导电性聚合物混合铝电解电容器：解决方案提案事例 - 松下电器机电（中国）有限公司官方网站

这里我们将介绍已被客户采用的本公司制造的混合电容器事例。

零部件提案流程

STEP ❶

确认客户的电源信息

请告知以下所示的电源电路／使用零部件的信息。

【电源电路】输入电压、输出电压、负荷电流、SW频率　等
【使用零部件】电源IC、电容器、电抗器　等

STEP ❷

选定电容器

根据客户的设计信息选定最佳的电容器型号。

STEP ❸

验证电容器

根据所选定的电容器和客户的电源信息，使用与客户使用条件相应的电路实施模拟。

STEP ❹

提出最佳的电容器方案

根据模拟结果，提出最佳的电容器型号方案。

根据遇到的疑难选择事例

事例①：通过削减输出用电容器的安装数量来节省基板贴装的空间
事例②：通过输出用电容器的小型、低矮化来进行应用构件的低矮设计
事例③：通过输出用电容器的小型化来节省基板贴装的空间
事例④：通过削减输入用电容器的安装数量来节省基板贴装面积的空间

事例①：通过削减输出用电容器的安装数量来节省基板贴装的空间

STEP❶ 确认客户的电源信息

输入电压 Vin	24V
输出电压 Vout	12V
负荷电流	10A
开关频率	300kHz

负荷过渡响应
上升	1A→10A
下降	10A→1A
通过率	10A/us

STEP❷ 选定电容器

■负荷过渡响应时的电压变化比较评估

＜评估结果＞

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2Arms
ESR	20mΩ
安装数量	3个
空间	360 mm2

目标性能
总电容	1000uF
尺寸	φ10以下
总纹波电流	6 Arms
总ESR	6.7mΩ
安装数量	1～2个
空间	240 mm2

选定研究型号
系列	ZK	ZKU	ZSU
型号	EEHZK1E471P	EEHZK1E561UP	EEHZS1E102UP
额定电压	25V	25V	25V
静电电容	470uF	560uF	1000uF
尺寸	φ10x10.2mm	φ10x10.2mm	φ10x16.5mm
安装数量（预测）	2	2	1~2

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2Arms
ESR	20mΩ
安装数量	3个
空间	360 mm2

目标性能
总电容	1000uF
尺寸	φ10以下
总纹波电流	6 Arms
总ESR	6.7mΩ
安装数量	1～2个
空间	240 mm2

选定研究型号
系列	ZK	ZKU	ZSU
型号	EEHZK1E471P	EEHZK1E561UP	EEHZS1E102UP
额定电压	25V	25V	25V
静电电容	470uF	560uF	1000uF
尺寸	φ10x10.2mm	φ10x10.2mm	φ10x16.5mm
安装数量（预测）	2	2	1~2

STEP❸ 验证电容器

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1 A → 10 A (spec:△V=600mV)		下降 10 A → 1 A (spec:△V=600mV)		节省空间	输出电压稳定性
电容器系列	贴装面积削减效果					节省空间	输出电压稳定性
ZC 25V 330uF ø10x10.2mm		224mV	-	234mV	-	-	-
ZK (EEHZK1E471P) 25V 470uF ø10x10.2mm	-33%	225mV	同等	235mV	同等	〇	〇
ZKU (EEHZK1E561UP) 25V 560uF ø10x10.2mm	-33%	214mV	改善	222mV	改善	〇	◎
ZSU (EEHZS1E102UP) 25V 1000uF ø10x16.5mm	-66%	222mV	同等	234mV	同等	◎	〇

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1 A → 10 A (spec:△V=600mV)		下降 10 A → 1 A (spec:△V=600mV)
电容器系列	贴装面积削减效果
ZC		224mV	-	234mV	-
ZK (EEHZK1E471P)	-33%	225mV	同等	235mV	同等
ZKU (EEHZK1E561UP)	-33%	214mV	改善	222mV	改善
ZSU (EEHZS1E102UP)	-66%	222mV	同等	234mV	同等

