“固态风暴”,还是“镜花水月”?
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“固态电容”在DIY市场风靡是近两年的事情，最先只是被应用在主板的CPU供电单元上，以增强CPU供电回路在高温下的稳定性，而后固态之风席卷主板市场，“固态主板”的概念经过主板厂商的轮番妙作俨然成为一个时髦词汇“板子不分家的分家的传统很快让显卡也跟着时髦了一把，于是乎“全固态电容”。
“军工电容”在显卡上安营扎寨，并迅速开花结果，蔓延升来。最近，就连一向沉稳的电源也下茸寂寞用起了固态电容，那么将固态电容用在电源上究竟是雪中送炭，还是噱头一场外行蒋的是“闹热”，而只有内行才能说出萁中的门道――于是我们请到航嘉电源研究中心的姚雪峰女士来给大家一个明确的答察。
电容是储存电荷的容器，工作时它的正，负极(板)上能够聚积大量的电荷，在需要的时候释放这些电荷，在这样一张一弛之间就可以实现储能、平滑电流输出等多种用途。在开关电源产品中，需要使用到电容的地方就是输入和输出整流滤波电路。
输入滤波电路当中的电容就是我们常说的高压滤波电容，根据电路拓扑结构及电源功率大小的不同，输入滤波电容一般由一到两颗大电容来担当。它们是整个电源中体积最大的电容。于是得了一个雅号“大烟囱电容”，我们很容易将它们识别出来；输入滤波电容的耐压值比较高，从200V～450V不等，容量在几百微法(μF)左右。输入滤波电容在电路中的作用就是储能，它们将脉动直流电变成相对恒定的直流电。
输出滤波电容位于低压电路，也就是给计算机各零配件供电的+12V、+5V等低压电路。根据输出电压和电流大小的不同。输出滤波电容采用的规格从(耐压)6.3V～25V不等，容量从几百到几千μF不等，例如在磐石800上就使用了25V／3300μF、16V/470uF、10V／680μF、6.3V／1500μF等多种规格的输出滤渡电容。它们的作用就是将脉动电压变成恒定的电压，并过滤掉其中的杂渡，然后将纯净的电压输出给CPU、内存、显卡等配件。从这个角度来说，输出滤波电容的质量和稳定性直接关系到整个PC平台的工作稳定性。
业界专家眼中的液态电容与固态电容
在工业上最常使用到的就是铝电容，与此同时按照内部电解质材料的不同，铝电容又可以分为普通铝电解电容和固态铝电解电容。用来表示电解电容性能好坏的参数有很多，我们经常用到的有电容量，额定电压(耐压值)，额定纹波电流值，ESR(等效串联电阻)，工作温度范围以及寿命等，在选择具体的零配件时，这些参数就是我们的挑选依据。
ESR值降低之后发热问题也迎刃而解，较低的ESR值还使固态电容在耐纹波电流方面表现更加优异，事实上固态电容的额定纹波电流是普通液态电解电容的4～5倍。
普通铝电解电容的全名叫做“液态铝质电解电容器”，固态电容的全名叫做“导电高分子铝质固态电容器”。虽然名字上有些绕口，但它们在结构上非常相似，主要差别就在于填充的介电材料不同――普通电解电容以液态的电解液作为介电材料，而固态电容则以固状的功能性导电高分子聚合物作为介电材料。正是这种材料上的差异，造成了普通电解电容与固态电解电容在性能上的巨大差异。
A、ESR和额定纹波电流对电源稳定性的影响
ESR是“等效串联电阻”的意思，它是电容的一个重要参数。如果电容的ESR值不稳定就会影响到输出端的纹波电压，而且ESR是引起电容发热的主要原因――电流经过电容时就会产生热量P=12PRssn，这个热量会导致电容的内部温度升高，并缩短电容的使用寿命。业界一直在想办法降低电容的ESR值，但受限于液态电解液的材料很少有质的突破；有机聚合物材料的导电j生能是普通液态电解液的104倍，所以使用这种材料的固态电容就可以比传统的液态电解电容实现更小的ESR参数。
B、高低温环境卡的电容可靠性
普通液态电解电容很容易受到使用环境温度和湿度的影响，在高低温环境下的稳定性难以令人满意，相比之下。固态电容在高低温环境下都具有非常优秀的性能表现。
我们知道，传统的液态铝电解电容在低温时电解液会发生凝固、导致ESR增大，固态电容的导电高分子聚合物就不存在低温凝固的问题――容量为10μF的固态电容即使是在-55℃～105℃的范围内，ESR阻抗不会超过0.1欧，ESR变化曲线非常平缓，而同样容量的普通铝电解电容的变化幅度却是固态电容的几十倍(图6)。
