電解コンデンサとポリマーハイブリッドコンデンサはほぼ同じ設計で、陰極側と陽極側で構成され、どちらもアルミニウムフィルムでできています。 陽極膜は酸化されて、誘電体を形成する酸化アルミニウム層を形成する。 ２枚のフィルムは、絶縁紙を使用して巻き上げられ、コイル要素（Ｐ１、Ｐ２）を形成する。
P1
P2. 電解コンデンサ、高分子コンデンサの基本設計
2 つのコンデンサの違いは、名前の由来である充填プロセスで使用される材料です。電解コンデンサは電解質で満たされますが、ポリマー ハイブリッド コンデンサは高分子電解質または固体と液体のポリマーの組み合わせを使用します。
どちらのコンデンサも、小型ながら高い静電容量値、低コスト、SMD、THT、スナップイン設計などの幅広い設計への適合性など、多くの利点を提供します。
ポリマー ハイブリッド コンデンサは、電解コンデンサよりもリップル電流容量が高く、低温での内部抵抗が低く、高周波での静電容量がより安定しています。 両方のコンデンサ技術の欠点は、耐用年数が限られていることです。 動作中、電解質または液体ポリマーは収縮します (P3)。
P3。 運転中に電解質または液体ポリマーが拡散し、コンデンサの寿命が短くなります。
アレニウスの式は、コンデンサの耐用年数を大まかに見積もることができます。
電解コンデンサやポリマーハイブリッドコンデンサの寿命に影響を与える最大の要因は、コンデンサの中心温度であり、周囲温度やリップル電流のレベルとともに上昇します。 さらに、高リップル電流による機械的ストレスが酸化物層を損傷する可能性があり、その結果、追加の電解液を消費する自己修復効果が発生します。 自己修復とは、電解コンデンサとポリマー ハイブリッド コンデンサが、電解質とアルミニウムの間の化学反応によって酸化物層を修復する能力です。 電解質の収縮は、静電容量などの電気的パラメータや、等価直列抵抗 (ESR) や損失係数などのパラメータの劣化にもつながる可能性があります。
寿命は通常、データシートのパラメーター (通常は容量損失と損失係数の割合の増加) が満たされない段階です。
最終製品の目標動作中に電気的パラメータを満たすコンデンサ製品を特定する場合、ユーザーはアレニウスの式を使用して初期評価を行うことができます。 P4 に示すように、拡散係数の関数としての耐用年数は、アレニウスの式にほぼ類似しています。 したがって、経験則として、次のように表すことができます。動作温度が 50 度 (10 度) 低下すると、耐用年数は 2 倍になります。
P4。 アレニウスの式と経験的方法の両方で、動作温度が華氏 50 度 (摂氏 10 度) 低下することが示されています。
コンデンサの寿命が 2 倍になり、ほぼ一貫した結果が得られます
アレニウスの式は、自己発熱効果に対するリップル電流の重大な影響を考慮していないため、大まかなガイドを提供するだけです。
寿命計算の正確な値を得るために、ユーザーは適切なコンデンサ サプライヤと協力することをお勧めします。 この計算では、顧客は、関連する温度範囲での実際の稼働時間を詳述したタスク プロファイルを提供する必要があります。
P5. サンプル タスク プロファイルは、ベンダーが有効期間を正確に計算するために必要なパラメーターを示しています。
各サプライヤは、温度プロファイルとリップル電流負荷を含む独自の製品に対して個別の計算を使用します。 したがって、サプライヤは顧客から提供されたタスク プロファイルを使用して、詳細な有効期間を計算できます。
これにより、仕様が過剰で高価なコンデンサの使用も防止できます。
ヒートシンクの表面積を増やすことは、熱放散を改善してコンデンサの寿命を延ばす良い方法です。 たとえば、ファンや水を使用して積極的に冷却すると、熱放散が向上します。 ユーザーは、コンポーネントを検証して耐用年数を計算する際に、このタイプの冷却コンセプトを考慮することができます。
コンデンサへの冷却要素の接続も重要な役割を果たします。
多くの場合、冷却要素をコンポーネントに直接接続する方が、基板の反対側に配置するよりも効果的です。 また、特にパワー半導体などの発熱部品が近くに設置されている場合、コンデンサは端子から放熱と吸熱を同時に行うため、コンデンサ周辺部への配慮が必要です。 経験的なデータ (オン状態の温度、電流、電圧、周波数など) があれば、この熱入力を寿命の計算に組み込むことができます。
ユーザーが熱伝導性のペーストまたはパッドを使用する場合、それらの熱抵抗が決定的な要因となります。 値が小さいほど熱効率が高くなります。 冷却要素を電気的に絶縁する必要がある場合は、絶縁サーマル ペーストまたは適切なはんだパッドを選択する必要があります。
ユーザーが独自の計算またはシミュレーションを実行したい場合は、コンデンサのコア (巻線要素) からレッグおよびパッケージまでの熱抵抗モデルをサプライヤから入手できます。
トップ カバーまたは PCB から冷却要素への熱放散と熱抵抗が完全に理解されている場合は、追加の熱放散または熱供給を推測できます。 熱放散の可能性が確認されると、サプライヤは、コンデンサに機械的負荷がかかるため、サプライヤが指定した最大リップル電流を超えないという条件で、ボード レイアウトにより高いリップル電流の使用を許可する場合があります。
P6. コンデンサの熱等価回路図
コンデンサ製品を選択するときは、アレニウスの式を使用して初期ガイダンス値を決定することをお勧めします。 タスク プロファイルを使用することで、用途に応じて選択されたコンデンサの寿命を正確に計算できます。これには、リップル電流によって引き起こされる自己発熱の程度も考慮されます。 コンデンサの寿命を最大限に延ばすために、ユーザーは可能な冷却コンセプトを調査し、開発段階でサプライヤまたはディストリビュータを関与させる必要があります。