	电容器系列	节省空间	输出电压稳定性
	ZC	-	-
	ZK (EEHZK1E471P)	〇	〇
	ZKU (EEHZK1E561UP)	〇	◎
	ZSU (EEHZS1E102UP)	◎	〇

在电源的重要特性（负荷突变时的电压变动）中，确认同等性能。可削减安装数量

STEP❹ 提出最佳的电容器方案

型号	额定电压 (V)	静电电容 (µF)	额定纹波电流 (Arms)	产品尺寸 (mm)	耐久性
EEHZS1E102UP	25	1000	4 (125℃/100kHz)	Φ10×16.5	125°C/4000h
EEHZS1E102UV (耐振动品)	25	1000	4 (125℃/100kHz)	Φ10×16.8	125°C/4000h

Case 2: 通过输出用电容器的小型、低矮化来进行应用构件的低矮设计

STEP❶ 确认客户的电源信息

输入电压 Vin	24V
输出电压 Vout	12V
负荷电流	10A
开关频率	300kHz

负荷过渡响应
上升	1A→10A
下降	10A→1A
通过率	10A/us

STEP❷ 选定电容器

■负荷过渡响应时的电压变化比较评估

＜评估结果＞

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2 Arms
ESR	20 mΩ
安装数量	2个
空间	240 mm2

目标性能
总电容	660uF
尺寸	高 8mm以下
总纹波电流	4 Arms
总ESR	10 mΩ
安装数量	-
空间	-

选定研究型号
系列	ZK	ZKU
型号	EEHZK1E151XP	EEHZKE181XUP
额定电压	25V	25V
静电电容	150uF	180uF
尺寸	Ø6.3x7.7 mm	Ø6.3x7.7 mm
安装数量（预测）	5	4

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2 Arms
ESR	20 mΩ
安装数量	2个
空间	240 mm2

目标性能
总电容	660uF
尺寸	高 8mm以下
总纹波电流	4 Arms
总ESR	10 mΩ
安装数量	-
空间	-

选定研究型号
系列	ZK	ZKU
型号	EEHZK1E151XP	EEHZKE181XUP
额定电压	25V	25V
静电电容	150uF	180uF
尺寸	Ø6.3x7.7 mm	Ø6.3x7.7 mm
安装数量（预测）	5	4

STEP❸ Examining the capacitor

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1 A → 10 A (spec:△V=600mV)		下降 10 A → 1 A (spec:△V=600mV)		节省空间	输出电压稳定性
电容器系列	贴装面积削减效果					节省空间	输出电压稳定性
ZC 25V 330uF ø10x10.2mm		255mV	-	260mV	-	-	-
ZK (EEHZK1E151XP) 25V 150uF ø6.3x7.7mm	+10%	249mV	改善	251mV	改善	×	〇
ZKU (EEHZKE181XUP) 25V 180uF ø6.3x7.7mm	-10%	250mV	改善	253mV	改善	〇	〇

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1A→10A (spec:△V=600mV)		下降 10A→1A (spec:△V=600mV)
电容器系列	贴装面积削减效果
ZC		255mV	-	260mV	-
ZK (EEHZK1E151XP)	+10%	249mV	改善	251mV	改善
ZKU (EEHZKE181XUP)	-10%	250mV	改善	253mV	改善

	电容器系列	节省空间	输出电压稳定性
	ZC	-	-
	ZK (EEHZK1E151XP)	×	〇
	ZKU (EEHZKE181XUP)	〇	〇

在电源的重要特性（负荷突变时的电压变动）中确认得到改善。可替换为小型/低矮零部件

STEP❹ 提出最佳的电容器方案

型号	额定电压 (V)	静电电容 (µF)	额定纹波电流 (Arms)	产品尺寸 (mm)	耐久性
EEHZKE181XUP	25	180	1.8 (125℃/100kHz)	Φ6.3×7.7	125°C/4000h
EEHZKE181XUV （耐振动品）	25	180	4 (125℃/100kHz)	Φ6.3×7.7	125°C/4000h