传统液态电容在工作时产生的热量会导致电解液逐渐较少，进而造成电容的容量不断降低、损耗逐渐升高，这样很容易陷入一个恶性循环，而且高温时的液态电解液十分活跃，很容易达到沸点并形成极大的内压力，如果外壳无法承受这种压力就会出现爆浆的-情况；而固态电容的导电高分子材料在高温下相对稳定，无论是粒子膨胀还是活跃性都很低，再加上它的沸点大约在350℃，因此几乎不存在爆浆的可能。
另一方面，如果液态电解电容长期不通电电容器内部很容易发生水合反应进而造成漏电流回升，日后开机时(或通电时)就容易产生气鼓，这就是我们常说的’电容炸了，固态电容采用高分子材料作为介电材质，该材料不会与氧化铝发生反应，所以可以避免此类事故的发生。
C、寿命长的才是硬道理
大家都听说过固态电容的寿命比较长，那么究竟长多少呢?很多人没有一个明确的认识。
其实，这是一个相对的概念：假如我们把两颗同样标称2D00小时(h)耐热温度105℃的电容放在起，那么工作温度每下降20℃，液态电容的寿命增加4倍，而固态电容的寿命则增加10倍(如表1所示)。这说明如果工作环境的温度越低，那么固态电容的寿命就要比液态电容更长，在95℃85℃75℃、65℃下，固态电容的寿命将是液态电容的1.5信、2.5倍、4倍和6.25信。我们在正常使用情况下很少碰到超高温(100℃以上)的情况，由于电容本身的发热问题，也很少遇到超低温的情况，最多的反而是6℃～90℃的情况。
通过上面的介绍我们已经对液态电解电容与固态电容的优缺点有了一个大致的了解，我们将它们总结一下(如表2所示)。
从这个表格中我们可以看到，固态电容的耐压值受材料影响很难提高，所以我们在电源开关的输入端短时间内还没有办法使用固态电容。而现在很多电源产品所采用的固态电容，也都是放在输出端(低压部分)。
既然是有用的甜饼，那甜饼有多大?
现在我们知道了固态电容是一个很有用的东西，那么它的好处有多大?值得消费者为之买单么?下面我们就用实验来说明这个问题，我们选择的对象是即将上市的磐石800电源――选择这款产品的原因在于这是一款大功率的部门级服务器电源，而服务器电源要求全天连续稳定运行，且现在在节能方面也有很高的要求(典型负载超过85％，轻 载和满载也达到了82％)。以下是我们使用固态电容与液态电源电容进行对比。
使用固态电容最突出的优点表现在纹波电压上。开关电源产品的输出纹波电压一般由三部分组成：其一是纹渡电流对电容的充放电引起的电压变化；其二是纹波电流流经ESR产生的电压变化，其三则是开关机引起的噪声。使用液态电解电容的产品，由于液态电解电容随着温度的降低容量大幅度下降、ESR显著增大，进而纹波电压增大，使得常温下满足纹波电压要求的电源，在低温下纹波电压就有可能超标，这是一个比较严重的问题。
我们选择磐石800电源的+5V输出电路作为测试对象(图8)，测试分两步进行，首先C1和C2选择10V／3300μF、10V/200μF普通液态电解电容，然后将Cl和C2换成10V／680μF、10V／680μF的固态电容，所得测试结果如图9、图10所示。
输出滤波电容的优劣直接影响到电源的输出纹波，而纹波的太小又直接关系到计算机系统工作时的稳定性。普通液态电解电容很容易受温度的影响而造成电解液干涸，进而导致电源产品出现这样或者那样的问题，随着使用时间的延长故障率也在不断增加。固态电容的引入从很大程度上来说改善了电源产品所面临的尴尬，固态电容环保、低阻抗、高低温稳定、耐高涟波电流、高频特性好以及寿命长等优点代表着未来的一种发展趋势。
不过就目前的情况来看，率先使用固态电容的开关电源产品普遍都是中高端产品，这是因为电容虽小，但是成本上的差异还是非常明显的；而且刚才我们的测试也选取3个非常特殊的环境，事实上普通用户很少能够碰到超低温或者超高温的情况，在常温下“物美价廉”的液态电解电容也可以达到设计时的要求。所以只有在要求非常苛刻的场合，如大功率服务器电源、满足85Plus(85Plus的要求比80Plus更加苛刻)要求的电源等等，才是展现固态电容实力的地方。
写在最后
固态电容在稳定性以及寿命上的确有很大的优势，但是受限于当前技术的发展，它们只能应用在低压、较小容量的环境下。固态电容的引入可以看作是一个提高产品稳定性的小技术进步，还不能算上是革命性的变革。影响电源产品品质的因素还有很多，诸如产品的走线、PCB的设计，MOSFET以及肖特基二极管的质量等等。对于固态电容，我们在了解它们好处的同时，也切不可迷信，认为有了它之后电源的品质就会得到明显提高――要知道产品的均衡设计才是最重要的，这就好比一个水桶，决定能装多少水的因素不是最高的那块木板，而是最低的那一块。