Полимерно-танталовые конденсаторы Panasonic. Обзор особенностей и преимуществ

Компания Panasonic унаследовала текущую линейку полимерных конденсаторов от компании Sanyo и продолжает выпуск и развитие зарекомендовавших себя в течение 20 лет на рынке Европы и Азии компонентов.

В полимерных конденсаторах в качестве электролита используется твёрдый полимер, что повышает  температурную и частотную стабильность характеристик благодаря более равномерной плотности материала. Срок службы и хранения также увеличивается из-за отсутствия утечки электролита, конденсаторы не подвержены «высыханию».

Полимерно-танталовые конденсаторы POSCAP

Особенности

Отличие полимерно-танталовых конденсаторов Panasonic POSCAP от традиционных танталовых электролитов в замене оксида марганца на проводящий полимер. Данная замена способствует улучшению параметров и устраняет возможность возгорания, которому подвержены обычные “танталы”.

Рис. 1 – Структура POSCAP

Также POSCAP отличает возможность использования практически на номинальном напряжении, производителем рекомендовано завышение 10% для напряжений до 10 В и 20% для напряжений свыше 10 В без уменьшения срока службы. Это обусловлено нечувствительностью полимерно-танталовых конденсаторов к импульсам тока.

Таб. 1 – Рекомендуемое напряжение POSCAP

Характеристики

Наиболее выдающееся свойство POSCAP это превосходные частотные характеристики.

Использование высокопроводящего полимера в качестве электролита уменьшает ESR и позволяет POSCAP работать на более высоких частотах.

Таб. 2 – Характеристики POSCAP

Рис. 2 – Частотные характеристики импеданса (POSCAP в сравнении с танталовыми и алюминиевыми электролитами)

На Рис. 2 мы видим, что на периферии резонансной частоты импеданс полимерно-танталовых конденсаторов ниже, чем у других видов, что делает их эффективнее на частотах от 5 кГц.

Рис. 3 – Частотные характеристики импеданса и ESR (различные серии POSCAP)

На Рис. 3 показано, как более низкий ESL (индуктивность, у серии TSPF) обуславливает более высокую резонансную частоту, что позволяет применять POSCAP с современной высокоскоростной логикой.

Рис. 4 – Температурная зависимость ESR (POSCAP в сравнении с керамическим конденсатором)

Рис. 5 – Температурная зависимость ёмкости (POSCAP в сравнении с керамическим конденсатором)

Полимерно-танталовые конденсаторы имеют хорошую стабильность параметров (ESR, ёмкость) в температурном диапазоне класса Industrial (-40...+85).

Рис. 6 – Ток пульсаций (POSCAP в сравнении с танталовым конденсатором)

Допустимый ток пульсаций (Ripple current) – важный параметр при выборе сглаживающего конденсатора для источника питания. Допустимое значение тока пульсаций определяется тепловыделением конденсатора, тепловыделение, в свою очередь, зависит от значения ESR. Благодаря низкому ESR конденсаторы Panasonic имеют высокий уровень Ripple current (см. Таб. 2).

Рис. 7 – примерное значение индуктивности (ESL) конденсаторов POSCAP по корпусам

Низкое значение ESL важно для конденсаторов развязки источника питания с высокоскоростной логикой.

Применение

Конденсаторы Panasonic (Sanyo) рекомендованы Texas Instruments для использования с модулями питания серий LMZ, LMR1 Nano, LM2267x. Также конденсаторы POSCAP рекомендованы Altera, и частности используются в Altera Max 10 Development Kit.

Рис. 8 – POSCAP на плате Altera Max 10 Development Kit

Низкий ESR и высокий допустимый ток пульсаций вкупе с высокой ёмкостью позволяет применять полимерно-танталовые конденсаторы в цепях питания GSM модемов. GSM модуль отсылает информацию в течение 577 мкс каждые 4.6 мс, увеличивая в это время потребление тока.

Рис. 9 – Импульсы при работе GSM/GPRS

Рассмотрим распространённую схему включения GSM модуля с линейным регулятором:

Рис. 10 – Схема питания GSM модуля

Если GSM модуль имеет напряжение 3.8В и потребляет 2.2А в пике и линейный регулятор способен выдавать только 2А, то ток пульсаций через конденсатор будет равен 0.2А. Рассчитаем требуемую ёмкость при условии падения напряжения в 400 мВ и использования конденсатора Panasonic 6TPE330MAP (330uF, 6.3V, ESR 25mOhm, Ripple 2.4 Arms).

C = Ёмкость (Фарад)

_t = Время разрядки (577мкс)

Q = заряд

_U = падение напряжения

I = ток

IR = мгновенное падение напряжения на конденсаторе за счёт ESR

C = Q / U = (I x _t) / (_U - IR)

С = 0.2A x 577us / (400mВ - 0.2A x 25mOhm ) = 291 uF

Полученное значение ёмкости перекрывается номиналом предложенного конденсатора, а отсутствие дерейтинга по напряжению позволяет использовать конденсатор на 6.3В на питании до 5В без потерь в надёжности. Низкий ESR позволяет использовать наименьшую возможную ёмкость, а высокий заявленный ток пульсаций – избежать деградации параметров со временем.

Заключение

Полимерно-танталовые конденсаторы Panasonic обладают устойчивостью к воздействию внешних факторов, возникающих при эксплуатации электронных устройств, начиная от процедур выходного контроля на заводе, процесса пайки на плату и заканчивая пульсациями тока в схеме, что гарантирует бесперебойную работу от начала и до конца заявленного жизненного цикла с полным сохранением заявленных параметров. Низкая температурная зависимость электрических характеристик и материала корпуса делает POSCAP идеальным для применения в уличных устройствах с редкими периодами обслуживания.

Получить дополнительную информацию по конденсаторам POSCAP вы можете в компании МТ-Систем (info@mt-system.ru).

Ресурсы:

	POSCAP серия миниатюрных конденсаторов
	SP-CAP серия конденсаторов с ультранизким ESR
	OS-CON серия конденсаторов
	Полимерно-гибридные конденсаторы Long Life
	Заказать полимерные конденсаторы Panasonic