T597系列小型化車規(guī)級聚合物鉭電容：ADAS小型化要求解決方案

1999年，基美(KEMET)面向市場推出了第一批聚合物鉭電容，自那時起，基美(KEMET)在尺寸，容值，電壓和最高工作溫度等各個溫度不斷的擴充該產(chǎn)品的陣容。 在這個不斷擴充的趨勢中，T597 系列 (125℃, 車規(guī)級)在2020年應運而生。該系列主要是因應車載汽車產(chǎn)品，特別是ADAS 應用，小型化趨勢和降低整體解決方案成本而開發(fā)的，特別是近年來MLCC(尤其是車規(guī)0805尺寸及以上)供應緊張，交貨不穩(wěn)定的問題不能支持車載電子小型化的需求。本文就T597系列替換大尺寸MLCC，不僅解決交付問題，還可以降低方案整體成本做些介紹。

從2018年開始，為應對MLCC 供應鏈不穩(wěn)定性，大尺寸缺貨的現(xiàn)象，不少公司已經(jīng)要求研發(fā)團隊采取行動尋找替代方案，這些替代方案有哪些呢?

從圖1a可以看出，聚合物鉭電容和MLCC 重合的容值和電壓范圍是 1uf~1000uf 和2.5V~75V, 正好是部分大尺寸MLCC 所覆蓋的范圍。但是聚合物替換MLCC不是一對一的換上去就行，至少還需要考慮圖1b里面所羅列的幾個重要因素。

圖1a.電容容值分布圖

圖1b.用聚合物鉭電容替換MLCC時需考慮的因素

幾何尺寸是第一個需要匹配的參數(shù)。表1給出了MLCC和聚合物鉭電容之間的尺寸比較。MLCC 常用的EIA代碼0805和1206和聚合物使用的Metric 尺寸P-2012和A-3216尺寸是100% 匹配的，盡管從電容本身尺寸上看，更大的MLCC EIA代碼1210和聚合物3528就不是100% 的匹配，但是從實際的焊盤面積看，也是可以相互替換的。至于更大尺寸的MLCC 1808~2225, 就需要考慮修改PCB 設計了。

MLCC 和聚合物電氣特性上的不同也是需要特別注意的。II 類MLCC(X7R, X6S, X8L等)有DC-Bias(直流偏壓)效應，溫度效應以及容值持續(xù)老化效應(Aging)。具體的和聚合物的對比在表2中有比較形象的展示。另一方面，MLCC的漏電流極低，絕緣電阻范圍為100至1000M Ohms，聚合物鉭電容器的DCL規(guī)格定義為0.1*C*V uA(電容C單位：uF，額定電壓單位：V)。

表1. MLCC 和 Ta聚合物的尺寸比較

表2. MLCC 和 Ta聚合物的比較

在過去的幾年中，KEMET可以提供的車規(guī)級聚合物鉭電容的最小尺寸是3528-21。2020年年初，KEMET 成功推出了更小尺寸的產(chǎn)品，它們是2012-10 (2.0*1.2*1.0mm, EIA 0805) 和3216-12(3.2*1.6*1.2mm, EIA1206), 這些產(chǎn)品就是在T597(125oC)系列下，并且完全通過了AEC-Q200認證。

圖3.KEMET 產(chǎn)品編碼

除了AEC-Q200的要求外，T597系列也在通過了板彎測試(5毫米，60秒)，測試結果顯示所有電氣特性參數(shù)都在規(guī)格內(nèi)且無裂紋，如圖4所示。這個特性是遠優(yōu)于有柔性端子的MLCC 的(一般滿足3mm, 60s)

圖4. T597 EIA 3216-12 – Board flex (5 mm/60 seconds)

ADAS中的汽車領域大趨勢之一是小型化，而當空間成為關鍵問題時，這種新的小尺寸的聚合物鉭電容可以成為不錯的解決方案。

下面是一個客戶的實際應用案例：

在某客戶的前視和后視鏡攝像頭中，5V Bulk 電容他們通常使用0805/1206_10uF和22uF的MLCC 4~8顆并聯(lián)來實現(xiàn)，最高工作溫度限制在105℃。在他們新的平臺上，由于輸出功率的增大， 找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城更多的MLCC 無法擺放，這時候KEMET 就推薦了T597 系列中的P2012-10(與0805相同)和S3216-10(與1206相同)中的最大容值通過一換多的方式來替換，從而在不增加電容數(shù)量的前提下，解決了空間問題。圖5為當時具體的容值比對。

圖5.容值對比圖-小尺寸解決方案

結論：

伴隨著市場上MLCC(特別是0805及以上)交付的不穩(wěn)定性，聚合物鉭電容為車載電子產(chǎn)品硬件研發(fā)工程師提供了新的潛在解決方案。

在那些板子空間有限，高度現(xiàn)在4.5mm 以內(nèi)、有無噪聲要求的場景中，T597 系列是一個不錯的解決問題的思路。本文描述了聚合物替換MLCC的一些必須要考慮的參數(shù)，在實際的應用中，用同尺寸元件替換后就可以直接使用的情況是非常罕見的，大多數(shù)都需要重新測試和重新設計。從商務段考量，聚合物替換MLCC比較著重的是整體方案的cost-down(即以一換多，節(jié)省板子面積，節(jié)省打件成本等)， 而不是單顆成本上的比較。

審核編輯：湯梓紅