前言

2021年5月，USB-IF協會發布 USB PD3.1規范；10月，USB Type-C電纜和連接器規范修訂版2.1公布。這兩個新規范將USB PD快充最高功率從100W提升到240W，不僅提升了USB PD的快充效率，而且增強了USB PD標準的包容性。

PD3.1 標準的發布意味著USB PD協議從手機、筆記本電腦等傳統領域擴展至便攜式電動工具、物聯網設備、智能家居、通信和安防設備、汽車和醫療等新興應用場景。USB PD有望成為大一統的供電標準，為萬物互聯起到重要的推動作用。

而在設計PD快充電源時，會用到高壓輸入濾波電容、VCC電容、低壓輸出濾波電容等器件，雖然電解電容是被動元器件，但在電路中卻十分重要，也是決定電源可靠性和壽命的關鍵元器件之一，而每個位置的電容，都有不同的性能要求。

隨著 PD3.1 快充市場的快速發展，行業機遇正不斷涌現，肇慶綠寶石電子科技股份有限公司（以下簡稱：綠寶石）針對不同的 PD3.1 應用場景，推出了多款固液混合電容、固態電容和高壓電解電容產品。下面充電頭網為各位讀者介紹一下綠寶石新品的特色亮點。

固液混合電容

固液混合電容作為一種新型電容器品類，結合了傳統固態電容和液態電容的諸多優點，具備大容量小型化、低漏電、主要失效模式為開路、高可靠性、寬溫度工作帶、高頻低阻、優異頻率等突出特性。

相比固態電容，固液混合電容的電解質中含有提高電容器容量和耐壓作用的電解液，容量和耐壓值都有一定提升。相比液態電容，固液混合電容在相同規格下尺寸比液態電容更小，相同尺寸下容量可以做到更大，具有明顯的小型化優勢。

充電頭網此次拿到了綠寶石TA和YA系列的固液混合電容產品，其中TA系列采用SMD貼片電容設計，YA系列采用插件電容設計。

綠寶石YA系列的兩款固液混合電容產品，參數分別為220uF容量35V耐壓、100uF容量50V耐壓。工作溫度-55~105℃，壽命5000小時。

綠寶石TA固液混合產品，采用SMD貼片電容設計，適合回流焊接，容量100uF，耐壓63V，工作溫度-55~105℃，壽命5000小時。

綠寶石固液混合電容產品外觀與結構與傳統固態及液態電容產品相近，主要區別在電解質，固態電容電解質為導電性高分子，液態電容電解質為電解液，而固液混合電容的電解質為導電性高分子含浸電解液。

相同規格情況下，導電高分子混合型電容器的尺寸比液態電容更小，容量可以做到更大，具有明顯的小型化優勢。

傳統固態電容器一旦受損，出現缺陷就無法修復，而固液混合電容則具備氧化膜的修復能力。通過電解液修復鋁氧化膜，同時也能改善固態電容的的耐壓相對較差、漏電流相對較高的問題。

漏電流測試方面，分別選取5顆相同12V 560uF參數的固態電容和固液混合電容進行充電1分鐘的漏電流測試，其中固態電容漏電流平均值達126uA，而固液混合型電容漏電流平均僅5.48uA。

傳統液態電容采用的電解液的導電性相對于導電高分子差得多，所以液態電容的ESR比固態電容高得多。而混合電容的以導電高分子為主，ESR整體還是保持在較低水平。同時，在高頻工作時固液混合電容的容量衰減更小。

固液混合電容的高溫壽命和固態電容比較接近，與固態電容一樣，有著更寬的溫度工作帶，溫度特性優良。

耐久性測試方面，經過多規格多批次導電高分子固態電容器與導電高分固液混合型電容器，在相同條件下進行試驗（實驗條件：最高工作溫度下、施加額定工作電壓、最大紋波電流）直至電容器失效。測試的固態電容的失效模式基本為漏電流大和部分短路失效，而固液混合電容的失效模式與液態電容相似，均為開路失效，有效保障電路安全。

選取綠寶石YB系列固液混合電容進行測試，經過10000次浪涌測試，容量，ESR和漏電流變化均不明顯，在125℃高溫環境測試下，電容ESR隨通電時間變化，有線性上升趨勢，漏電流無變化，可靠性高。

值得一提的是，綠寶石的固液混合電容產品已經大量應用在車載HUD抬頭顯示、車載充電器、汽車油泵/水泵控制器、汽車LED驅動器等車規級產品中。固液混合電容通過電解液的修復氧化膜作用，提高了電容的耐壓效果，同時保持了固態電容低ESR和高壽命的優點，又兼備耐沖擊和自我修復能力，而這些正是車規產品所需要的。

固態電容

固態電容一般用在充電器次級側，對同步整流后的電路進行濾波處理，使輸出的電壓更加平穩，因此也叫輸出濾波固態電容。充電器的可靠性、輸出質量以及使用壽命都與輸出濾波固態電容的品質息息相關。

充電頭網此次拿到了綠寶石BD系列的三款固態電容代表產品，參數分別為470uF容量35V耐壓、390uF容量35V耐壓、68uF容量63V耐壓；均為插件電容。

綠寶石BD系列固態電容相較傳統電解電容，工作溫度范圍寬，最低溫度零下55度，最高溫度有125度產品，這在高溫工作的充電器內很有優勢，同時最低零下55度對于寒冷地區也提供了非常好的支持。

綠寶石的PD3.1 28V輸出固態電容選型如上圖所示。有BD、CU、CT三大系列供選擇，耐壓35V；其中BD系列為插件電容，容量范圍120uF~1000uF，105℃2000小時壽命；CU系列為SMD貼片電容，容量范圍220uF~560uF，105℃2000小時壽命；CT系列為SMD貼片電容，容量有68uF等，125℃2000小時壽命。

綠寶石的PD3.1 36V輸出固態電容選型如上圖所示，有BD和CN兩大系列，耐壓50V，均為插件電容。BD系列容量范圍68uF~470uF，105℃2000小時壽命；CN系列容量有330uF等，125℃2000小時壽命。

綠寶石的PD3.1 48V輸出固態電容選型如上圖所示，有BD和CN兩大系列，耐壓63V，均為插件電容。BD系列容量范圍47uF~390uF，105℃2000小時壽命；CN系列容量范圍100uF~330uF，125℃2000小時壽命。

高壓電解電容

高壓電解電容一般用在充電器初級側，不僅能將整流橋輸出的脈動直流平滑進行濾波，降低脈動成分，而且能濾除開關電源工作時的產生的雜波。而在PD 3.1電源應用中，對電解電容的容值提出了更高的要求，可通過多顆電容并聯的方式來加大容量，滿足設計要求。

綠寶石的PD3.1 輸入高壓電解電容部分常用規格如上圖所示，均為ME系列插件電容，容量范圍68uF~180uF，耐壓420~450V，105℃2000小時壽命。

充電頭網總結

USB PD3.1作為新推出的快充供電標準，具有更高的輸出功率，最高240W功率能夠滿足未來諸多設備的快充需求。而隨著5G通訊、新能源汽車、智能家居等的日益普及，人們對電容器的高可靠性、長壽命、耐高溫等要求越來越高。

綠寶石致力于發展小體積長壽命高電壓固態電容器及固態SMD產品、小型化高可靠性高壓電解電容器和超級電容器。旨在為通訊電源、移動快充、區塊鏈新技術應用、人工智能應用、新能源等高端領域提供最前沿的應用解決方案。