Pastaruoju metu daugelis inžinierių komandų pranešė apie skirtingą tantalo kondensatorių ir daugiasluoksnių kietojo kūno kondensatorių kainų kilimą, ilgesnius gamybos terminus ir tiekimo svyravimus. Dažna priežastis yra ta, kad dėl staigaus dirbtinio intelekto serverių paklausos augimo smarkiai išaugo didelio našumo kondensatorių paklausa, todėl padidėjo pasiūlos ir paklausos įtampa bei kainų svyravimai (remiantis viešai prieinama informacija ir pramonės reiškiniais; konkretus kainų padidėjimas ir gamybos terminai priklauso nuo tiekėjo / projekto).
Į ką turime sutelkti dėmesį – kai savo projektuose (vartotojų elektronikoje, pramoniniame valdyme, automobilių elektronikoje, galios moduliuose ir kt.) susiduriate su su tantalo / daugiasluoksnių kondensatorių sąnaudų ir tiekimo spaudimu, ar yra labiau valdoma inžinerinė alternatyva, kuri atitiktų elektrinio našumo ir patikimumo reikalavimus: kietojo kūno aliuminio elektrolitiniai kondensatoriai / hibridiniai kietojo-skystojo korpuso aliuminio elektrolitiniai kondensatoriai (reikalingas patikrinimas tomis pačiomis sąlygomis)?
Šiame straipsnyje pateikiamas atkartojamo vertinimo kelias inžineriniams projektams: kokiomis sąlygomis verta vertinti pakeitimą, kokiomis sąlygomis nerekomenduojama keisti ir kaip greitai nustatyti pagrindines kryptis ir patvirtinimo taškus.
Prieš pakeitimą atlikta vertinimo analizė
Mūsų pagrindinis principas yra toks: pakeitimas nėra griežtas pakeitimas, o procesas, užtikrinantis stabilias kainas ir pristatymą, tuo pačiu metu laikantis elektros našumo ir patikimumo reikalavimų. Todėl prieš renkantis kondensatorius būtina atlikti projekto vertinimą.
1. Vertingumo pakeisti vertinimas (aukštas prioritetas)
Jautrus kaštams + jautrus pristatymui: noras sumažinti medžiagų sąrašo išlaidas ir tiekimo riziką.
Ne griežtai apribotas „riboto dydžio / aukščio“, tačiau vis tiek reikalauja mažo ESR / atsparumo pulsacijai / ilgo tarnavimo laiko.
Tipinės vietos (pavyzdžiai, pagrįsti topologija): maitinimo modulio filtravimo / energijos kaupimo mazgai, nuolatinės srovės išvesties filtravimas, plokštės lygio atjungimas / energijos kaupimas, magistralės filtravimas ir kt.
2. Atsargiai / nerekomenduojama skubotai pakeisti (žemas prioritetas)
1. Erdvės / aukščio apribojimai (leidžiami tik itin ploni paketai)
2. Griežti apribojimai dėl „ribotos aukšto dažnio varžos / ribotos ESR“ (ypač MHz diapazone); kliento / platformos nurodyti dalių numeriai arba sertifikatas yra fiksuoti.
Kodėl kondensatoriaus „struktūra“ veikia tiekimo grandinės atributus?
Tantalo kondensatoriai: itin didelis tūrinis efektyvumas, tinka erdvės apribojimais pasižymintiems projektams; tačiau tiekimo grandinė yra jautresnė žaliavų tiekimui ir rinkos svyravimams.
Daugiasluoksniai kietojo kūno kondensatoriai: mažas ESR, didelė pulsacijos geba ir puikus aukšto dažnio veikimas; tačiau egzistuoja didelės proceso kliūtys, o didžiausia paklausa gali sukelti tiekimo slėgį.
Kietojo kūno aliuminio elektrolitiniai kondensatoriai / hibridiniai kietojo kūno aliuminio elektrolitiniai kondensatoriai: remiantis brandžiomis apvijų konstrukcijomis ir aliuminio pagrindu pagamintomis medžiagomis, sąnaudos yra labiau kontroliuojamos ir galima pasiekti geresnę pusiausvyrą tarp tarnavimo laiko, stabilumo įvairiose temperatūrose ir bendro ekonomiškumo (palyginimas turėtų būti pagrįstas patikrinimu tomis pačiomis sąlygomis).
