MLCC缺貨！別急，你可以試試這個「巧」辦法

來源：得捷電子DigiKey

作者：Ricky Wong

本文經授權轉載

隨著新型智能手機無線及快速充電市場需求的發展，相關應用MLCC的需求量突然大增，加上各大汽車廠擴大使用LED車燈，促成LED照明和車燈用MLCC需求爆增，這些因素綜合作用，從去年到2018年的今天， MLCC電容器行業仍然經歷相當的產能緊縮，供需狀況持續緊缺，導致部份終端產品廠家面臨無法生產的狀況，不得不以各種方式在市場尋找貨源。

面對這種狀況，作為設計工程師，能否在不需要進行大規模重新設計下，找到替代技術作為新的選擇? 我們在本文中將探討，在某些條件下利用聚合物電解電容器(Polymerelectrolytic capacitor)作為一種替代方案。以下以KEMET (基美)公司出品的KO-CAP作例子。

KO-CAP電容簡介

KO-CAP 是KEMET（基美）的聚合物鉭電解電容，和其它類別的鉭電容一樣，它的介質層（五氧化二鉭）是生成在鉭粉顆粒燒結成的金屬塊上，同時以一層聚合物作為負極覆蓋在介質層表面。這種導電聚合物使電容器的ESR要比 「傳統」 鉭電容器低得多。

用KO-CAP替代MLCC

當我們正努力在市場上尋找MLCC電容器貨源時，卻被推薦使用鉭電容來作為代替——這聽起來有點不切實際。不過作為工程師，解決問題正是我們所要做的事，同時意味著我們要做以前沒有考慮過的事情。

在試圖進行設計修改或元器件替代時，必須考慮許多關鍵設計參數，例如電容、電壓、ESR、頻率、漏電流、尺寸和規格。 下面的流程圖可以作為在考慮每個關鍵設計參數時的決策指南，也儘可能以最接近陶瓷電容器選型特性的角度來考慮。

圖 電容選型流程圖

電容值

與同樣大小的陶瓷電容相比，KO-CAP通常具有更大的電容值，它們的值不小於680nF。所以，如果你的總電容量小於這個值，KO-CAP不是一個合適的選擇。從電容值的角度來說，用一個或兩個KO-CAP取代一組MLCC是非常值得考慮的策略。

電壓

在KO-CAP或任何鉭電容器中，介電層非常薄，典型值約為20nm。這樣一個薄的電介質提供了一個大的電容值，但同時會有電壓的限制。 「高電壓」KO-CAP可為你提供大於35V的選擇。但一般來說，如果您的工作電壓超過50V，KO-CAP不是合適的選擇。

ESR(等效串聯電阻)

一般而言，陶瓷電容器的ESR值是低於等同級別KO-CAP的， 這並不是說沒有一些ESR非常低的KO-CAP， 有些KO-CAP的ESR甚至低至8mΩ，但一般情況下10mΩ值就足夠了。如果您需要的ESR小於此值，那麼KO-CAP可能不是一個合適的選項。

頻率

在考慮KO-CAP的頻率特性時需要注意的是它的自諧頻率，我們通常希望在該值以下使用電容器，但情況並非總是如此，如果您的開關頻率超過1MHz，那麼KO-CAP可能不是一個合適的選項。

ReverseBias(反偏壓)

KO-CAP是帶極性的器件，因此它們不能在反向偏置電壓下工作，如果電容器放置在可能產生反偏壓或需要容許的位置，則KO-CAP不適用。

設計實戰案例

既然我們有了指導方向，那麼我們來試試看一個使用TI TSP54560B-Q1的例子，這是汽車應用中一個降壓應用。

電路設計好了(Scheme-it)，一切都很棒，直到採購人員告知找不到我需要的某些MLCC電容。經過一輪彷徨及無奈, 我決定開始研究及尋找解決方案。使用以上替代指南，得出以下結論。

輸入端

C1、C2、C3和C10是輸入端電容。 它們是2.2uF 50V 1206 X7R。沒有找到可直接替換的陶瓷電容，但我可以採用總電容8.8uF，並用一個10uF 35V KO-CAP替換4個陶瓷電容， 雖然是多於原始需要的電容值，但它仍然在這個調節器的要求範圍內，加上輸入端不是直接電池輸入，ESR、 漏電流和頻率等特性沒有特別要求。

圖 利用KEMET模擬工具K-SIM對輸入端電容進行比較

從現在的市場參考價來對比，以一顆KO-CAP電容來替代四顆陶瓷電容，有機會省掉大概1美元.

輸出端

在輸出端我們有C6，C7，C9和C11, 4顆22uF 10V X7R 1206電容.在這種情況下，我們很幸運，在KO-CAP中有一個直接替代品， 它是6.3V比輸出電壓範圍大.在這種情況下，KO-CAP ESR高於同等之陶瓷電容器，但仍在設計規格範圍內。該電路的開關頻率為300kHz，這替代品的SRF約為1MHz，大致沒有問題。

圖 利用KEMET模擬工具K-SIM對輸出端電容進行比較

再次從價格及貨源角度觀察，現階段使用KO-CAP方案， 似乎十分值得考慮。

其他電容器和注意事項

C4C5和C8是其他電容，用來支持調節器的功能， 從它們的尺寸和電容值來看，都是有條件去考慮作替換的，即使這種類型的電容器暫時沒有供求問題。這裡沒有提及太多有關漏電流方面的考慮，因為系統上並沒有使用到固定不可充電電池,，因此相對影響較少。

總結：MLCC缺貨巧對策

找到一換一的替代品當然直接了當，但以少數量KO-CAP去替代一列或數顆MLCC, 是另一種價值考慮。當然，替換動作或決策並不是常規之舉，但當我們處在這種貨源緊張時期，通過其他途徑尋找到解決方案可能會使你成為該項目的英雄。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！