電容選形時(shí)需要考慮的因素很多,以下兩篇文章專門探討了MLCC、鋁電解這兩種最常用的電容的選型要素。
一. MLCC選型:僅僅滿足參數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠
購買商品的一般決策邏輯是:能不能用,好不好用,耐不耐用,價(jià)格。其實(shí)這個(gè)邏輯也可以套用到MLCC的選型過程中:首先MLCC參數(shù)要滿足電路要求,其次就是參數(shù)與介質(zhì)是否能讓系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài);再次,來料MLCC是否存在不良品,可靠性如何;最后,價(jià)格是否有優(yōu)勢,供應(yīng)商配合是否及時(shí)。許多設(shè)計(jì)工程師不重視無源元件,以為僅靠理論計(jì)算出參數(shù)就行,其實(shí),MLCC的選型是個(gè)復(fù)雜的過程,并不是簡單的滿足參數(shù)就可以的。
選型要素
o參數(shù):電容值、容差、耐壓、使用溫度、尺寸
o材質(zhì)
o直流偏置效應(yīng)
o失效
o價(jià)格與供貨
不同介質(zhì)性能決定了MLCC不同的應(yīng)用
oC0G電容器具有高溫度補(bǔ)償特性,適合作旁路電容和耦合電容
oX7R電容器是溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器,適合要求不高的工業(yè)應(yīng)用
oZ5U電容器特點(diǎn)是小尺寸和低成本,尤其適合應(yīng)用于去耦電路
oY5V電容器溫度特性最差,但容量大,可取代低容鋁電解電容
MLCC常用的有C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V等不同的介質(zhì)規(guī)格,不同的規(guī)格有不同的特點(diǎn)和用途。C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要區(qū)別是它們的填充介質(zhì)不同。在相同的體積下由于填充介質(zhì)不同所組成的電容器的容量就不同,隨之帶來的電容器的介質(zhì)損耗、容量穩(wěn)定性等也就不同,所以在使用電容器時(shí)應(yīng)根據(jù)電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器。
C0G(NP0)電容器
C0G是一種最常用的具有溫度補(bǔ)償特性的MLCC。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。C0G電容量和介質(zhì)損耗最穩(wěn)定,使用溫度范圍也最寬,在溫度從-55℃到+125℃時(shí)容量變化為0±30ppm/℃,電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC。C0G電容的漂移或滯后小于±0.05%,相對大于±2%的薄膜電容來說是可以忽略不計(jì)的。其典型的容量相對使用壽命的變化小于±0.1%。
C0G電容器隨封裝形式不同其電容量和介質(zhì)損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。C0G電容器適合用于振蕩器、諧振器的旁路電容,以及高頻電路中的耦合電容。
X7R電容器
X7R電容器被稱為溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器。X7R電容器溫度特性次于C0G,當(dāng)溫度在-55℃到+125℃時(shí)其容量變化為15%,需要注意的是此時(shí)電容器容量變化是非線性的。
X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下也是不同的,它隨時(shí)間的變化而變化,大約每10年變化1%ΔC,表現(xiàn)為10年變化了約5%。
X7R電容器主要應(yīng)用于要求不高的工業(yè)應(yīng)用,并且電壓變化時(shí)其容量變化在可以接受的范圍內(nèi),X7R的主要特點(diǎn)是在相同的體積下電容量可以做的比較大。
Z5U電容器
Z5U電容器稱為"通用"陶瓷單片電容器。這里要注意的是Z5U使用溫度范圍在+10℃到+85℃之間,容量變化為+22%到-56%,介質(zhì)損耗最大為4%。Z5U電容器主要特點(diǎn)是它的小尺寸和低成本。對于上述兩種MLCC來說在相同的體積下,Z5U電容器有最大的電容量,但它的電容量受環(huán)境和工作條件影響較大,它的老化率也是最大,可達(dá)每10年下降5%。
盡管它的容量不穩(wěn)定,由于它具有小體積、等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)低、良好的頻率響應(yīng)等特點(diǎn),使其具有廣泛的應(yīng)用范圍,尤其是在去耦電路中的應(yīng)用。
Y5V電容器
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,Y5V介質(zhì)損耗最大為5%。Y5V材質(zhì)的電容,溫度特性不強(qiáng),溫度變化會(huì)造成容值大幅變化,在-30℃到85℃范圍內(nèi)其容量變化可達(dá)+22%到-82%,Y5V會(huì)逐漸被溫度特性好的X7R、X5R所取代。
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