Kapasitor hibrid elektrolitik dan polimer mempunyai reka bentuk yang hampir sama: ia terdiri daripada sisi katod dan sisi anod, dan kedua-duanya diperbuat daripada filem aluminium. Filem anod dioksidakan untuk membentuk lapisan aluminium oksida, yang membentuk dielektrik. Kedua-dua filem itu digulung menggunakan kertas pengasing untuk membentuk elemen bergelung (P1, P2).
P1
P2. Reka bentuk asas kapasitor elektrolitik dan polimer
Perbezaan antara kedua-dua kapasitor adalah bahan yang digunakan dalam proses pengisian, yang mana namanya berasal: kapasitor elektrolitik diisi dengan elektrolit, manakala kapasitor hibrid polimer menggunakan elektrolit polimer atau gabungan polimer pepejal dan cecair.
Kedua-dua kapasitor menawarkan banyak kelebihan, seperti saiz kecil tetapi nilai kemuatan tinggi, kos rendah dan kesesuaian untuk pelbagai reka bentuk, seperti reka bentuk SMD, THT atau snap-in.
Kapasitor hibrid polimer mempunyai kapasiti arus riak yang lebih tinggi daripada kapasitor elektrolitik, serta rintangan dalaman yang lebih rendah pada suhu rendah dan kapasitans yang lebih stabil pada frekuensi tinggi. Kelemahan kedua-dua teknologi kapasitor ialah hayat perkhidmatannya yang terhad. Semasa operasi, polimer elektrolit atau cecair akan mengecut (P3).
P3. Polimer elektrolit atau cecair meresap semasa operasi, yang memendekkan hayat perkhidmatan kapasitor.
Persamaan Arrhenius secara kasar boleh menganggarkan hayat perkhidmatan kapasitor.
Faktor terbesar yang mempengaruhi hayat perkhidmatan kapasitor hibrid elektrolitik dan polimer ialah suhu teras kapasitor, yang meningkat dengan suhu ambien dan tahap arus riak yang digunakan. Di samping itu, tekanan mekanikal akibat arus riak yang tinggi boleh merosakkan lapisan oksida, mengakibatkan kesan penyembuhan diri yang menggunakan elektrolit tambahan. Penyembuhan sendiri ialah keupayaan kapasitor elektrolitik dan kapasitor hibrid polimer untuk memulihkan lapisan oksida melalui tindak balas kimia antara elektrolit dan aluminium. Pengecutan elektrolit juga boleh menyebabkan kemerosotan parameter elektrik seperti kapasitansi dan parameter seperti rintangan siri setara (ESR) dan faktor kehilangan.
Akhir hayat biasanya peringkat di mana parameter helaian data (biasanya peningkatan dalam kehilangan kapasiti dan peratusan faktor kehilangan) tidak dipenuhi.
Apabila mengenal pasti produk kapasitor yang memenuhi parameter elektrik semasa operasi sasaran produk akhir, pengguna boleh menggunakan persamaan Arrhenius untuk penilaian awal. Seperti yang ditunjukkan dalam P4, hayat perkhidmatan sebagai fungsi pekali resapan sebahagian besarnya serupa dengan persamaan Arrhenius. Oleh itu, sebagai peraturan biasa, ia boleh dinyatakan seperti berikut: pengurangan 50 darjah F (10 darjah ) dalam suhu operasi menggandakan hayat perkhidmatan.
P4. Kedua-dua persamaan Arrhenius dan kaedah empirikal menunjukkan bahawa penurunan suhu operasi 50 darjah F (10 C)
menggandakan hayat kapasitor, memberikan hasil yang hampir konsisten
Persamaan Arrhenius hanya menyediakan panduan kasar, kerana ia tidak mengambil kira kesan ketara arus riak pada kesan pemanasan sendiri.
Untuk mendapatkan nilai yang tepat untuk pengiraan seumur hidup, adalah disyorkan bahawa pengguna bekerja dengan pembekal kapasitor yang sesuai. Pengiraan ini memerlukan pelanggan menyediakan profil tugas yang memperincikan waktu operasi sebenar dalam julat suhu yang berkaitan.
P5. Contoh profil tugasan menunjukkan parameter yang diperlukan oleh vendor untuk mengira jangka hayat dengan tepat
Setiap pembekal menggunakan pengiraan berasingan untuk produknya sendiri, yang termasuk profil suhu dan beban arus riak. Oleh itu, pembekal boleh menggunakan profil tugas yang disediakan oleh pelanggan untuk pengiraan seumur hidup yang terperinci.
Ini juga menghalang penggunaan kapasitor yang terlalu ditentukan dan lebih mahal.
Meningkatkan luas permukaan sink haba adalah cara yang baik untuk meningkatkan pelesapan haba dan dengan itu memanjangkan hayat kapasitor. Sebagai contoh, penyejukan aktif melalui penggunaan kipas atau air boleh memastikan pelesapan haba yang lebih baik. Pengguna boleh mempertimbangkan jenis konsep penyejukan ini apabila mengesahkan komponen dan mengira hayat perkhidmatan.
Sambungan elemen penyejuk ke kapasitor juga memainkan peranan penting.
Menyambungkan elemen penyejuk terus ke komponen selalunya lebih berkesan daripada meletakkannya di bahagian lain papan. Di samping itu, unit persisian kapasitor perlu dipertimbangkan, kerana ia memancarkan dan menyerap haba secara serentak melalui pin, terutamanya jika semikonduktor kuasa atau komponen penjana haba lain dipasang berdekatan. Jika data empirikal (cth, suhu pada keadaan, arus, voltan dan kekerapan) tersedia, input haba ini boleh dimasukkan ke dalam pengiraan seumur hidup.
Jika pengguna menggunakan pes atau pad pengalir haba, rintangan haba mereka adalah faktor penentu. Semakin rendah nilai, semakin tinggi kecekapan haba. Jika elemen penyejukan perlu diasingkan secara elektrik, pes haba penebat atau pad pateri yang sesuai hendaklah dipilih.
Jika pengguna ingin melakukan pengiraan atau simulasi sendiri, model rintangan haba boleh diperolehi daripada pembekal dari teras kapasitor (elemen penggulungan) ke kaki dan bungkusan.
Jika pelesapan haba dan rintangan haba dari penutup atas atau PCB ke elemen penyejukan difahami sepenuhnya, pelesapan atau bekalan haba tambahan boleh disimpulkan. Setelah kemungkinan pelesapan haba disahkan, pembekal boleh membenarkan penggunaan arus riak yang lebih tinggi untuk susun atur papan, dengan syarat arus riak maksimum yang ditentukan oleh pembekal tidak melebihi, kerana ini akan mengenakan beban mekanikal pada kapasitor.
P6. Gambar rajah litar setara terma bagi kapasitor
Apabila memilih produk kapasitor, adalah disyorkan bahawa persamaan Arrhenius digunakan untuk menentukan nilai panduan awal. Dengan menggunakan profil tugas, jangka hayat kapasitor yang dipilih untuk aplikasi boleh dikira dengan tepat, yang juga mengambil kira tahap pemanasan sendiri yang disebabkan oleh arus riak. Untuk memaksimumkan hayat kapasitor, pengguna harus menyiasat kemungkinan konsep penyejukan dan melibatkan pembekal atau pengedar semasa fasa pembangunan.