1 lentelė. Tantalo, daugiasluoksnių, hibridinių kietojo-skysčio kondensatorių ir kietojo kūno aliuminio elektrolitinių kondensatorių medžiagų ir struktūrų palyginimas
| Palyginimo aspektas | Laidus polimerinis aliuminio elektrolitinis kondensatorius | Laminuoto polimero kietojo aliuminio elektrolitinis kondensatorius | Skystas-kietas hibridinis aliuminio elektrolitinis kondensatorius | Kietas aliuminio elektrolitinis kondensatorius |
| Anodo medžiaga | Metalo miltelių sukepinimo korpusas | Graviruota aliuminio folija | Didelio grynumo išgraviruota aliuminio folija | Didelio grynumo išgraviruota aliuminio folija |
| Dielektrinė medžiaga | Tantalo pentoksidas (Ta2O5) | Aliuminio oksidas (Al₂O₃) | Aliuminio oksidas (Al₂O₃) | Aliuminio oksidas (Al₂O₃) |
| Katodo medžiaga | Mangano dioksidas (MnO₂) arba laidus polimeras | Laidus polimeras | Laidus polimeras + elektrolitas | Laidus polimeras |
| Struktūrinės charakteristikos | Porėtas sukepintas blokas, dielektrinis sluoksnis yra itin plonas (nanometrų lygmenyje) | Daugiasluoksnė aliuminio folijos laminuota struktūra, panaši į MLCC | Žaizdos tipas, visos – kietos struktūros | Žaizdos tipas, visos – kietos struktūros |
| Kapsuliavimo forma | Paviršinio montavimo tipas | Paviršinio montavimo tipas, stačiakampis korpusas | Paviršinio montavimo, per – įkišamo tipo | Paviršinio montavimo, per – įkišamo tipo |
Pagrindinis elektrinių charakteristikų palyginimas (tipinių verčių pavyzdžiai | Skerspjūvio palyginimui reikalingos tos pačios bandymo sąlygos)
2 lentelė. Tantalo, daugiasluoksnių, kietojo-skysčio hibridinių kondensatorių ir kietojo aliuminio elektrolitinių kondensatorių, atitinkančių tą pačią specifikaciją, elektrinių charakteristikų parametrų palyginimas.
| Pagrindinis parametras / pajėgumo vertė | TGC15 35V474F 7343 – 1.5 (laidus polimerinis kondensatorius) | MPD28 35V 474F 7343 – 2.8 (aukštos įtampos polimerinis kietojo aliuminio elektrolitinis kondensatorius) | NGY 35V 100μF 5 * 11 (kietasis hibridinis aliuminio elektrolitinis kondensatorius) | VPX 35V 47μF 6,3 * 4,5 * 8 (kietasis aliuminio elektrolitinis kondensatorius) | NPM 35V 47μF 3,5 * 5 * 11 (kietasis aliuminio elektrolitinis kondensatorius) |
| Ripple atlaiko įtampą | 40 V | 45 V | 41V | 41V | 41V |
| Tipinė ESR vertė (ekvivalentinė serijos varža) | 100 (mΩ 100 kHz) | 40 (mΩ 100 kHz) | 7–9 (mΩ 100 kHz) | 18–21 (mΩ 100 kHz) | 35–40 (mΩ 100 kHz) |
| Ripple srovė | Esant 45 °C temperatūrai ir 100 kHz dažniui, jis gali pasiekti 1200 (mA rms efektyvioji vertė) | Esant 45 °C temperatūrai ir 100 kHz dažniui, jis gali pasiekti 3200 (mA rms efektyvioji vertė) | Esant 105 °C temperatūrai ir 100 kHz dažniui, jis vis tiek gali pasiekti 1250 (mA rms efektyvioji vertė) | Esant 105 °C temperatūrai ir 100 kHz dažniui, jis vis tiek gali pasiekti 1400 (mA rms efektyvioji vertė) | Esant 105 °C temperatūrai ir 100 kHz dažniui, jis vis tiek gali pasiekti 750 (mA rms efektyvioji vertė) |
| Nuostolių Tanδ tipinė vertė 20±4% esant 2 ℃ 120 Hz (%) | 10% | 6% | 2% | 2% | 2% |
| Nuotėkio srovės specifikacijos vertė | <164,5 μA | <164,5 μA | <10 μA | <10 μA | <10 μA |
| Talpos tolerancijos diapazonas | ±20% | ±20% | ±10% | ±10% | ±10% |
| Specifiniai matmenys | 7,3 * 4,3 * 1,5 mm | 7,3 * 4,3 * 2,8 mm | 5 * 11 (maksimalus montavimo aukštis 5,05 mm) | 6,3 * 5,8 (maks. 6,3 mm) | 3,5 * 5 * 11 (maksimalus montavimo aukštis 3,80 mm) |
