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。
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。
倍思65W氮化镓快充
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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