在MLCC（貼片多層陶瓷電容）嚴(yán)重缺貨的今天，尋遍大半世界找不著一顆料，是頗令采購(gòu)抓狂的事情。眼見(jiàn)這股缺貨潮越演越烈，而你卻無(wú)力抵抗？唯樣商城為你整理了這篇替代指南，希望能夠幫到你。

當(dāng)你讀到這篇文章時(shí)，正是MLCC持續(xù)缺貨的2018年。你要么可能正在發(fā)愁：下單采購(gòu)的MLCC幾時(shí)才能出貨？要么已經(jīng)對(duì)你最滿意的分銷商給出的交貨期爆了粗口。沒(méi)錯(cuò)，MLCC行業(yè)正在經(jīng)歷的產(chǎn)能危機(jī)，讓我們仿佛又回到了1999-2000年的“.Com”時(shí)期（指大約從1995年開(kāi)始至2001年間的發(fā)生在美國(guó)的、對(duì)所謂“.com”類公司的過(guò)度投資產(chǎn)生投機(jī)、進(jìn)而引發(fā)泡沫的歷史事件）。盡管MLCC制造商們正在新增產(chǎn)能（行動(dòng)上似乎沒(méi)有口頭上的那么給力），但一段較長(zhǎng)時(shí)間還是可預(yù)期的，市場(chǎng)的短缺才會(huì)得到緩解，因此，“正在投產(chǎn)”并不能給那些處理斷線問(wèn)題的工程師，以及那些不得不去討料、借料甚至偷零件的供應(yīng)鏈經(jīng)理帶來(lái)絲毫安慰。

這個(gè)時(shí)機(jī)恰好促使研發(fā)和器件工程師們?nèi)ヌ剿餍碌倪x擇，探尋不必做大規(guī)模重新設(shè)計(jì)的替代方案。KEMET（基美電子）的KO-CAP（聚合物鉭電容）正是Mr. RIGHT。只要條件允許，它就能夠讓你的問(wèn)題迎刃而解。選擇KO-CAP作為替代雖然不是小菜一碟，信手拈來(lái)的事情，但把電容本身和電路中一些參數(shù)結(jié)合起來(lái)考慮，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)事情并非那么復(fù)雜。

KO-CAP（聚合物鉭電容）入門(mén)指南

我們先來(lái)了解一下它的基本情況。 KO-CAP 是KEMET（基美）生產(chǎn)的聚合物鉭電容。和其它類別的鉭電容（比如黃色的二氧化錳鉭電容， 密封包裝的液態(tài)鉭電容）一樣，它的介質(zhì)層（五氧化二鉭）是生成在由鉭粉顆粒燒結(jié)而成的金屬塊上，同時(shí)以一層導(dǎo)電聚合物作為負(fù)極覆蓋在介質(zhì)層表面。這種導(dǎo)電聚合物最大的優(yōu)點(diǎn)之一就是是使得電容的ESR（等效串聯(lián)電阻）比傳統(tǒng)的鉭電容低得多 （5～20mohms vs 200~2000 mohms）。

從MLCC到KO-CAP

說(shuō)實(shí)話，我也（曾）是一名工程師，當(dāng)我在尋找合適的MLCC時(shí)，廠家推銷給我的黃色鉭電容（一般就是二氧化錳）并不能令我滿意。工程師的本職工作是解決問(wèn)題，那意味著要面對(duì)很多的突發(fā)問(wèn)題。決定放棄MLCC，改用KO-CAP，正如設(shè)計(jì)中的其他任何問(wèn)題一樣，都需要考慮到各種因素，并權(quán)衡利弊。如果要替換零件，必須考慮到很多關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，比如：容值、電壓、ESR（等效串聯(lián)電阻）、頻率、漏電流、尺寸和應(yīng)用環(huán)境條件。

下面的流程圖直觀地告訴你哪些參數(shù)的哪些合適范圍內(nèi)可以考慮用聚合物鉭電容來(lái)替換陶瓷電容。

容值

與相似尺寸或同尺寸的陶瓷電容相比，一般KO-CAP的容值會(huì)更大一些，且容值不會(huì)在加上直流偏壓以后下降。KO-CAP的容值最小也在680nF （0.68uf） 以上。如果你的總電容量 （若干顆并聯(lián)，且考慮X7R/X5R/X6S 等二類陶瓷電容的直流偏壓特性）小于這個(gè)值，選用KO-CAP并不合適。單單就容值角度出發(fā)，用1～2顆聚合物電容替換一組由若干MLCC并聯(lián)而成的MLCC bank是非常值得考慮的。

電壓

KEMET的聚合物鉭電容的額定電壓最大是75V， 故若你的電路中實(shí)際的工作電壓超過(guò)了50V， 就不用考慮用其來(lái)替換MLCC了。包括聚合物鉭電容在內(nèi)，所有鉭電容門(mén)類的介質(zhì)層都是非常的薄，一般也就在20nm左右（d）， 若此薄的介質(zhì)層使得它們可以有比較大的容值 （C=K*A/d）的同時(shí)，也決定了它們的電壓不會(huì)太高。額定電壓35V 以上的聚合物鉭電容就會(huì)被歸類成“高壓”。同時(shí)聚合物鉭電容推薦10% 的電壓降額。

