固態電容性能全方位解析

 瀏覽: 231     |      2018-09-27    |      返回列表

進入LGA 775平臺之后,隨著中央處理器(CPU)運算頻率及晶體管數目不斷的增加,為求系統穩定,英特爾(Intel)建議主板(MB)廠商,在新一代的主板上 使用固態電容。越來越多的主板廠商都將自家的高端主板的處理器供電部分均采用的是固態電容,那么究竟什么是固態電容呢?

固 態電容的全名為導電性高分子聚合物鋁質電解電容也叫高分子鋁電容,是目前電容器產品中最高階的產品,固態電容的介電材料則為功能性導電高分子,能大幅提升 產品的穩定度與安全性,它與液態鋁質電解電容最大差別,在于所使用的陰極材料,過去鋁質電解電容所使用的陰極材料是電解液,而固態電容則是導電性高分子聚 合物材料,常見的導電性高分子聚合物有PPY,PEDH。

既然固態電容如此受到Intel和主板廠商的重視,那么究竟固態電容有何種特性呢,相較之前的電解電容來說,又有何優點呢,下面就來為大家一一做出詳細的解析。首先來談談電解電容的局限性。

由 于近年來PC的頻率越來越高,功耗隨之增大,這對于CPU \ Memory \ PCI EXPressdevices供電部分的電容的要求就越來越高。而傳統的液態鋁電解電容器無論阻抗再低,總依然會存在發熱,當溫度升高到一定程度時,電容 器內部蒸汽壓增大。此時濾波與穩壓的電容功能也會不斷降低甚至因為溫度的持續攀升,進而產生鼓凸漏液的情況因而發生(就是DIY玩家通常所說的“電容爆 漿”),往往因為故障的并聯電容造成主板的運行不正常,甚或完全無法運行而需要送修。

由 上圖我們可以看到,新世代的固態電容采用具有高導電度及優異熱穩定性之導電高分子材料作為固態電解質,代替傳統式鋁電解電容器內的電解液,大幅改善傳統液 態鋁電解電容器之缺點并展現出極為優異的電器特性與可靠度,導電性高分子鋁固態電解容器已成為下一世代固態電解電容器的開發主流,導電性高分子固態電容器 也成為尖端先進的電容器代名詞。

那么為何導電性高分子比液態電解質要好呢?由上圖對比不難發現,導電性高分子的電子在分子上移動較快(低阻 抗)而液態電解質的離子在液態中移動較慢(高阻抗),這就導致了導電性高分子擁有比液態電解質更為優秀的傳導性指數,由上圖我們可以看到,導電性高分子的 傳導性指數達到了液態電解質的10000倍!

固態電容優良特性解析(1)

上圖清楚的表列了固態電容的四大優良特性,下面就來一一做出說明

由這張圖我們可以看到,隨著頻率的不斷提高,固態電容在高頻率下呈現出了更低的阻抗,低阻抗代表低電阻損失,不會消耗電力轉變成熱,因而不會使溫度上升,也就不會使電容劣化,能使得系統更加穩定!

由這張圖我們可以看到,固態電容的耐高漣波電流要比標準電容和電解電容的更高一些,耐高漣波電流代表有較高的能力適應交流電流,在高頻交換式電源設計如CPU電源模組是非常重要的。

以上是電解電容和固態電容的壽命對比圖。由這張圖我們可以看到,盡管隨著溫度的升高,固態電容相對電解電容多出來的壽命越來越少,但我們還是可以看到,即便是在95攝氏度的高溫之下,固態電容仍能夠擁有比電解電容多出60%的壽命。

固態電容優良特性解析(2)

由這張隨著溫度升高,電容量變化率的曲線圖我們可以看到,當溫度從-55攝氏度到+105攝氏度變化時,固態電容的電容量變化率曲線接近直線,而電解電容的電容量變化率曲線像一座山坡一樣陡峭,這說明了固態電容的電容量在高低溫度變化下要比電解電容穩定得多。

同樣由上圖我們可以看到,當溫度從-55攝氏度到+105攝氏度變化時,固態電容的阻抗值接近直線,而電解電容的阻抗值曲線像一座山坡一樣陡峭,這說明了固態電容的阻抗在高低溫度變化下依然保持較低的水平而且比電解電容要穩定得多。

由這張固態電容和電解電容的特性比較表我們可以看到,固態電容在耐熱性、允許漣波電流、高頻下的等效串聯電阻(阻抗)、安全性以及環保等方面的表現都要優于電解電容。

上圖是固態電容的一些特色的總結,正是由于固態電容有如此多的優良特性,才會受到廣大DIY用戶和主板廠商的歡迎,成為如今高端主板上必備的用料之一。