【MLCC缺貨，KO-CAP可成其替代方案？】正如許多OEM廠商以及一級和二級制造商都可證明那樣，多層陶瓷電容器（MLCC）行業目前正面臨著巨大的產能和供應問題。這類情況最后一次發生是在千禧年之際。制造商們正在擴增產能，但這需要時間才能滿足，并且對于正在處理迫在眉睫的生產線停工情況的制造商和工程師們，以及必須從非首選來源尋找器件的供應鏈經理們來說，也幾乎沒有些許安慰。在這種情況下，工程師們應該探索新的選擇和替代技術，而無需對電路或產品進行重新設計。聚合物電解電容器是一種替代方案，在某些條件下可以提供幫助。換用KO-CAP并不總是微不足道的，但如果某些事情符合一致，其可成為研究和采取的可行之路。

KO-CAP背景

KO-CAP是基美電子（KEMET）基于鉭的聚合物電解電容器。與其他任何鉭電容器一樣，它包括一塊燒結的鉭粉末，其上生長有一層五氧化二鉭，并且有一層導電聚合物充當陰極。采用這種導電聚合物的電容器，其等效串聯電阻（ESR）比“傳統”的鉭電容器低得多。

對于工程師來說，遇到問題就要解決，而且對于許多工程方面的挑戰也都是如此，因此決定從MLCC過渡到KO-CAP這樣的替代方案就是一項管理權衡。在評估轉用電容器技術的機會時，有許多參數和因素必須考慮。主要且最重要的指標是：電容、電壓、ESR、頻率、漏電流、尺寸和認證。

在考慮每項設計參數時，圖1所示的流程圖可作為其決策指南。

圖1：該流程圖顯示了用KO-CAP替換MLCC的決策樹

關鍵參數

與類似尺寸的陶瓷電容器相比，KO-CAP往往具有更大的電容。其電容值不小于680nF。因此，如果所需的總電容小于該值，則選用KO-CAP就不合適。在電容方面，用一兩個KO-CAP就能替換一組MLCC，這通常是KO-CAP一個強有力的價值主張。

在任何基于鉭的電容器中，其介電層都非常薄——典型值約為20nm。具有這樣薄的電介質可產生大量電容，但它對電壓也有限制作用。“高壓”KO-CAP最高只有35V。因此，通常，如果用戶的工作電壓超過50V，那么選用KO-CAP就不合適。

ESR是考慮選用電容器的另一個重要參數——陶瓷電容器的ESR要比相應的KO-CAP低。但這并不是說KO-CAP就沒有ESR非常低的類型——有些甚至低至8mΩ，但10mΩ的典型截止值就足夠了。

在考慮KO-CAP的頻率特性時，需要密切注意自諧振頻率（SRF）。通常，用戶所需的電容器工作頻率低于這一數值。雖然情況并非總是如此，但如果你的開關頻率超過1MHz，那么就有可能接近極限。

在研究MLCC替代品的可行性時，偏置是一個簡單但不容忽視的方面。KO-CAP是有極性器件，因此不能給其施加反偏電壓，也就不能在可能或需要承受反向偏置的場合下進行使用。

一個替代案例

在考慮了所有關鍵參數之后，我們有必要通過使用TITSP54560B-Q1（汽車應用用降壓轉換器）的示例來對其進行鞏固。該電路圖如圖2所示。

圖2：MLCC缺貨下的降壓應用

假設MLCC缺貨，使用上述替換指南，我們可以得出以下結論：

輸入端

C1、C2、C3和C10是輸入端電容器。它們是2.2μF50V1206X7R。雖然陶瓷電容器沒有直接替代品，但其總電容為8.8μF，即可以用一個10μF35VKO-CAP來替換四個陶瓷電容器。其值超過了最初所需的電容，但仍保持在該穩壓器所需的范圍內。只要輸入不是直流電池電壓，那輸入端就無需考慮ESR、泄漏以及頻率。采用基美電子的K-SIM等仿真工具，可以對它們進行并排比較。

從成本角度來看，采用單個器件替換四個MLCC通常可以顯著降低成本。

輸出端

輸出端有C6、C7、C9和C11四個電容器，均為22μF10VX7R1206。在這種情況下，也有可直接替換的KO-CAP產品——其值為6.3V，但超過了輸出電壓范圍。在這種情況下，KO-CAP的ESR高于對應的陶瓷電容器，但仍在設計規格范圍內。電路的開關頻率為300kHz，所推薦更換器件的SRF約為1MHz，因此可以接受。

就成本而言，其情況與輸入端類似。用KO-CAP替代MLCC可以節省近50%成本。

C4、C5和C8是對設備功能提供支持的其他電容器。由于它們的物理尺寸和電容值，可以找到合適的替代候選產品。這種類型的電容器不會遇到與MLCC完全相同的供貨問題。這個案例中沒有太多討論漏電流問題，因為這個問題只有采用固定不可充電電池的系統才需考慮。

總結

對于難以采購或采購不到MLCC的情況，找到直接替代方案是可能的，但其與用更少數量的KO-CAP替換一組電容器的價值主張并不相同。有時，對棘手的應用進行評估會發現替代并不可行，但在遇到產能和供貨問題的時候，通過其他途徑尋找解決方案可能產生某種解決方案，其不僅可以解決引起評估的缺貨問題，還可以帶來其他好處。