Los capacitores son un componente absolutamente esencial en muchos diseños de circuitos, y los capacitores electrolíticos de aluminio han sido durante mucho tiempo una opción popular. Sin embargo, los capacitores de polímero de aluminio recientemente presentados por KEMET ofrecen numerosas mejoras, incluido un ESR bajo, una mejor estabilidad de la temperatura y una vida útil más larga. En este artículo, descubra por qué podría ser una buena idea considerar elegir un capacitor de polímero de aluminio en lugar de un capacitor electrolítico de aluminio.
La nueva serie de capacitores de polímero sólido de aluminio de KEMET utiliza un electrolito de polímero sólido en lugar de un electrolito líquido conductor. Los capacitores electrolíticos de aluminio tradicionales utilizan electrolitos líquidos conductores, por lo que a menudo se los describe como capacitores "húmedos". Los beneficios de los polímeros sólidos incluyen un ESR bajo que es estable en distintas temperaturas, frecuencias y vida útil operativa. Esto significa que son capaces de soportar mayores corrientes de ondulación y una vida útil más prolongada que los Capacitor "húmedos". Además, el polímero sólido los hace mucho más resistentes a las vibraciones, cuando se empaquetan adecuadamente.
Figura 1: Capacitor electrolíticos de polímero sólido de aluminio de KEMET, en montaje pasante y superficial
Fuente: ¿Qué son los condensadores de polímero de aluminio? — KEMET y Mouser Electronics
¿Qué es un capacitor de polímero sólido?
Los condensadores, en general, son dos placas conductoras (electrodos) separadas por un aislante (dieléctrico). Los condensadores electrolíticos están polarizados, lo que significa que solo funcionan cuando un terminal está siempre en una tensión más positiva que el otro terminal. Si se aplica una tensión inversa, el capacitor podría dañarse.
Figura 2: Conceptos básicos de los capacitores electrolíticos
En un condensador electrolítico de aluminio, los electrodos están hechos de lámina de aluminio y entre los dos electrodos de aluminio hay un papel electrolítico saturado con un electrolito líquido conductor. Una capa de óxido en uno de los electrodos (el ánodo) es el dieléctrico. El otro electrodo de lámina se llama cátodo.
Por el contrario, en un condensador de polímero de aluminio, el electrolito es un material polimérico sólido. Este material polimérico eléctricamente conductor reduce el ESR, aumenta la estabilidad de la temperatura y prolonga la vida útil esperada. El electrolito del polímero sólido tampoco falla al secarse, como puede ocurrir con los electrolitos "húmedos".
Figura 3: Capacitor electrolítico de aluminio con electrolito de polímero sólido
¿Cuáles son los beneficios de los polímeros sólidos?
El polímero orgánico sólido utilizado como electrolito en estos nuevos capacitores de polímero sólido es un orden de magnitud más conductor que los electrolitos líquidos tradicionales. Esto significa que tienen características eléctricas superiores.
ESR baja
Los capacitores de polímero sólido tienen una ESR muy baja debido a la alta conductividad del material de polímero orgánico patentado de KEMET y la construcción del cátodo de polímero sólido. Un ESR bajo significa que, mientras el capacitor hace su trabajo, se desperdicia muy poca energía en forma de calor.
Alta capacidad de rizado
Debido a que la alta corriente de ondulación a través del ESR de un capacitor hace que se disipe energía, un ESR más bajo equivale a menos energía disipada en el capacitor, lo que a su vez mantiene la temperatura del capacitor más baja y lo hace más utilizable en aplicaciones de alta temperatura y le da una vida útil más larga. La corriente de ondulación a través de ESR también crea tensiones de ruido en la línea, por lo que un ESR más bajo significa menos ruido en la misma aplicación.
Estabilidad de ESR
El electrolito de polímero sólido es altamente estable en diferentes frecuencias de operación, temperaturas de operación y durante la vida útil del capacitor. Un capacitor de polímero tiene un ESR bajo en un amplio espectro de frecuencias, lo que significa que los armónicos no son fuentes de calentamiento indebido y pérdida de potencia.
Estabilidad de la capacitancia
Otra ventaja del electrolito de polímero sólido es que la capacitancia es más estable durante la vida útil del producto. Los electrolíticos de aluminio “húmedos” tradicionales pierden capacitancia a un ritmo mucho mayor.
Vida útil prolongada
Con una vida útil de hasta 5.000 horas a 105 °C, superan ampliamente a los electrolíticos de aluminio tradicionales. Mejor aún, la esperanza de vida aumenta en un orden de magnitud (diez veces) por cada 20 °C que disminuye la temperatura de operación del capacitor.
¿Qué hace que los capacitores de polímero sólido sean buenos para la vibración?
Serie A768 de KEMET de capacitores de polímero sólido están especialmente diseñados para ser resistentes a fuerzas de vibración de hasta 30 G. Además de todos los beneficios de los capacitores de polímero mencionados anteriormente, el polímero sólido también es estructuralmente más estable internamente, lo que implica que puede sobrevivir a mayores vibraciones. Pero para aprovechar ese potencial, se tomaron ciertas decisiones de diseño y se creó la serie A768.
Base más alta: la base más alta del A768 proporciona un mayor soporte físico para el CAN del capacitor.
Terminales adicionales: Los terminales “ficticios” adicionales no proporcionan una mejor conectividad eléctrica. Más bien, están ahí para proporcionar una base más estable y físicamente conectada a la PCB. En conjunto, la construcción de polímero sólido, la base más alta y los terminales "ficticios" adicionales ofrecen un producto capaz de soportar hasta 30 G de vibración. Estas piezas se ofrecen en un diámetro de 10 mm y cuentan con certificación automotriz AEC-Q200.
Aplicaciones ideales para capacitores de polímero sólido antivibración
Hay muchas aplicaciones que se benefician de capacitores robustos que pueden funcionar en entornos de alta vibración. Una de las mejores aplicaciones son los circuitos convertidores de potencia en automóviles. A medida que se incorporan más dispositivos electrónicos a los vehículos y más partes de los mismos incluyen sistemas eléctricos, aumenta la necesidad de una conversión de energía de alta confiabilidad en condiciones extremas.
Los nuevos coches eléctricos necesitan una enorme cantidad de circuitos de conversión de energía, desde la carga y el mantenimiento de las baterías hasta el suministro de energía al tren de tracción y a los sistemas de control. La vibración de las partes móviles de los motores, ejes, ruedas y superficies de la carretera es dura para todos los componentes del automóvil. Con la serie de capacitores antivibración de KEMET, los subsistemas eléctricos, las unidades de control del motor y los convertidores CC/CC para automóviles pueden funcionar de forma más confiable durante más tiempo que nunca.
Serie de capacitores de polímero de aluminio A768 de KEMET
La serie A768 de KEMET viene en capacitancias desde 18 µF hasta 1000 µF y en tensión desde 16 V hasta 80 VCC. Con un amplio rango de temperatura de operación, desde -55 °C hasta 125 °C, la calificación automotriz AEC-Q200 y el embalaje antivibración, estos condensadores son ideales para la mayoría de las aplicaciones de conversión de energía, especialmente en vehículos y aplicaciones de máquinas industriales.
Los capacitores de polímero de aluminio de KEMET no contienen halógenos y son compatibles con los procesos de ensamblaje de soldadura sin plomo estándar.
Productos destacados
Capacitor de polímero de tantalio
Polímero de capacitor de aluminio