论文部分内容阅读
“固态电容”在DIY市场风靡是近两年的事情，最先只是被应用在主板的CPU供电单元上，以增强CPU供电回路在高温下的稳定性，而后固态之风席卷主板市场，“固态主板”的概念经过主板厂商的轮番妙作俨然成为一个时髦词汇“板子不分家的分家的传统很快让显卡也跟着时髦了一把，于是乎“全固态电容”。
“军工电容”在显卡上安营扎寨，并迅速开花结果，蔓延升来。最近，就连一向沉稳的电源也下茸寂寞用起了固态电容，那么将固态电容用在电源上究竟是雪中送炭，还是噱头一场外行蒋的是“闹热”，而只有内行才能说出萁中的门道——于是我们请到航嘉电源研究中心的姚雪峰女士来给大家一个明确的答察。
电容是储存电荷的容器，工作时它的正，负极(板)上能够聚积大量的电荷，在需要的时候释放这些电荷，在这样一张一弛之间就可以实现储能、平滑电流输出等多种用途。在开关电源产品中，需要使用到电容的地方就是输入和输出整流滤波电路。
业界专家眼中的液态电容与固态电容
在工业上最常使用到的就是铝电容，与此同时按照内部电解质材料的不同，铝电容又可以分为普通铝电解电容和固态铝电解电容。用来表示电解电容性能好坏的参数有很多，我们经常用到的有电容量，额定电压(耐压值)，额定纹波电流值，ESR(等效串联电阻)，工作温度范围以及寿命等，在选择具体的零配件时，这些参数就是我们的挑选依据。
ESR值降低之后发热问题也迎刃而解，较低的ESR值还使固态电容在耐纹波电流方面表现更加优异，事实上固态电容的额定纹波电流是普通液态电解电容的4～5倍。
B、高低温环境卡的电容可靠性
普通液态电解电容很容易受到使用环境温度和湿度的影响，在高低温环境下的稳定性难以令人满意，相比之下。固态电容在高低温环境下都具有非常优秀的性能表现。
我们知道，传统的液态铝电解电容在低温时电解液会发生凝固、导致ESR增大，固态电容的导电高分子聚合物就不存在低温凝固的问题——容量为10μF的固态电容即使是在-55℃～105℃的范围内，ESR阻抗不会超过0.1欧，ESR变化曲线非常平缓，而同样容量的普通铝电解电容的变化幅度却是固态电容的几十倍(图6)。
传统液态电容在工作时产生的热量会导致电解液逐渐较少，进而造成电容的容量不断降低、损耗逐渐升高，这样很容易陷入一个恶性循环，而且高温时的液态电解液十分活跃，很容易达到沸点并形成极大的内压力，如果外壳无法承受这种压力就会出现爆浆的-情况；而固态电容的导电高分子材料在高温下相对稳定，无论是粒子膨胀还是活跃性都很低，再加上它的沸点大约在350℃，因此几乎不存在爆浆的可能。
从这个表格中我们可以看到，固态电容的耐压值受材料影响很难提高，所以我们在电源开关的输入端短时间内还没有办法使用固态电容。而现在很多电源产品所采用的固态电容，也都是放在输出端(低压部分)。
既然是有用的甜饼，那甜饼有多大?
