并非所有的电容都是一样的。有些是极化的,有些是超稳定的,还有一些具有低介电吸收或高体积效率,这都取决于制造技术中使用的材料和其他物理特性。多层陶瓷电容器(MLCC)根据电介质使用的材料分为不同的类型或等级。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
这些电容有一个参数特别容易被忽略,但在设计中选择器件时需要考虑;这就是“DC偏置特性”,也就是在端子间施加DC电压时电容的变化。显然,电源旁路应用会在DC电压上放置电容。电荷泵本身在其电容上也有DC电压。用于在电荷泵中传输电荷的“快速电容器”以及输入和输出电容器需要处理DC电压偏置,因此也容易受到这种现象的影响。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
1类和2类
目前使用的MLCCs的两种主要类型是1类(温度补偿)和2类(高介电常数),但也有其他不太常见和过时的类型。
1类(或I类)电容器使用二氧化钛(TiO2)作为电介质材料。2类(或II类)电容器使用钛酸钡(BaTiO3)和添加剂。1级MLCCs的电容值较低,比2级电容更稳定。1类通常用于稳定性是主要考虑因素的应用中,例如调谐电路。如果电容的EIA温度特性以C、H、L、M、N或P开头(如C0G),则属于1级MLCC。2级MLCC电容器具有更高的容积效率和其他1级MLCC电容器所没有的独特特性。如果EIA温度特性以X、Y或Z开头(如X7R),则属于2级MLCC。
对于MLCC用于交流耦合或电容上几乎没有DC电压的应用,这种DC偏置效应不是一个因素。由于2类MLCC电容具有许多吸引人的特性,如低泄漏、高纹波电流容量和小物理尺寸,因此它们是电荷泵的首选,尽管这些特性并不理想。正是在这些产品中使用MLCC电容时,这个经常被忽略的参数变得明显起来,因为电容的真实电容会直接影响电荷泵的性能。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
DC偏压灵敏度
DC偏置现象是所有2类(也称为2类)陶瓷电容器的特征。所有制造商使用相似的材料,具有相似的性能,但这可能会有所不同。根据具体应用,需要仔细选择设计中使用的电容。额定电压、外壳尺寸、温度特性(Z5U、X7R等。),最终产品的物理尺寸限制和输出功率水平都会影响对给定应用优化设计的选择。
在各种尺寸和额定电压下,与较高电容值相比,电容值和额定电压较低的电容器受DC偏置的影响较小。大多数使用24-48 V输入电压的应用会受到电容DC偏置性能的严重影响。这在图1和图2中针对两个相对高电容和额定电压的器件进行了说明。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。

图1:22 uF X5R、35 V 1210电容的DC偏置效应示例

图2:10 uF X5R、50 V 1210电容的DC偏置示例
随着额定电压和/或电容值的增加,电容器上的DC偏置效应变得更加明显。随着机箱尺寸变小,这种影响也变得更加明显。电源应用的最佳电容高度依赖于需要提供的电流。虽然纹波电压有所改善,但更大的电容不会使性能在某个值以上显著提高。以下信息说明了设计中选择电容时的权衡。
不幸的是,电容数据手册中并不总是公布DC偏置性能,因此通常需要做一些研究来获得性能数据。没有DC偏置数据的电容应经过严格测试,以确保性能合格。此外,将新电容替换到现有设计中时要小心。需要验证性能,以确保设计仍按要求工作。改变供应商或温度特性,例如从Z5U到X7R,会显著改变DC偏置性能。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
MLCC额定电压与电容的关系
使用额定电压高于所需电压的电容器,可以通过保持较高的额定电容百分比来抵消电容降低的影响。电容额定值通常是在仅施加小DC电压的情况下指定和测量的,因此在额定最大DC电压下,实际电容通常会小得多。通常选择的电容器在额定值和施加电压之间有一定的电压裕量,但在以下情况下,为了说明这一点,忽略这一点。
例如,在25伏DC下工作的4.7 uF 25 V,0805,X5R电容器实际上约为其额定值的15%或0.705 uF。一个4.7 uF 50 V、1210 X5R的电容器在25伏DC下大约是其额定值的50%或2.35 uF。一个4.7 uF 100 V、1210 X5R的电容器将是其额定值的70%或3.3 uF。使用较高额定电压的替代方法是并联使用较低额定电压的电容,在某些情况下,当较高额定电压的器件不可用或过于昂贵时,这可能是一个很好的折衷方案。
图1显示了一个22 uF、35 V 1210电容的DC偏置电容示例(35 V是1210外壳尺寸中可用的最高电压22 uF电容)。在25 V时,它损失了约80%的额定电容,因此实际电容约为4.4 uF。图2显示了10 uF、50 V、1210电容的性能。在25 V时,其电容损失略高于初始电容的60 %,因此略低于4 uF。因此,尽管10 uF/50 V电容的额定电容不到一半,但在25 V时,它几乎与22 uF/35 V电容的电容相同。但是,22 uF电容的成本也几乎是10 uF电容的两倍,因此就成本与电容的关系而言,10 uF 50 V更具成本效益。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
采用MLCCs时,外壳尺寸与电容的关系
在电容中,物理尺寸很重要,因为较小的外壳尺寸也会影响DC偏置电容的降低。再看一下4.7 uF、50 V 1210电容作为参考,在25 V下工作的4.7 uF、50 V 0805电容的电容降至0.47 uF,不到1210外壳尺寸电容的四分之一。当外壳尺寸减小时,这是DC偏置效应对电容的典型影响。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。
MLCC电容值与外壳尺寸的关系
最后,对于给定的外壳尺寸和额定电压,电容值也会有所不同。与之前的4.7 uF 50 V 0805降至0.47 uF相比,在25 V下使用的1 uF 50 V 0805电容器将仅为0.43 uF,因此1 uF略低于额定值的一半,而4.7 uF约为额定值的十分之一。因此,对于给定的外壳尺寸,随着额定电容的增加,真实电容会受到非常明显的影响。电容器检测,如何检测电容的好坏,如何检测电容,电容如何检测好坏,怎样检测电容,怎样检测电容器的好坏。