陈永真：电容器基础知识16—钽电解电容器（3）

为了给工程师们提供优质的电子工程知识，电源网有幸邀请国内权威运算放大器应用专家陈永真为大家讲授运算放大器的相关知识。陈永真，辽宁工业大学教授，长期从事电力电子技术的教学、科研工作。他所研制的“铁路客车荧光灯逆变器”唯一通过铁道部标准“TB/T2219-81”的全部测试，参加 过“十五”期间的国家“863”计划电动汽车重大专项“解放牌混合动力城市客车用超级电容器”项目，并出版电容和通用集成电路等相关领域的专著。下面请大家认真听陈永真教授的精彩课程吧！

1.1  多阳极钽电解电容器

尽管钽电解电容器的ESR比铝电解电容器降低接近一个数量级，但是使用者还是希望能够有ESR更低的钽电解电容器。钽电解电容器的ESR还是不尽人意的根本原因还是电解电容器为了获得尽可能高的电容量而采用腐蚀箔或者多孔化的方式获得更大的电极面积，但是这样就不可避免的存在电极深处到电极引出端存在较高的ESR。欲获得更低的ESR，就要减小电极深处到电极引出端的距离。我们知道，多个小容量的电容器并联的ESR比一个同容量的单个电容器的ESR小得多，因此，可以设想，如果一个钽电解电容器的封装中如果有多个电容器的并联，其ESR不就可以减小了吗？事实上就是这样做的。EPCOS的极低ESR的钽电解电容器就是这样的结构，如图1。

图1 多阳极钽电解电容器内部结构

图中钽电解电容器的封装中，有三只钽电解电容器的阳极块，如330μF/10V低ESR的单体，其ESR将达到100~150mΩ，而采用三只110μF/10V低ESR的单体并联，则ESR为330μF/10V的单体的1/3，即30~50 mΩ。当然，如采用先进的极低ESR技术，其ESR可以做得更低，所以4V额定电压的钽电解电容器的ESR可以低到10 mΩ！铝聚合物电解电容器也不过如此（最低的为7 mΩ）。

从多阳极钽电解电容器和极低ESR钽电解电容器的特性可以看到，它们的ESR比“标准”钽电解电容器低得多，因而额定电流却高得多。因此，在选用钽电解电容器是需要注意按需要正确选择，而不能是到电子市场上买来钽电解电容器就行。

1.2 钽电解电容器数据

1.3  钽电解电容器数据分析

现在的钽电解电容器主要用于开关电源输出整流滤波和DC/DC变换器输入旁路电容器以及高纹波电流电路的电源旁路。这样就需要钽电解电容器有纹波电流和ESR数据。从EPCOS的钽电解电容器数据中可以看到，钽电解电容器分为“标准”钽电解电容器、低ESR钽电解电容器和极低ESR钽电解电容器。它们之间的最显著区别在于ESR数值的不同，允许流过的纹波电流有效值不同。在实际应用中，不能用“标准”钽电解电容器替代低ESR和极低ESR钽电解电容器，也不能用低ESR替代极低ESR钽电解电容器。

2. 钽电解电容器被替代

与液态电解电容器相比，钽电解电容器没有了寿命限制，ESR也有小的降低。可以应用以军用品。

由于钽电解电容器中的主要材料钽是稀土金属，相对贵重。是的钽电解电容器的价格相对比较高。

如果有性能优于钽电解电容器，而价格又低于钽电解电容器，体积还相近或相等。钽电解电容器必将被取代。

第一个可以取代钽电解电容器就是陶瓷叠片电容器。随着制造技术的进步，电极改进后的成本降低，是的陶瓷叠片电容器在价格上可以与钽电解电容器竞争；更重要的是陶瓷叠片电容器具有更低的ESR和更高的承受纹波电流能力以及更高的阻抗频率特性；

接下来取代钽电解电容器的是固态铝电解电容器。由于电解电容器的负极采用了固态高分子材料，消除了电解液干涸所导致的寿命有限问题；固态电解电容器的ESR低于最好的钽电解电容器，可以承受更高的纹波电流；固态电解电容器的负极比容远远大于正极，使得固态电解电容器体积大大地减小，一款470μF/16V固态电解电容器仅仅为φ6.3×11mm；固态接电容器也出现了片式封装形式；固态电解电容器的价格在急剧降低，一款470μF/16V固态电解电容器的正常售价可以达到0.5元/只。有些小厂甚至可以达到0.2元/只的超低价格。

综合以上因素，钽电解电容器必将被陶瓷叠片电容器和固态铝电解电容器取代。