助力PD 3.1市场腾飞，绿宝石发布多款固液混合电容新品

前言

2021年5月，USB-IF协会发布 USB PD3.1规范；10月，USB Type-C电缆和连接器规范修订版2.1公布。这两个新规范将USB PD快充最高功率从100W提升到240W，不仅提升了USB PD的快充效率，而且增强了USB PD标准的包容性。

PD3.1 标准的发布意味着USB PD协议从手机、笔记本电脑等传统领域扩展至便携式电动工具、物联网设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等新兴应用场景。USB PD有望成为大一统的供电标准，为万物互联起到重要的推动作用。

而在设计PD快充电源时，会用到高压输入滤波电容、VCC电容、低压输出滤波电容等器件，虽然电解电容是被动元器件，但在电路中却十分重要，也是决定电源可靠性和寿命的关键元器件之一，而每个位置的电容，都有不同的性能要求。

随着 PD3.1 快充市场的快速发展，行业机遇正不断涌现，肇庆绿宝石电子科技股份有限公司（以下简称：绿宝石）针对不同的 PD3.1 应用场景，推出了多款固液混合电容、固态电容和高压电解电容产品。下面充电头网为各位读者介绍一下绿宝石新品的特色亮点。

固液混合电容

固液混合电容作为一种新型电容器品类，结合了传统固态电容和液态电容的诸多优点，具备大容量小型化、低漏电、主要失效模式为开路、高可靠性、宽温度工作带、高频低阻、优异频率等突出特性。

相比固态电容，固液混合电容的电解质中含有提高电容器容量和耐压作用的电解液，容量和耐压值都有一定提升。相比液态电容，固液混合电容在相同规格下尺寸比液态电容更小，相同尺寸下容量可以做到更大，具有明显的小型化优势。

充电头网此次拿到了绿宝石TA和YA系列的固液混合电容产品，其中TA系列采用SMD贴片电容设计，YA系列采用插件电容设计。

绿宝石YA系列的两款固液混合电容产品，参数分别为220uF容量35V耐压、100uF容量50V耐压。工作温度-55~105℃，寿命5000小时。

绿宝石TA固液混合产品，采用SMD贴片电容设计，适合回流焊接，容量100uF，耐压63V，工作温度-55~105℃，寿命5000小时。

绿宝石固液混合电容产品外观与结构与传统固态及液态电容产品相近，主要区别在电解质，固态电容电解质为导电性高分子，液态电容电解质为电解液，而固液混合电容的电解质为导电性高分子含浸电解液。

相同规格情况下，导电高分子混合型电容器的尺寸比液态电容更小，容量可以做到更大，具有明显的小型化优势。

传统固态电容器一旦受损，出现缺陷就无法修复，而固液混合电容则具备氧化膜的修复能力。通过电解液修复铝氧化膜，同时也能改善固态电容的的耐压相对较差、漏电流相对较高的问题。

漏电流测试方面，分别选取5颗相同12V 560uF参数的固态电容和固液混合电容进行充电1分钟的漏电流测试，其中固态电容漏电流平均值达126uA，而固液混合型电容漏电流平均仅5.48uA。

传统液态电容采用的电解液的导电性相对于导电高分子差得多，所以液态电容的ESR比固态电容高得多。而混合电容的以导电高分子为主，ESR整体还是保持在较低水平。同时，在高频工作时固液混合电容的容量衰减更小。

固液混合电容的高温寿命和固态电容比较接近，与固态电容一样，有着更宽的温度工作带，温度特性优良。

耐久性测试方面，经过多规格多批次导电高分子固态电容器与导电高分固液混合型电容器，在相同条件下进行试验（实验条件：最高工作温度下、施加额定工作电压、最大纹波电流）直至电容器失效。测试的固态电容的失效模式基本为漏电流大和部分短路失效，而固液混合电容的失效模式与液态电容相似，均为开路失效，有效保障电路安全。

选取绿宝石YB系列固液混合电容进行测试，经过10000次浪涌测试，容量，ESR和漏电流变化均不明显，在125℃高温环境测试下，电容ESR随通电时间变化，有线性上升趋势，漏电流无变化，可靠性高。

值得一提的是，绿宝石的固液混合电容产品已经大量应用在车载HUD抬头显示、车载充电器、汽车油泵/水泵控制器、汽车LED驱动器等车规级产品中。固液混合电容通过电解液的修复氧化膜作用，提高了电容的耐压效果，同时保持了固态电容低ESR和高寿命的优点，又兼备耐冲击和自我修复能力，而这些正是车规产品所需要的。

固态电容

固态电容一般用在充电器次级侧，对同步整流后的电路进行滤波处理，使输出的电压更加平稳，因此也叫输出滤波固态电容。充电器的可靠性、输出质量以及使用寿命都与输出滤波固态电容的品质息息相关。

充电头网此次拿到了绿宝石BD系列的三款固态电容代表产品，参数分别为470uF容量35V耐压、390uF容量35V耐压、68uF容量63V耐压；均为插件电容。

绿宝石BD系列固态电容相较传统电解电容，工作温度范围宽，最低温度零下55度，最高温度有125度产品，这在高温工作的充电器内很有优势，同时最低零下55度对于寒冷地区也提供了非常好的支持。

绿宝石的PD3.1 28V输出固态电容选型如上图所示。有BD、CU、CT三大系列供选择，耐压35V；其中BD系列为插件电容，容量范围120uF~1000uF，105℃2000小时寿命；CU系列为SMD贴片电容，容量范围220uF~560uF，105℃2000小时寿命；CT系列为SMD贴片电容，容量有68uF等，125℃2000小时寿命。

绿宝石的PD3.1 36V输出固态电容选型如上图所示，有BD和CN两大系列，耐压50V，均为插件电容。BD系列容量范围68uF~470uF，105℃2000小时寿命；CN系列容量有330uF等，125℃2000小时寿命。

绿宝石的PD3.1 48V输出固态电容选型如上图所示，有BD和CN两大系列，耐压63V，均为插件电容。BD系列容量范围47uF~390uF，105℃2000小时寿命；CN系列容量范围100uF~330uF，125℃2000小时寿命。

高压电解电容

高压电解电容一般用在充电器初级侧，不仅能将整流桥输出的脉动直流平滑进行滤波，降低脉动成分，而且能滤除开关电源工作时的产生的杂波。而在PD 3.1电源应用中，对电解电容的容值提出了更高的要求，可通过多颗电容并联的方式来加大容量，满足设计要求。

绿宝石的PD3.1 输入高压电解电容部分常用规格如上图所示，均为ME系列插件电容，容量范围68uF~180uF，耐压420~450V，105℃2000小时寿命。

充电头网总结

USB PD3.1作为新推出的快充供电标准，具有更高的输出功率，最高240W功率能够满足未来诸多设备的快充需求。而随着5G通讯、新能源汽车、智能家居等的日益普及，人们对电容器的高可靠性、长寿命、耐高温等要求越来越高。

绿宝石致力于发展小体积长寿命高电压固态电容器及固态SMD产品、小型化高可靠性高压电解电容器和超级电容器。旨在为通讯电源、移动快充、区块链新技术应用、人工智能应用、新能源等高端领域提供最前沿的应用解决方案。

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