Case 3: 通过输出用电容器的小型化来节省基板贴装的空间

STEP❶ 确认客户的电源信息

输入电压 Vin	24V
输出电压 Vout	12V
负荷电流	10A
开关频率	300kHz

负荷过渡响应
上升	1A→10A
下降	10A→1A
通过率	10A/us

STEP❷ 选定电容器

■ 负荷过渡响应时的电压变化比较评估

＜评估结果＞

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2 Arms
ESR	20 mΩ
安装数量	3个
空间	360 mm2

目标性能
总电容	1000uF
尺寸	φ10以下
总纹波电流	6 Arms
总ESR	6.7 mΩ
安装数量	3个
Space	360 mm2以下

选定研究型号
系列	ZKU
型号	EEHZK1E331UP
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	ø8x10.2 mm
安装数量（预测）	3

现行设计
系列	ZC
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	φ10x10.2
纹波电流	2 Arms
ESR	20 mΩ
安装数量	3个
空间	360 mm2

目标性能
总电容	1000uF
尺寸	φ10 or less
总纹波电流	6 Arms
总ESR	6.7 mΩ
安装数量	1～2
空间	240 mm2

选定研究型号
系列	ZKU
型号	EEHZK1E331UP
额定电压	25V
静电电容	330uF
尺寸	ø8x10.2 mm
安装数量（预测）	3

STEP❸ Examining the capacitor

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1 A → 10 A (spec:△V=600mV)		下降 10 A → 1 A (spec:△V=600mV)		节省空间	输出电压稳定性
电容器系列	贴装面积削减效果					节省空间	输出电压稳定性
ZC 25V330uF ø10x10.2mm		224mV	-	234mV	-	-	-
ZKU (EEHZK1E331UP) 25V 330uF ø8x10.2mm	-25%	222mV	同等	230mV	同等	〇	〇

电容器系列	贴装面积削减效果	上升 1 A → 10 A (spec:△V=600mV)		下降 10 A → 1 A (spec:△V=600mV)
电容器系列	贴装面积削减效果
ZC		224mV	-	234mV	-
ZKU (EEHZK1E331UP)	-25%	222mV	同等	230mV	同等

	电容器系列	节省空间	输出电压稳定性
	ZC	-	-
	ZKU (EEHZK1E331UP)	〇	〇

在电源的重要特性（负荷突变时的电压变动）中，确认同等性能。可替换为小型零部件

STEP❹ 提出最佳的电容器方案

型号	额定电压 (V)	静电电容 (µF)	额定纹波电流 (Arms)	产品尺寸 (mm)	耐久性
EEHZK1E331UP	25	330	2 (125℃/100kHz)	Φ8×10.2	125°C/4000h
EEHZK1E331UV (耐振动品)	25	330	4 (125℃/100kHz)	Φ8×10.2	125°C/4000h

Case 4:通过削减输入用电容器的安装数量来节省基板贴装面积

STEP❶ 确认客户信息

客户的要求内容	DC/DC电源的小型化 ➡ 减少输入用电容器的数量

客户的困扰	① 选定电容器需要时间 ② 并联连接电容器会导致流向电容器的

■ 客户的电源电路条件

输入电压 Vin	48V
输出电压 Vout	12V
负荷电流	84A
开关频率	150kHz
输入部纹波电流 I_ripple	不明确

输入用电容器	混合电容器 63V 180μF 8个

入力コンデンサ説明図

我们将选定能够满足客户需要，解决客户困扰的混合电容器，并研究所需的数量。

步骤1.根据客户的电路条件/需要，从本公司产品中选择替换系列
步骤2.通过简单电路仿真选定最佳系列并缩小大致数量
步骤3.通过热仿真考虑纹波电流不平衡的影响来决定最佳数量

STEP❷ 选定电容器

步骤1. 根据客户的电路条件/需要，从本公司产品中选择替换系列

客户重视电路的纹波电流对策，来决定系列/使用数量
➡ 为了实现数量减少, 藉由由高纹波电流产品，并考虑容量的影响而选定ZU、ZUU系列.

