便携式电池供电医疗设备中钽电容的使用

　　图2 稳定运行的LDO稳压器对ESR的要求

　　在本例中，如果LDO要高效率地工作，则需要低ESR的最小尺寸的电容器。对该应用来说，符合要求的低ESR电容技术种类比较多。钽电容的ESR一般情况下都是生产厂家在100kHz条件下定义的。本应用需要10kHz下的ESR，以便实现合适负载线稳定性。

　　选择合适的电容可以通过10kHz时的阻抗-频率关系来确定。如表2所示，有几种固态钽电容适用于该应用。MLCC、钽电容、铝电解电容的对应ESR请参见表2。虽然与采用锰负极的标准固态钽电容相比，钽聚合物电容ESR更低，但由于近期采用二氧化锰(MnO2) 负极对钽电容结构的改进，部分标准固态钽电容产品的ESR 低于 50mΩ，完全可以用于LDO应用。

　　图3 0603钽电容的阻抗-频率曲线

　　图4显示了威世TM8 -298D 系列M 或0603外壳尺寸的电容器。0603钽电容在10kHz时的ESR为1.19 Ω，如图3的钽电容阻抗-频率曲线所示。该ESR正处于安全工作范围内，可实现出色的电路负载线稳定性。在本例中，如果采用具有10 mΩ以下超低ESR的MLCC电容，在电路中就需要给电容串联一个小电阻，以便为ESR提供安全工作范围。由于空间及组件数量有限，采用单个0603钽电容就可以同时满足ESR和空间要求。

　　图4 钽电容的尺寸缩减

　　在某些情况下，在电路中同时需要大容量电容来减少压降，以及超低ESR来处理纹波。在更高效率和更低功耗之间实现最佳平衡倾向于使用ESR较低的电容。

　　也可以使用其他具有较高ESR的电容技术。MLCC0 0805是采用400层0805大小的X5R介电层的电容，规格为10μF~10V。另有采用0603 X5R介电层的10μF~10V电容。它们的ESR在10kHz条件下为 20mΩ。与钽电容相比，MLCC电容的ESR非常低。然而对于在本应用中用于LDO的电容来说，更低的ESR并不具有优势。

　　在本例应用的电容选择中，电路板空间和成本也是需要考虑的因素。

　　图5 M.A.P. 钽电容封装

　　更先进的钽电容封装去掉了引线框，提高了体积封装效率和电气性能。图 6 对多阵列封装 (M.A.P.) 装配技术和传统封装技术进行了比较。在标准钽电容封装中取消引线框装配可以节省更多空间以容纳更多的钽芯。而在传统引线框封装中，钽电容封装的主体部分是塑封材料或者封装物。如图5所示，连接到引线框的正极引线也会占用封装空间。总的来说，传统引线框架封装可用体积有效利用率仅30%。

　　如图 6 所示，通过采用M.A.P.工艺提升封装中的钽芯放置精度，从而缩减整体封装尺寸，实现更严格的尺寸误差控制。采用M.A.P.工艺实现的封装还能够降低净空和为垂直方向的高密度线路提供更好的“参照线”。举例来说，标准的注塑引线框架钽电容D型最大高度为4.1mm，而采用M.A.P.工艺生产的D型的高度为1.65mm。

　　图6 最新 MAP 钽电容封装具有最高体积效率