ESR（等效串聯(lián)電阻）

一般而言，陶瓷電容的ESR比等同 （同尺寸、容值、電壓）的KO-CAP要低。這并不是說(shuō)沒(méi)有超低ESR 的聚合物鉭電容，部分KO-CAP的ESR甚至低至8mΩ。通常情況下，我們會(huì)以10mOhms為界，若您需要的ESR 小于10mohms， 選擇KO-CAP替換MLCC 就可能不太合適了（從成本角度方面考慮）。

頻率

關(guān)于聚合物鉭電容的頻率特性，自諧頻率是一個(gè)需要注意的參數(shù)（大致在1MHz），通常建議電容在自諧頻點(diǎn)以下，當(dāng)然也并非總是如此。如果你的電源管理IC開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)了1MHZ，用聚合物鉭電容替換MLCC 也就不是太合適了。

反向偏置電壓

聚合物鉭電容是極性元器件，因此，它們一般不能承受反向電壓 （）EMET 建議不超過(guò)額定電壓的15%）。如果在電路板上所處的位置需要加載比較大的反向電壓，那就不太合適選擇KO-CAP了。

替換實(shí)例

在了解了以上的替換指導(dǎo)原則后，現(xiàn)在我們來(lái)看一個(gè)具體例子，在這個(gè)實(shí)際的某車(chē)載應(yīng)用中，使用了TI TSP54560B-Q1這個(gè)DC/DC Converter。

作為一名硬件工程師，我設(shè)計(jì)了上面的電路，一切都很完美。直到采購(gòu)人員告訴我，他們買(mǎi)不到需要的MLCC。抱怨他們也解決不了問(wèn)題，那咱們硬件工程師試試按照上面的指導(dǎo)原則用聚合物鉭電容來(lái)替換MLCC來(lái)從技術(shù)角度上解決這個(gè)問(wèn)題。

輸入端

輸入端電容器為：C1、C2、C3和C10，加入MLCC 的規(guī)格是2.2uF 50V 1206 X7R，結(jié)果找不到一個(gè)換一個(gè)PIN-2-PIN 的聚合物鉭電容，但可用1個(gè)10uF 35V的 KO-CAP （T598V106M035ATE120）替換這4個(gè)總?cè)萘繛?.8uf陶瓷電容，這比我們最初設(shè)計(jì)所需的容值要高，但仍然在這個(gè)調(diào)節(jié)器要求的范圍以內(nèi)，在輸入端只要不是電池供電，電容的ESR、漏電流和頻率不要考慮。我們用模擬工具K-SIM來(lái)展示他們的功能對(duì)比測(cè)試——

接著我們計(jì)算一下，這樣替換劃不劃算。4個(gè)MLCC的總成本是4.16美元，1個(gè)KO-CAP的成本是3.10美元，用一個(gè)KO-CAP代替這4個(gè)MLCC，居然可以節(jié)省1美元多點(diǎn)。

輸出端

輸入端電容器有C6 C7 C9和C11，假如所選規(guī)格為22 uf _10V_ X7R_1206。很幸運(yùn)，KO-CAP有可以直接替代的型號(hào)。它的耐壓值是6.3V，完全可以工作在5Vdc 下。雖然 KO-CAP 的ESR比同等容量的陶瓷電容要高，仍在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)。電路的開(kāi)關(guān)頻率為300kHz，而聚合物電容的的自諧振平率在1MHz左右，這樣也就沒(méi)有問(wèn)題了。66

我們?cè)倏纯闯杀?，就降額價(jià)格而言，MLCC的價(jià)格接近2美元！是的，這是一顆非常貴的電容，即便如此，目前你還買(mǎi)不到，這才是問(wèn)題所在。KO-CAP替代品的價(jià)格僅為1.07美元，為你節(jié)省了高達(dá)45%的費(fèi)用。

其他電容器和注意事項(xiàng)

支持設(shè)備功能的還有電容器C4、C5和C8。由于它們的外形尺寸和容值都能找到多個(gè)MLCC供應(yīng)商，且目前這類電容沒(méi)有遭遇同樣的產(chǎn)能危機(jī)，沒(méi)有必要考慮聚合物替換方案。上面的論述里，沒(méi)有提到漏電流，因?yàn)槭聦?shí)上只有在非可充電電池系統(tǒng)中才需要關(guān)注這個(gè)參數(shù)。

MLCC替代品結(jié)論

一對(duì)一的同尺寸替換是最簡(jiǎn)單和最直截了當(dāng)?shù)?，但是用一顆聚合物替換掉由若干顆MLCC組成的MLCC bank， 是一個(gè)可以產(chǎn)生更大價(jià)值。更高一個(gè)層次方案。有時(shí)候某個(gè)替代方案不一定行得通，但在如今的缺貨危機(jī)中，通過(guò)其他途徑找到解決方案會(huì)讓你項(xiàng)目組的成員對(duì)你刮目相看。

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