POSCAP TPS: нові полімерні SMD-конденсатори для IoT

Компанія Panasonic продовжує розвивати перспективне сімейство твердотільних танталових конденсаторів з провідним полімером (Polymer Tantalum Solid Capacitor, POSCAP) для SMD-монтажу.

Початок нового року в електронній галузі дарує нові надії, але й старі проблеми, на жаль, нікуди не поділися. Одна з них – вкрай невизначена ситуація на ринку з поставками конденсаторів, в першу чергу MLCC. Висока волатильність даного сегмента призвела до того, що виробники багатошарової кераміки ніяк не можуть синхронізуватися з споживанням компонентів, і цей дисбаланс вже який рік поспіль призводить до “американських гірок” в ланцюжках поставок, коли періоди дефіциту змінюються надлишком пропозиції. Особливо це стосується малих і надмалих форм-факторів, які масово споживаються виробниками гаджетів, телекомунікаційного обладнання і, останнім часом з наростаючою динамікою, і автомобільної галуззю. Алокація 2018 року змусила великих виробників і дистриб’юторів переглянути моделі роботи на ринку, збільшити складські запаси або перейти на прямі контракти з виробниками, щоб якось згладити коливання в термінах постачань і демпфувати ризики. Проте, проблема залишається гострою і в 2021 році.

Розширення застосування полімерних конденсаторів, як альтернативи кераміці, вважається дієвою стратегією зменшення залежності від нестабільного MLCC-сегмента для багатьох галузей. Відповідно, провідні світові виробників пасивних компонентів працюють в напрямку розвитку альтернативних класичній технологій.

Одним з найяскравіших світових виробників конденсаторів і розробників проривних технологій в цій галузі є японська корпорація Panasonic. І одним з пріоритетних напрямків для її розробників є технологія твердотільних танталових конденсаторів з провідним полімером (POSCAP).

Такі конденсатори відрізняються від танталових електролітом: замість діоксиду марганцю в них використовується провідний твердотільний полімер. Структура анода конденсаторів POSCAP формується спеченням чистого порошкового танталу і пентаоксиду танталу (Ta₂O₅), які формують пористу структуру, що дозволяє забезпечити максимальну площу і, відповідно, максимальну ємність конденсатора при передбачуваних механічних характеристиках і мінімальних габаритах корпусу конденсатора. Полімерно-танталові конденсатори Panasonic мають один з найвищих показників ємності на площу поверхні.

Застосування твердотільного струмопровідного полімеру забезпечує мінімальний еквівалентний опір (ESR) конденсатора, який практично не досяжний для класичних танталових конденсаторів.

Здатність твердотільного полімеру забезпечити низький ESR визначає його здатність пропускати кратно вищі струми, ніж танталові конденсатори. Цей параметр особливо важливий при виборі згладжуючого конденсатора для джерел живлення і перетворювачів напруги. Низький ESR так само визначає ємність конденсатора, тому що робочі частоти сучасних імпульсних перетворювачів становлять сотні кГц і одиниці МГц, а ефективність ємнісного фільтра визначається його значенням ESR на робочій частоті.

Стабільність характеристик ESR у всьому робочому діапазоні температур і в широкому діапазоні частот, близько 10 кГц … 1 МГц, з максимальною ефективністю дозволяє використовувати полімерно-танталові конденсатори сімейства POSCAP в схемах з високими струмами пульсації.

Сукупність технічних параметрів полімерно-танталових конденсаторів: відсутність дерейтинга, стійкість до високих струмів пульсації, стійкість до зовнішніх факторів, відсутність деградації структури конденсатора, визначає його термін життя (life time), який у полімерних конденсаторів істотно вище, ніж у танталових.

Останні кілька місяців компанія Panasonic помітно оновила лінійку конденсаторів POSCAP. Зокрема, восени були зняті з виробництва серії TPU і TPH, переведена в розряд NRND (Not Recommended for New Design) серія TQS, в той же час почався випуск нових конденсаторів серій TQC і TPS (див. особливості серій в доданому каталозі).

Унікальними особливостями конденсаторів серії TPS є сукупність компактних розмірів (3.5 × 2.8 × 1.1 мм), широкого температурного діапазону експлуатації -55 … + 105 °C, і тривалого терміну служби (до 2000 годин при +105 °C). Нові конденсатори мають номінальну напругу від 2.5 до 6.3 В і еквівалентний послідовний опір (ESR) всього 30 мОм. Діапазон ємностей становить від 150 до 330 мкФ.

Поєднання робочих характеристик дозволяє розміщувати конденсатори TPS на друкованій платі в безпосередній близькості до процесора, що може виявитися надзвичайно корисним при проектуванні компактних електронних пристроїв, таких, як портативні прилади, гаджети, а також мініатюрні польові пристрої IoT.

Технічні особливості конденсаторів POSCAP серії TPS:

• діапазон номінальних ємностей 150 … 330 мкФ
• допустиме відхилення ємності ± 20% (120 Гц / 20 °C)
• діапазон номінальних напруг 2.5 … 6.3 В
• робочий діапазон температур -55 … + 105 °C
• здатність витримувати +105 °C протягом 2000 годин
• еквівалентний послідовний опір 30 мОм
• допустимий струм пульсацій 1400 мА rms
• діапазон струмів витоку 55 … 94.5 мкА
• розміри (ДхШхВ) 3.5 × 2.8 × 1.1 мм
• не містять галогенів
• відповідають RoHS

Також необхідно додати, що розробники Panasonic не забувають і про інші технології. Тільки за останні пару місяців на ринок були виведені кілька нових серій гібридних алюмінієвих твердотільних (ZSU, ZSU-A, ZU), полімерних алюмінієвих твердотільних (SEPG, SVPG, SVPT, SVT), тонкоплівкових (EZPV, ECWFG, EZPQ) і класичних алюмінієвих електролітичних (FH, в SMD-виконанні) конденсаторів.