| Temperatūros stabilumas | Diapazonas nuo -55 °C iki +105 °C, talpos pokytis ≤20 % | Diapazonas nuo -55 °C iki +105 °C, talpos pokytis ≤20 % | Diapazonas nuo -55 °C iki +105 °C, talpos pokytis ≤7 % | Diapazonas nuo -55 °C iki +105 °C, talpos pokytis ≤10 % | Diapazonas nuo -55 °C iki +105 °C, talpos pokytis ≤10 % |
| Įkrovimo – iškrovimo ištvermė | 20 000 kartų įkraunama ir iškraunama, talpa sumažėja 15 % | 100 000 kartų įkraunama ir iškraunama, talpa mažėja 10 % ribose | 20 000 kartų įkraunama ir iškraunama, talpa mažėja 5 % ribose | 20 000 kartų įkraunama ir iškraunama, talpa sumažėja 7 %. | 20 000 kartų įkraunama ir iškraunama, talpa sumažėja 7 %. |
| Numatomas tarnavimo laikas | Per 5 naudojimo metus talpos sumažėjimas neviršija 1 % | Per 5 naudojimo metus talpos sumažėjimas neviršija 5 % | Per 5 naudojimo metus talpos sumažėjimas neviršija 10 % | Per 5 naudojimo metus talpos sumažėjimas neviršija 10 % | |
| Kainų palyginimas | Dėl medžiagų ir kitų priežasčių kaina yra gana didelė | Vidutinė kaina | Didelis kainos ir našumo santykis: kai kuriuose tipiniuose to paties įtampos diapazono ir to paties tikslinio ESR/pulsacijos dizaino sprendimuose kietojo kuro hibridai gali sumažinti lygiagrečius kiekius ir sumažinti įrenginių sąnaudas; pirmenybė teikiama konkrečiam projekto medžiagų apskaitos ir tikrinimo metodui. | Didelis kainos ir našumo santykis | Didelis kainos ir našumo santykis |
Kaip parodyta 2 lentelėje „Tos pačios specifikacijos tantalo, daugiasluoksnių, kietojo kūno kondensatorių ir hibridinių kondensatorių elektrinių charakteristikų parametrų palyginimas“, tantalo kondensatoriai su retųjų metalų tantalo anodu ir nanoskalės dielektriniu sluoksniu pasiekia išskirtinį tūrinį efektyvumą. Esant 35 V 47 μF specifikacijai, tantalo kondensatoriaus aukštis gali būti vos 1,5 mm, todėl jis yra pageidaujamas pasirinkimas aukštos klasės nešiojamiesiems įrenginiams, kur erdvė yra svarbiausia.
Kietojo kūno daugiasluoksniai kondensatoriai, dėka savo daugiasluoksnės aliuminio folijos struktūros, pasiekia žemą ESR (40 mΩ) ir didžiausią pulsacijos srovės atsparumą (3200 mA). Tokiose srityse kaip dirbtinio intelekto serveriai ir duomenų centrai, kuriems reikalingas itin didelis aukšto dažnio našumas ir stabilumas, jie yra prioritetas, kai reikalingas mažesnis ESR ir leidžia biudžetas.
Kietojo kūno ir hibridiniai kondensatoriai, pagrįsti brandžia apvijų technologija, sumaniai suderina našumą ir kainą: jie pasižymi puikiu ESR ir pulsacinės srovės našumu, gerokai lenkia savo stabilumu įvairiose temperatūrose ir numatomu tarnavimo laiku, be to, yra žymiai pigesni nei tantalo kondensatoriai. Dėl stabilios tiekimo grandinės jie yra pageidaujamas pasirinkimas plataus vartojimo elektronikos, pramoninio valdymo ir automobilių elektronikos srityse, kur patikimumas, ekonomiškumas ir pristatymo užtikrinimas yra labai svarbūs. Svarbi pastaba: šiame straipsnyje pateiktuose palyginimuose nurodomos „tipinės vertės iš duomenų lapų / viešos informacijos / pavyzdžių“. Bandymo temperatūra ir dažniai skirtingiems įrenginiams gali skirtis; atliekant horizontalius palyginimus, standartu turėtų būti naudojami duomenys, gauti tomis pačiomis bandymo sąlygomis (inžineriniams pakeitimams reikalingas patikrinimas).
