【MLCC缺貨，KO-CAP可成其替代方案？】正如許多OEM廠商以及一級和二級制造商都可證明那樣，多層陶瓷電容器（MLCC）行業(yè)目前正面臨著巨大的產(chǎn)能和供應(yīng)問題。這類情況最后一次發(fā)生是在千禧年之際。制造商們正在擴(kuò)增產(chǎn)能，但這需要時(shí)間才能滿足，并且對于正在處理迫在眉睫的生產(chǎn)線停工情況的制造商和工程師們，以及必須從非首選來源尋找器件的供應(yīng)鏈經(jīng)理們來說，也幾乎沒有些許安慰。在這種情況下，工程師們應(yīng)該探索新的選擇和替代技術(shù)，而無需對電路或產(chǎn)品進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。聚合物電解電容器是一種替代方案，在某些條件下可以提供幫助。換用KO-CAP并不總是微不足道的，但如果某些事情符合一致，其可成為研究和采取的可行之路。

KO-CAP背景

KO-CAP是基美電子（KEMET）基于鉭的聚合物電解電容器。與其他任何鉭電容器一樣，它包括一塊燒結(jié)的鉭粉末，其上生長有一層五氧化二鉭，并且有一層導(dǎo)電聚合物充當(dāng)陰極。采用這種導(dǎo)電聚合物的電容器，其等效串聯(lián)電阻（ESR）比“傳統(tǒng)”的鉭電容器低得多。

對于工程師來說，遇到問題就要解決，而且對于許多工程方面的挑戰(zhàn)也都是如此，因此決定從MLCC過渡到KO-CAP這樣的替代方案就是一項(xiàng)管理權(quán)衡。在評估轉(zhuǎn)用電容器技術(shù)的機(jī)會(huì)時(shí)，有許多參數(shù)和因素必須考慮。主要且最重要的指標(biāo)是：電容、電壓、ESR、頻率、漏電流、尺寸和認(rèn)證。

在考慮每項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，圖1所示的流程圖可作為其決策指南。

圖1：該流程圖顯示了用KO-CAP替換MLCC的決策樹

關(guān)鍵參數(shù)

與類似尺寸的陶瓷電容器相比，KO-CAP往往具有更大的電容。其電容值不小于680nF。因此，如果所需的總電容小于該值，則選用KO-CAP就不合適。在電容方面，用一兩個(gè)KO-CAP就能替換一組MLCC，這通常是KO-CAP一個(gè)強(qiáng)有力的價(jià)值主張。

在任何基于鉭的電容器中，其介電層都非常薄——典型值約為20nm。具有這樣薄的電介質(zhì)可產(chǎn)生大量電容，但它對電壓也有限制作用。“高壓”KO-CAP最高只有35V。因此，通常，如果用戶的工作電壓超過50V，那么選用KO-CAP就不合適。

ESR是考慮選用電容器的另一個(gè)重要參數(shù)——陶瓷電容器的ESR要比相應(yīng)的KO-CAP低。但這并不是說KO-CAP就沒有ESR非常低的類型——有些甚至低至8mΩ，但10mΩ的典型截止值就足夠了。

在考慮KO-CAP的頻率特性時(shí)，需要密切注意自諧振頻率（SRF）。通常，用戶所需的電容器工作頻率低于這一數(shù)值。雖然情況并非總是如此，但如果你的開關(guān)頻率超過1MHz，那么就有可能接近極限。

在研究MLCC替代品的可行性時(shí)，偏置是一個(gè)簡單但不容忽視的方面。KO-CAP是有極性器件，因此不能給其施加反偏電壓，也就不能在可能或需要承受反向偏置的場合下進(jìn)行使用。

一個(gè)替代案例

在考慮了所有關(guān)鍵參數(shù)之后，我們有必要通過使用TITSP54560B-Q1（汽車應(yīng)用用降壓轉(zhuǎn)換器）的示例來對其進(jìn)行鞏固。該電路圖如圖2所示。

圖2：MLCC缺貨下的降壓應(yīng)用

假設(shè)MLCC缺貨，使用上述替換指南，我們可以得出以下結(jié)論：

輸入端

C1、C2、C3和C10是輸入端電容器。它們是2.2μF50V1206X7R。雖然陶瓷電容器沒有直接替代品，但其總電容為8.8μF，即可以用一個(gè)10μF35VKO-CAP來替換四個(gè)陶瓷電容器。其值超過了最初所需的電容，但仍保持在該穩(wěn)壓器所需的范圍內(nèi)。只要輸入不是直流電池電壓，那輸入端就無需考慮ESR、泄漏以及頻率。采用基美電子的K-SIM等仿真工具，可以對它們進(jìn)行并排比較。

從成本角度來看，采用單個(gè)器件替換四個(gè)MLCC通?？梢燥@著降低成本。

輸出端

輸出端有C6、C7、C9和C11四個(gè)電容器，均為22μF10VX7R1206。在這種情況下，也有可直接替換的KO-CAP產(chǎn)品——其值為6.3V，但超過了輸出電壓范圍。在這種情況下，KO-CAP的ESR高于對應(yīng)的陶瓷電容器，但仍在設(shè)計(jì)規(guī)格范圍內(nèi)。電路的開關(guān)頻率為300kHz，所推薦更換器件的SRF約為1MHz，因此可以接受。

就成本而言，其情況與輸入端類似。用KO-CAP替代MLCC可以節(jié)省近50%成本。

C4、C5和C8是對設(shè)備功能提供支持的其他電容器。由于它們的物理尺寸和電容值，可以找到合適的替代候選產(chǎn)品。這種類型的電容器不會(huì)遇到與MLCC完全相同的供貨問題。這個(gè)案例中沒有太多討論漏電流問題，因?yàn)檫@個(gè)問題只有采用固定不可充電電池的系統(tǒng)才需考慮。

總結(jié)

對于難以采購或采購不到MLCC的情況，找到直接替代方案是可能的，但其與用更少數(shù)量的KO-CAP替換一組電容器的價(jià)值主張并不相同。有時(shí)，對棘手的應(yīng)用進(jìn)行評估會(huì)發(fā)現(xiàn)替代并不可行，但在遇到產(chǎn)能和供貨問題的時(shí)候，通過其他途徑尋找解決方案可能產(chǎn)生某種解決方案，其不僅可以解決引起評估的缺貨問題，還可以帶來其他好處。