拆解永铭低ESR固态电容——从参数优势到实测表现,如何为电源设计“降温增效”?

描述

各位电源工程师,你是否曾在调试样机时,被居高不下的纹波和烫手的电容困扰?尤其在追求高功率密度的今天,电容的ESR和纹波电流能力,已成为决定设计成败的隐形门槛。本文将以永铭VPX/VPT系列为例,进行一场深度技术剖析,看它如何用实实在在的数据解决这些痛点。

一、问题场景与痛点描述:不只是“发热”那么简单
以一款典型的65W 2C2A氮化镓快充为例,其在密闭空间内需处理高达数百kHz的开关频率。若使用普通固态电容(ESR约40mΩ),其在高频下的损耗不容小觑。我们曾观测到,在满载输出时,此类电容核心温度可超过85℃,这不仅带来热安全风险,更会因高温导致容值衰减、ESR攀升,长期可靠性存疑。

二、根本原因技术分析:ESR是“罪魁祸首”
问题的核心在于ESR。损耗功率P_loss = I_rms² × ESR。当开关频率升至100kHz,容抗(Xc)急剧减小,ESR成为阻抗的主要部分。以一个ESR 40mΩ的电容承载2A纹波电流计算,其单颗损耗就高达0.16W。在紧凑空间内,这部分热量极难散发。永铭的方案是将ESR降至20mΩ,同等条件下损耗降至0.08W,发热量直接减半,从根源上解决了温升问题。

三、永铭解决方案与工艺优势:材料与结构的双重革新
永铭的低ESR并非偶然,而是系统性工程的结果:

电解质创新:采用专利的高电导率聚合物,离子电导率提升超30%,确保了高频下极低的离子迁移阻抗。

阳极箔优化:通过电化学刻蚀形成隧道状孔洞结构,使得有效表面积最大化,提升了电荷的瞬时吞吐能力。

低内阻构建:从铝壳、胶塞到导针的全链路低阻设计,减少了不必要的寄生电阻和电感。

  1. 数据验证与可靠性说明:用数据说话
    我们对比测试了永铭VPX 25V 100μF规格的固态电容在回流焊前后的测试数据,ESR变化率整体控制在。其ESR值增幅仅为15.1%。证明产品卓越的热稳定性与工艺可靠性,能够确保在SMT贴片后依然保持稳定的电气性能。

序号

100uF 25v 6.3*5.8 VPX 回流焊前

CAP

DF(%)

ESR(Ω)

LC(uA)

80~120

≤0.08

≤0.040

≤5

1

103.686 

0.0149 

0.0152 

1.030 

2

105.442 

0.0142 

0.0157 

0.580 

3

105.282 

0.0145 

0.0161 

1.220 

4

104.886 

0.0149 

0.0161 

0.610 

5

105.378 

0.0153 

0.0168 

1.600 

6

104.190 

0.0152 

0.0151 

0.800 

7

103.815 

0.0144 

0.0164 

1.120 

8

104.121 

0.0153 

0.0148 

1.060 

9

105.011 

0.0149 

0.0161 

1.230 

10

104.572 

0.0142 

0.0166 

0.770 

最大值:

105.442

0.0153

0.0168

1.600 

最小值:

103.686

0.0142

0.0148

0.580 

平均值:

104.638 

0.0148 

0.0159 

1.002 

序号

100uF 25v 6.3*5.8 VPX 回流焊后

CAP

DF(%)

ESR(Ω)

LC(uA)

80~120

≤0.08

≤0.040

≤10

1

103.331 

0.0162 

0.0176 

2.640 

2

104.989 

0.0157 

0.0184 

1.290 

3

104.920 

0.0152 

0.0186 

2.090 

4

104.498 

0.0160 

0.0182 

2.150 

5

105.011 

0.0159 

0.0192 

2.250 

6

103.731 

0.0158 

0.0170 

3.050 

7

103.415 

0.0158 

0.0189 

2.730 

8

103.599 

0.0154 

0.0173 

2.840 

9

104.611 

0.0158 

0.0186 

2.370 

10

104.081 

0.0151 

0.0192 

1.880 

最大值:

105.011 

0.0162 

0.0192 

3.050 

最小值:

103.331 

0.0151 

0.0170 

1.290 

平均值:

104.219 

0.0157 

0.0183 

2.329 

 

【实际案例】 如倍思65W氮化镓快充中采用了永铭VPX系列,其高效的散热和稳定的输出,正是这些性能参数在终端产品上的完美体现。

移动电源倍思65W氮化镓快充移动电源充电头网拆解

五、推荐型号

 

系列

 

温度寿命

 

额定电压

(浪涌电压)(V)

 

标称容量

(μF)

 

产品尺寸

φD*L(mm)

 

 

LC         

(μA,2min)

 

ESR(mΩ100kHz)

 

 

同行标准ESR(mΩ100kHz)

 

 

 

 

VPX

 

 

 

105℃

2000H

25(28.8)

100

 

 

 

6.3*5.8

25.0

20

40

25(28.8)

220

55.0

20

40

25(28.8)

270

67.5

20

40

35(41)

100

35.0

30

60

35(41)

120

42.0

30

60

35(41)

150

52.5

30

60

 

 

VPT

 

 

125℃         2000H

25(28.8)

100

 

 

6.3*5.8

25.0

20

40

25(28.8)

220

55.0

20

40

25(28.8)

270

67.5

20

40

35(41)

100

35.0

30

60

35(41)

120

42.0

30

60

35(41)

150

52.5

30

60

 

六、结语
对于追求极致性能的工程师而言,一个电容的ESR值,可能就是整个系统性能的胜负手。永铭电子深谙此道,其“电容应用,有困难找永铭”的定位,正是基于解决深度技术问题的能力。通过提供ESR低至20mΩ的顶尖产品,永铭正稳步实现其 “取代国际同行,成为头部品牌” 的产品目标,为国内电源设计师提供更优、更可靠的国产化芯片组件解决方案。

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