[工作经验] 从显卡电容看用料学习电气化知识

【铝电解电容】 因为液态铝电容在中xx基本绝迹,所以主要提出铝壳电解电容
- t( J: r- b. ~6 r2 }, w常见的直立电容几乎都是铝电解电容,所谓的固态电容和液态电容都属于铝电解电容的一种。固态电容是按照阴极材料区分的,主要是有机半导体和高分子聚合物这两种,其阳极材料还是铝。 中国网维联盟+ g* p6 y( K3 e* g
那么固态铝壳又有什么区别? & T4 ?% j, l- a: c8 f
都是“铝壳”,又分贴片、插件,无论是插件式还是贴片式的安装工艺,电容本身都是直立于PCB的,根本的区别方式是SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术,俗称贴片工艺)安装的电容,有黑色的橡胶底座,贴片电容为什么要安装橡胶底座呢?因为这样表面焊接的电容引脚和PCB结合会更加稳固。另外,从SMT的字面意思就可以理解,表面焊接的焊点在PCB正面,引脚不会穿透PCB;而插件电容的引脚要穿透PCB,焊点在PCB的背面。这个道理对于工厂同样适用,有实力的大型代工厂为了提高产能,必然会购置多台SMT贴片机扩充生产线,因此其显卡多采用贴片电容进行全自动安装。而小厂无力购买贴片机或者贴片机数量有限,只用于安装必不可少的贴片小电阻小电容之类的,所以其电容多为直插式。另外必须要了解的是,欧美工厂的机械成本低而人工比较贵,所以大部分倾向于SMT贴片制造。而国内工厂的人工很便宜,所以厂商更愿意使用插件式安装。当然插件式多用于中低端显卡,xx显卡为了保证质量会尽量避免人工焊接!贴片还是插件这里涉及了用料还体现了制造工艺。
) l6 E1 t% M( p5 }中国网维联盟通过上面的介绍大家可以很容易了解到,插件的优势就是设备要求不高,人力成本低;而贴片的优势就是全自动化流水线作业,产能高、精度高,而且贴片电容在运输途中不像插件式那样容易受损。
5 l   t1 [. D% [( U4 v【钽电容】 0 T% t   S: z3 V2 @3 Z7 j
阳极使用金属钽的话,就是通常所说的钽电容。看到“黄豆粒”大呼“用料好”,其实黄豆粒就是一种钽电容。NV从 8800系列显卡的供电部分所用电容为铝固态电容和钽电容的组合。钽电解电容的体积很小,都使用贴片式安装,其外壳一般用树脂封装。但要注意的是,钽电容的阳极是钽,阴极也是电解质,因此钽电容也属于很多人所瞧不起的“电解电容”
* L& X2 {# M: p( J钽电容性能比铝电容好,因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽,它的介电能力(ε)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。再加上钽的性质比较稳定,所以通常认为钽电容性能比铝电容好。
4 w- I9 B+ a5 o7 y中国网维联盟但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容,其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同,性能可以差距很大,总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
! K0 p/ ~& n7 H6 b中国网维联盟电解电容的阳极有很多种,但常见的只有金属铝和金属钽,而阴极是电解质,其成分非常复杂,不同的电解质对电容的性能影响非常大,成本也有天壤之别,后面主要说几种全固态电容 ' i8 d0 l" t# H, A: _" J% ^   c
1钽-二氧化锰电解电容 ' {7 W& H/ M7 ~   ^
二氧化锰通常是钽电容所使用的阴极材料,所以那些黑条或者黄豆状钽电容的正式名称是“钽-二氧化锰电解电容”,它不存在电解液,属于“固态”电容。 www.cnwwlm.com4 j8 T   Z- c$ w& R2 l
固体二氧化锰的传导方式为电子导电,导电率是电解液离子导电的十倍(0.1S/CM),所以ESR比电解液低。一般来说钽-二氧化锰电解电容比铝电解液电容好得多,同时固体电解质也没有泄露或爆浆的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好,能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰阴极材料的价格也比较贵。
% Z8 ~& U: j3 e* K7 n中国网维联盟 传统上认为钽电容比铝电容性能好 主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰,那么它的性能其实也能提升不少。
# J. T" ]6 \, t$ t$ `" z+ D 钽-二氧化锰电解电容按照特性来说,其应用方式介于陶瓷电容和直立电容之间,因为它的体积只是略大于陶瓷电容,但容量却要大很多几乎快赶上直立铝电解电容了,因此在一些必须使用大电容、但却体积有限的地方,一般都会使用钽电容。比如板卡PCB背面、散热器下面都不允许使用直立电容,而钽电容则正好合适。 + X& z. k; l( [: A1 x   l/ x
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2铝-固体聚合物导体电容 中国网维联盟- _7 H- G0 Y1 N7 @) B
使用PPY(聚吡咯)和PEDT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)做为阴极材料的电容,叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达到100S/CM,这是TCNQ盐的100倍、二氧化锰的1000倍、电解液的10000倍!而且固体聚合物导体没有污染,可以忍耐300度以上的高温,因此可以使用SMT贴片工艺安装,也适合大规模生产。