YMIN kietojo kūno ir hibridinių kondensatorių alternatyvios serijos
„YMIN“ sukūrė atitinkamas gaminių serijas, iš kurių klientai gali rinktis, atsižvelgdami į skirtingus poreikius, tokius kaip didelė talpa, mažas ESR ir ilgas tarnavimo laikas. Šioje pasirinkimo lentelėje pateikiamos kai kurios specifikacijos; daugiau specifikacijų galite rasti „Produktų centre“ „YMIN“ svetainėje.
3 lentelė. Rekomenduojamas YMIN kietojo kūno ir hibridinių kondensatorių privalumų pasirinkimas
| Kietojo-skysčio hibridinis kondensatorius | VHX | 105 °C / 2000 val. | 16 (18,4) | 100 | 1400 | 25–27 | 4–6 | 6,3 * 4,5 (maks. 4,7) |
| 25 (28,8) | 100 | 1150 | 36–38 | 4–6 | ||||
| 35 (41) | 47 | 1150 | 27–29 | 4–6 | ||||
| Naujoji JAV | 105 °C / 10000 val. | 35 (41) | 47 | 900 | 15–17 val. | 4–6 | 5*6 | |
| 35 (41) | 47 | 900 | 20–22 | 4–6 | 4*11 | |||
| 35 (41) | 100 | 1250 | 12–15 val. | 8–10 | 5*11 |
Klausimų ir atsakymų skyrius
K: Ar hibridiniai kietojo-skysčio kondensatoriai gali tiesiogiai pakeisti tantalo/daugiasluoksnius kietojo kondensatorius?
A: Taip, jie gali būti pakaitinis variantas, tačiau reikalingas patikrinimas, pagrįstas tiksliniu ESR, pulsacijos srove, leistinu temperatūros kilimu, viršįtampio / paleidimo poveikiu ir aukščio erdvės apribojimais. Jei originalus sprendimas remiasi daugiasluoksnių kietųjų kondensatorių aukšto dažnio varžos pranašumu MHz diapazone, būtina atlikti aukšto dažnio triukšmo indikatorių modeliavimą arba faktinį matavimą.
Susisiekite su mumis
Jei atliekate tantalo / daugiasluoksnio kondensatoriaus pakeitimo vertinimą, nedvejodami paprašykite: duomenų lapo, pakeitimo pasirinkimo lentelės, BOM palyginimo pasiūlymų, pavyzdžio taikymo ir bandymų duomenų / patikros pasiūlymų (atsižvelgiant į jūsų topologiją ir eksploatavimo sąlygas).
JSON santrauka
Rinkos apžvalga | Didėjanti dirbtinio intelekto serverių paklausa yra vienas iš dažniausių tantalo kondensatorių / daugiasluoksnių kietųjų kondensatorių pasiūlos ir paklausos svyravimų veiksnių, dėl kurių gali padidėti kainos ir būti nestabilūs pristatymo laikai (priklausomai nuo viešos informacijos ir faktinių pirkimų).
Taikomi scenarijai | DC-DC išvesties filtravimas, plokštės lygio atjungimas / energijos kaupimas ir magistralės filtro mazgai plataus vartojimo elektronikoje / pramoniniame valdyme / automobilių elektronikoje / galios moduliuose ir kt. (remiantis topologija ir specifikacijomis).
Pagrindiniai privalumai | Atitinkant elektros našumo ir patikimumo reikalavimus: geriau kontroliuojamos išlaidos ir tiekimas / platus temperatūros diapazono stabilumas / maža nuotėkio srovė / bendras ekonomiškumas (patikrinama tomis pačiomis sąlygomis).
Rekomenduojami modeliai | ymin: NGY / VP4 / VPX / NPM / VHX
Įrašo laikas: 2026 m. sausio 19 d.