-CAP （T598V106M035ATE
120）替換這4個總容量為8.8uf陶瓷電容，這比我們最初設計所需的容值要高，但仍然在這
個調節器要求的範圍以內，在輸入端只要不是電池供電，電容的ESR、漏電流和頻率不要考
慮。我們用模擬工具K-SIM來展示他們的功能對比測試——

https://i.imgur.com/ltj88Yw.png

接著我們計算一下，這樣替換劃不劃算。4個MLCC的總成本是4.16美元，1個KO-CAP的成本是
3.10美元，用一個KO-CAP代替這4個MLCC，居然可以節省1美元多點。

https://i.imgur.com/CYvTsxZ.png

輸出端
輸入端電容器有C6 C7 C9和C11，假如所選規格為22 uf _10V_ X7R_1206。很幸運，KO-CAP
有可以直接替代的型號。它的耐壓值是6.3V，完全可以工作在5Vdc 下。雖然 KO-CAP 的ESR
比同等容量的陶瓷電容要高，仍在設計範圍以內。電路的開關頻率為300kHz，而聚合物電容
的的自諧振平率在1MHz左右，這樣也就沒有問題了。


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