		客户做出的选定		本公司初期选定

系列		ZSU		ZU		ZUU
产品编号		EHZS1J181UP		EEHZU1J151P		EEHZU1J181P
额定容量		63V 180uF		63V 150uF		63V 180uF
允许纹波电流		3.5 Arms		5.2 Arms		5.5 Arms
尺寸		ø10x16.5		ø10x16.5		ø10x16.5
数量		8个		ー		ー

STEP❸ Examining the capacitor

步骤 2. 通过简单电路仿真选定最佳系列并缩小大致数量

在客户的电路条件下进行电路仿真，确认流向输入用电容器的纹波电流.　→　选定替换系列

■电路仿真条件

输入电压 Vin	48V
输出电压 Vout	12V
负荷电流	84A
开关频率	150kHz

入力コンデンサ説明図

■输入用电容器的纹波电流仿真结果

系列规格	数量	基板贴装示意图	输入用电容器的纹波电流仿真	总纹波电流	每个电容器的纹波电流	结果
ZSU系列 EEHZS1J181UP 63V 180uF 纹波电流 3.5Arms ø10x16.5mm	8pcs			23.4 Arms	2.9 Arms	OK

系列规格	数量	基板贴装示意图	输入用电容器的纹波电流仿真	总纹波电流	每个电容器的纹波电流	结果
ZU系列 EEHZU1J151P 63V 150uF 纹波电流 5.2Arms ø10x16.5mm	6pcs			22.6 Arms	3.8 Arms	OK
ZU系列 EEHZU1J151P 63V 150uF 纹波电流 5.2Arms ø10x16.5mm	4pcs			22.7 Arms	5.7 Arms	不足 (需要验证)
ZUU系列 EEHZU1J181UP 63V 180uF 纹波电流 5.5Arms ø10x16.5mm	6pcs			22.8 Arms	3.8 Arms	OK
ZUU系列 EEHZU1J181UP 63V 180uF 纹波电流 5.5Arms ø10x16.5mm	4pcs			23.1 Arms	5.8 Arms	不足 (需要验证)

■ZU、ZUU系列下的替换研究结论

验证项目	结论
纹波电流	ZU、ZUU系列在不考虑纹波电流不平衡的情况下，在安装数量为6个下使用都是可行的。 ➡通过详细的热仿真，包括数量为4个的情况在内，进一步研究最佳数量
静电容量	即使比较ZU系列（150uF）与ZUU系列（180uF），也没较大的差异 ➡锁定于ZU系列

步骤 3. 通过热仿真考虑纹波电流不平衡的影响来决定最佳数量

进行考虑了客户困扰的热仿真

由于基板布线偏差导致各电容器间施加的纹波电流不平衡
输入用电容器附近发热元器件的影响

研究要点：
确认最大纹波电流流过时混合电容器的自发热，判断可否使用

■热仿真评估结果

系列规格	数量	热仿真（电容器发热温度）	发热判定
ZSU系列 EEHZS1J181UP 63V 180uF ø10x16.5mm	8pcs		OK 发热在允许范围内
ZU系列 EEHZU1J151P 63V 150uF ø10x16.5mm	6pcs		OK 发热在允许范围内
ZU系列 EEHZU1J151P 63V 150uF ø10x16.5mm	4pcs		OK 发热在允许范围内

详细仿真考虑到了纹波电流的不平衡、电容器附近发热元器件等因素，其结果表明，即使在数量为4个的情况下，最大纹波电流流过时的发热也在允许范围内，因而可以替换。（数量减少）

STEP❹ Propose an optimum capacitor

■仿真结果总结

		客户做出的选定		本公司提案

系列		ZSU		ZU
产品编号		EHZS1J181UP		EEHZU1J151P
额定容量		63V 180uF		63V 150uF
允许纹波电流		3.5 Arms		5.2 Arms
尺寸		ø10x16.5 mm		ø10x16.5 mm
数量		8pcs		4pcs
贴装面积比		1		减少50%

产品编号	额定电压 (V)	静电容量 (µF)	额定纹波电流 (Arms)	产品尺寸 (mm)	耐久性
EEHZU1J151P	63	150	5.2 (125℃/100kHz)	Φ10×16.5	125°C/4000h
EEHZU1J151V (耐振动品)	63	150	5.2 (125℃/100kHz)	Φ10×16.8	125°C/4000h

具有适用可能性的应用场景：

大电流流过的EPS
冷却风扇等

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