) U% q$ y2 ^% j! e9 e   固体聚合物导体电容的安全性较好,当遇到高温的时候,电解质只是熔化而不会产生暴****炸,因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽(三洋有一种CVEX电容,阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型,因此也有防爆槽)。固体聚合物导体电容的缺陷在于其成本昂贵,同时耐电压性能不强。 很多中xx都采用这类电容,品牌型号也很多,自然成本也不同, ! u/ U( ]( y6 ?; e# C2 O
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同样是固态电容,也有品牌好坏之分,同一品牌也有高低端之分,一般来说日系固态电容强于台系电容,台系电容强于国产电容。下面介绍一下鉴别方法 : ?* v6 O" B$ C( a
【紫色】:三洋SVP系列为贴片式,铝-固体聚合物电解电容。和SEPC的主要区别就是插件和贴片。 8 G- ?; ^* q) F" a   g( Z
三洋SVP系列电容最为常见,但它并非是三洋{zg}端的固体聚合物电容,带后缀的四个字母的型号,比如SVPS、SVPD等才是性能指标更强的规格。SVP系列根据容量和电压的不同,单价3-4元,大批量更便宜。 中国网维联盟1 N- K& P$ n9 l: n+ f# E7 j
【蓝色】:日化(贵弥功)PS系列为插件式,铝-固体聚合物电解电容。
" b% B- a& u' y, Q0 U6 @, S2 U普通PS系列有PS字样,低ESR的型号没有PS字样,只有A/C等字母。
& A% R   P7 }7 ?% p0 a' f3 U" ?# f       日化PX系列:贴片式,铝-固体聚合物电解电容。 - z( T5 V4 i# `. j5 K& h( l
【红色】:Fujitsu富士通——红色铝壳 中国网维联盟6 L/ Q( k6 _$ P4 {7 w
ASUSxx主板几乎全部武装xx红色铝壳状的富士通固体聚合物电容。富士通的xx固体电容拥有令三洋和日化汗颜的超低ESR值(仅5mΩ),而且价格相对便宜,但综合参数指标稍逊一筹。
! Q% `1 S) F/ m, y1 I4 ^1 m( A说了这么多,我们找几款显卡实际看看他们做工和用料,这里偶选择的是9800GTX+作为例子,为什么那么多种显卡单单选它呢?新的GTS250 xxGT200系列为何不选?这里偶说一下9800GTX+前辈是9800GTX当初定位xx,随着GT200系列出现,地位不断下滑,到9800GTX+出现时,它的地位已经偏向中端,而其做工用料还处于较高层次,这样各厂家不得不在成本上动动脑筋,不会像xx显卡买个公版贴纸OK了事,也不会像低端,大刀阔斧缩,虽然初期市场上出现索泰、双敏等完整公版,但是量并不大,随即就被非公淹没了,大家脑子里非公一般就等于缩水!但毕竟显卡层次不低,这正是展现各大厂商自己设计实力的时候,在里对比产品型号如下: ( X( f0 I% X0 @1 X9 K- }
英伟达公版9800GTX+(后文简称原厂公版)
5 j! _: D3 H% a6 w$ X' O& ~   u; m3 w5 Z索泰9800GTX+(后文简称索泰公版) 中国网维联盟   e* I. s* }1 u5 I/ w   e
索泰N9800GTX+512D3xx纪念版(后文简称索泰非公)    S& o$ \. O& U& ]. N7 ?
微星微星(MSI) N9800GTX PLUS-T2D512(后文简称微星非公)
* L; Y5 u9 g; ~7 Xxfx 9800GTX+(PV-T98W-YDF)(后文简称讯景非公) 9 w! `' X' M8 t3 `* N1 E
华硕(ASUS) EN9800GTX+ DK/HTDI/512M(后文简称华硕非公)
, ?) U) R! p' g( o9 `4 w/ hInno3D iChill-冰龙9800GTX+金牛收藏版(后文简称映众非公)
5 ]1 e+ G0 D$ V, l0 @& wwww.cnwwlm.com这些厂商基本都是大厂,本文排除同德系一些厂商 * c+ s8 V0 [" d2 D/ P' U) N
【小总结】:
3 D' L( h( s. P# T" r; s- V; W1 {8 E中国网维联盟从图中不难看出公版9800GTX+与无“+”版PCB设计如出一辙都是P392,但细节上还是有区别的,注意供电部分,这款用来对比的索泰公版将那颗{wy}的三洋电容换成与其他一样的日化电容,有人说不就换一颗电容吗?大同小异,其实很多东西就是在这些小地方省出来的,有人说你怎么知道日化就比这三洋便宜?三洋还是日化谁贵还要看具体型号具体分析,但有一点可以肯定,如果三洋成本小于日化,何必换掉?55nm功耗更好些,供电要求应该有所降低才是,那么何不日化全换成三洋?通常这时候按照逻辑是用便宜的替代贵的,已经低成本! ! c0 z8 d, v' c( M3 M
原厂公版:1颗三洋SVP 510 180 16贴片;13颗日化 A71Y 180 16V贴片 ) k& Z; ~. `! |. M4 P' k: \
索泰公版:14颗日化 A71Y 180 16V贴片(公版也会有差别) " v( f3 m! l! G7 \2 r% V! F
微星非公:14颗日化 A7NK 180 16V贴片
: v. s- G( f, x' owww.cnwwlm.com讯景非公:4颗三洋SVP 508180 16贴片 # K, `4 ~+ v* G% Q. K0 `4 ^
华硕非公:10颗日化C? 820 2.5V插件;6颗TWAPAQ EC012 270 16V插件 7 e7 l- N9 T* _. ^: x4 h, K0 H) ]
映众非公:5颗富士通8YH 271 16V;5颗91A 821 2.5V

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