便携式电池供电医疗设备中钽电容的使用
图8
DCL限值应根据电池供电设备的工作时间和非工作时间来决定。举例来说，如果某便携式设备的工作时间很短，只有几秒钟，而随后长期处于闲置状态，那么大容量电容应具备低DCL，以保证较长的电池使用寿命。另外，应该对电路的总体静态电流和工作电流进行评估，以确定是否需要低DCL电容。
电池运行时间和DCL
对可充电二次电池来说，DCL也很重要，这样可以延长充电间隔时间，不过总体工作电流中可以允许输出电容一定程度的漏电流存在。评估电路在各种使用状况下的电流要求，了解电容的DCL，可以显著延长电池使用寿命。
通过测量DCL或者IR可以了解电容电介质的性能以及电介质层的质量。DCL电流在加电的情况下，会流经或者跨越电容电介质隔离层。对钽电容这样采绕行电感器用氧化膜制造的电容来说，DCL电流的主体构成部分是多种电流混合而成，有流经电介质的表面漏电流、因电介质材料极化而出现的电介质吸收 (DA) 电流、流经电介质材料的原生漏电流。类似的，采用基于钛酸钡的陶瓷电介质的MLCC的漏电流主要是流经电介质的漏电流，以及DA损耗和原生漏电流。
MLCC具有良好的低DCL特性，但在某些情况下，钽电容能够以更小的体积提供同样低的DCL。表5 比较说明了根据DCL要求正确评估和选择合适的电容的计算方法。如表5所示，钽电容一般按照DCL最大值来确定规格。标准二氧化锰 (MnO2)构造的钽电容在生产厂家处是按照 (.01xCV) 进行分级的。某些电容生产厂家还会随DCL信息提供具体的保压时间，并且根据比同级别的DCL最大值低得多的具体DCL限值进行电容器的预筛选。
选择适用的低DCL电容
举例来说，某种短工作占空比的便携式电池供电医疗设备需要线路每天启动电机几秒钟，然后关闭。这样的应用可以使用低DCL的大容量电容。
具体使用：
DC/DC转换器，用于电机驱动
输入电压：1.5V
固定输出电压：3.3V
输出电流：200mA@2V
大容量输出电容：47µF
保压时间60秒时的DCL = 200nA
如果该47µF大容量电容是钽电容，则应进行适当的电压降额。降额应根据钽电容生产厂家的降额规范，具体示例见表4。本示例选择了10V的额定电压。
表4 钽电容的降额规范
MLCC的额定电压可以与工作电压相同或者略高，因此6V的额定电压已经足够。对 MLCC 而言，如果已知 IR (见表5)和工作电压 (4V)，可以计算出 DCL。适用于低DCL应用的MLCC有X5差模电感R和X7R两种电介质。根据额定工作电压，可以根据欧姆定律，用元件的IR值计算出 DCL。
表5 低DCL电容器选择
为确定钽电容的 DCL 限值，对多个生产批次中的外壳尺寸为 D 和 F 的 MAP 47&mic电感器生产ro;F-10V 电容进行了批量测试，并对每个电容的在不同保压时间(60 秒)下的 DCL 和对应的保压时间都进行了记录，如图7 所示。然后采用统计分析方法，确定每个批次的较低 DCL。另外，还采用独特的成型工艺强化了负极，以提升和降低电容的DCL性能。对任何与标准批次相悖的DCL曲线都予以关注，最后找出DCL的较低限值。
图4所示的是各种封装选择和每种封装选择的体积要求。威世的572D系列钽电容既能满足DCL要求，又具有最高的体积效率，体积仅为8工字电感器.39 mm3。如果对空间的要求不是那么严苛的话，该应用也可使用MLCC。X5R电介质MLCC的DCL低至187nA，与选择钽电容一样，只要一个大容量电容就能满足要求。MLCC X7R电介质电容的电容温度系数比X5磁芯电感器R更加优越，但要组成大容量电容需要两个MLCC电容并联。
在某些电路中，施压后电容器保持电容的能力是一个重要的考量因素。对X5R电介质MLCC，在选择元件的额定电压时，应考虑其电容电压系数 (VCC)。如果包括纹波电压在内的直流应用电压接近MLCC的额定电压，VCC效应会导致该元件损耗部分电容。电容损耗可能会影响电路工作。另外，在选择元件的时候，还需要考虑温度对MLCC的IR的影响以及电容温度系数 (TCC)。生产厂家会提供特定电介质随温度上升IR的劣化曲线。设计时应对温度效应进行评估。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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