现在我们知道了固态电容是一个很有用的东西，那么它的好处有多大?值得消费者为之买单么?下面我们就用实验来说明这个问题，我们选择的对象是即将上市的磐石800电源——选择这款产品的原因在于这是一款大功率的部门级服务器电源，而服务器电源要求全天连续稳定运行，且现在在节能方面也有很高的要求(典型负载超过85％，轻 载和满载也达到了82％)。以下是我们使用固态电容与液态电源电容进行对比。
使用固态电容最突出的优点表现在纹波电压上。开关电源产品的输出纹波电压一般由三部分组成：其一是纹渡电流对电容的充放电引起的电压变化；其二是纹波电流流经ESR产生的电压变化，其三则是开关机引起的噪声。使用液态电解电容的产品，由于液态电解电容随着温度的降低容量大幅度下降、ESR显著增大，进而纹波电压增大，使得常温下满足纹波电压要求的电源，在低温下纹波电压就有可能超标，这是一个比较严重的问题。
我们选择磐石800电源的 5V输出电路作为测试对象(图8)，测试分两步进行，首先C1和C2选择10V／3300μF、10V/200μF普通液态电解电容，然后将Cl和C2换成10V／680μF、10V／680μF的固态电容，所得测试结果如图9、图10所示。
“军工电容”在显卡上安营扎寨，并迅速开花结果，蔓延升来。最近，就连一向沉稳的电源也下茸寂寞用起了固态电容，那么将固态电容用在电源上究竟是雪中送炭，还是噱头一场外行蒋的是“闹热”，而只有内行才能说出萁中的门道——于是我们请到航嘉电源研究中心的姚雪峰女士来给大家一个明确的答察。
电容是储存电荷的容器，工作时它的正，负极(板)上能够聚积大量的电荷，在需要的时候释放这些电荷，在这样一张一弛之间就可以实现储能、平滑电流输出等多种用途。在开关电源产品中，需要使用到电容的地方就是输入和输出整流滤波电路。
业界专家眼中的液态电容与固态电容
在工业上最常使用到的就是铝电容，与此同时按照内部电解质材料的不同，铝电容又可以分为普通铝电解电容和固态铝电解电容。用来表示电解电容性能好坏的参数有很多，我们经常用到的有电容量，额定电压(耐压值)，额定纹波电流值，ESR(等效串联电阻)，工作温度范围以及寿命等，在选择具体的零配件时，这些参数就是我们的挑选依据。
ESR值降低之后发热问题也迎刃而解，较低的ESR值还使固态电容在耐纹波电流方面表现更加优异，事实上固态电容的额定纹波电流是普通液态电解电容的4～5倍。
B、高低温环境卡的电容可靠性
普通液态电解电容很容易受到使用环境温度和湿度的影响，在高低温环境下的稳定性难以令人满意，相比之下。固态电容在高低温环境下都具有非常优秀的性能表现。
我们知道，传统的液态铝电解电容在低温时电解液会发生凝固、导致ESR增大，固态电容的导电高分子聚合物就不存在低温凝固的问题——容量为10μF的固态电容即使是在-55℃～105℃的范围内，ESR阻抗不会超过0.1欧，ESR变化曲线非常平缓，而同样容量的普通铝电解电容的变化幅度却是固态电容的几十倍(图6)。
传统液态电容在工作时产生的热量会导致电解液逐渐较少，进而造成电容的容量不断降低、损耗逐渐升高，这样很容易陷入一个恶性循环，而且高温时的液态电解液十分活跃，很容易达到沸点并形成极大的内压力，如果外壳无法承受这种压力就会出现爆浆的-情况；而固态电容的导电高分子材料在高温下相对稳定，无论是粒子膨胀还是活跃性都很低，再加上它的沸点大约在350℃，因此几乎不存在爆浆的可能。
从这个表格中我们可以看到，固态电容的耐压值受材料影响很难提高，所以我们在电源开关的输入端短时间内还没有办法使用固态电容。而现在很多电源产品所采用的固态电容，也都是放在输出端(低压部分)。
既然是有用的甜饼，那甜饼有多大?
现在我们知道了固态电容是一个很有用的东西，那么它的好处有多大?值得消费者为之买单么?下面我们就用实验来说明这个问题，我们选择的对象是即将上市的磐石800电源——选择这款产品的原因在于这是一款大功率的部门级服务器电源，而服务器电源要求全天连续稳定运行，且现在在节能方面也有很高的要求(典型负载超过85％，轻 载和满载也达到了82％)。以下是我们使用固态电容与液态电源电容进行对比。
使用固态电容最突出的优点表现在纹波电压上。开关电源产品的输出纹波电压一般由三部分组成：其一是纹渡电流对电容的充放电引起的电压变化；其二是纹波电流流经ESR产生的电压变化，其三则是开关机引起的噪声。使用液态电解电容的产品，由于液态电解电容随着温度的降低容量大幅度下降、ESR显著增大，进而纹波电压增大，使得常温下满足纹波电压要求的电源，在低温下纹波电压就有可能超标，这是一个比较严重的问题。
我们选择磐石800电源的 5V输出电路作为测试对象(图8)，测试分两步进行，首先C1和C2选择10V／3300μF、10V/200μF普通液态电解电容，然后将Cl和C2换成10V／680μF、10V／680μF的固态电容，所得测试结果如图9、图10所示。