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MLCC陶瓷电容使用要点

2023-04-28

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摘要:大容量多层陶瓷电容器(MLCC)可作为供电电路中的平滑电容器。与其他类型的电容器(如电解电容器)相比,MLCC在频率特性、温度特性和直流电压特性方面有所不同。使用不匹配的MLCC可能无法获得供电电路所需的目标特性,并可能导致异常运行。本文说明解释了使用MLCC时的要点。芯声微贴片电容好用吗新永利是芯声的代理

一、MLCC的类型

MLCC可以粗略地分成两类;适用于高介电常数及温度补偿。其中,TiO2、CaZrO3是最常用的两种顺电层。由于其相对介电常数很小,大约在20到300之间,因而不适用于大容量的电容器。另外,因为相对介电常数与温度呈线性关系,所以可以调节介质材料的组分,将其温度系数限定在+100~4700 ppm/℃。

在时间常数电路,如缓冲电路和软启动电路中,功率电路需要用于温度补偿的电容器。而对于高介电常数的电容器,如MLCC,它是由钛酸钡(BaTiO3)等顺电性主要材料制成的。相对于其他电容器,MLCC具有1000至20000的大相对介电常数,因此可以制造出尺寸紧凑,电容高的电容器。然而,这种材料的特点是其相对介电常数随着温度的变化而发生巨大的变化,因此谨慎使用MLCC在时间常数电路中。在正常使用时,功率电路中输入/输出电容器的高介电常数的MLCC具有一定的优势,这将在后面的部分重点介绍。新永利是芯声的代理

二、频率特性

相对于其他电容器类型,MLCC具有微小的ESR(等效串联电阻)。如图1所示,所有主要类型电容器的频率特性都可以看到这一点。在功率电路中使用MLCC,可以预期输出的纹波电压会减小。然而,在早期的功率IC设计中,未考虑使用具有超低ESR的MLCC,导致高频区域反馈电路的相位转移过于剧烈,进而导致功率电路的不稳定甚至可能引起振荡。当必须使用MLCC时,建议串联一个大于10mΩ的低欧姆电阻器来保证稳定性,尽管这样可能会引起频率特性的恶化。

图1 电容器的频率特性

 

表1 多层陶瓷电容器的特性

 

三、温度特性

高电容值的高介电系列MLCC产品具有各种温度特性。表格2和图像2显示了典型的温度特性曲线,每个产品的公差范围内曲线变化有所不同。由于T级别温度特性是标准化的,因此可以通过电容器的型号来判断其特性。为了在电源电路中获得良好的温度特性,建议使用电容公差较小(±15%)的产品,如B、X5R、R、X7R、X8R。虽然X7U、F、Y5V、Z5U和Z5V的特性价格低廉,但其电容容限(-82%)较大,只能在室温下保持稳定工作。需要注意的是,不能在电源电路中使用具有此特性的电容器,因为这可能会导致故障。芯声贴片电容供应商,消费电子类匹配什么品牌的电容,国产电容小众品牌新永利是芯声的代理

根据所用应用设备的工作温度范围判断,建议从B、X5R、R和X7R特性中进行选择。电容贸易商,

表2高介电常数型MLCC的主要温度特性

图2 高介电常数型MLCC的主要温度特性

四、直流电压特性

通过施加直流电压,高介电串联型MLCC的电容值能够发生改变。这是只有该种电容器所拥有的特性,与其他类型如电解电容器和温度补偿型MLCC不同。以村田制造有限公司的MLCC为例,图3呈现了两种不同尺寸(L×W)但厚度相同(0.95mm)的10µF/10V(B)电容器的直流电压特性。当施加直流电压时,较小尺寸部分的电容值呈现出减小的趋势。需要注意,尺寸为1608的电容器即使额定电压为10V,只能用于1V。在希望缩小PCB安装面积时,切换到较小尺寸的电容器时应当小心确认其变化的特性。深圳有没有芯声微贴片电容代理,找谁买芯声微贴片电容靠谱

图3 直流电压特性尺寸差异(L×W)

 

图4则展示了不同厚度(T)但相同尺寸(L×W)的10µF/10V(B)电容器的直流电压特性。当施加直流电压时,较大厚度部分(也就是较大体积)的电容值呈现出减小的趋势。在PCB高度限制之下,需要采用较小厚度的电容器的更薄设计中,应当小心确认变化的特性。电容贸易商,新永利

图4 直流电压特性厚度差异(T)

图5展示了不同额定电压的电容器的直流电压特性。两个电容器均为10µF(B),尺寸为3216(1216),厚度为1.80mm。当施加直流电压时,50V产品的电容值比16V产品减少的更多。芯声微MLCC代理新永利

图5 直流电压特性额定电压差

 

至于选择额定电压更高的电容器,并不总是能保证更高的性能。仅通过检查电容和额定电压的规格来选择MLCC可能会使电源电路的特性恶化。

五、时间劣化

高介电串联型MLCC具有电容值会随时间劣化的特性,这一点可以从图6得到印证。其中,“0”表示安装后经过24小时的时间点。当以对数形式显示的时间轴上时,电容值呈现出线性下降的趋势。而温度补偿型MLCC并没有类似的时间变化特性。

针对这种电容值随时间变化的电容器,可通过加热至居里温度以上(约125℃)的方法,如使用焊料进行加热,在一定程度上恢复其电容值。当电容器冷却至居里温度以下时,则会开始下一轮的时间变化。在设计长期有源设备,如在工业应用中,需要对时间变化进行电容计算,以保证电容器的长期稳定性。国产电容哪家最好,专做贴片电容贸易的

图6 高介电系列MLCC的时序变化示例

六、发热特性

当纹波电流(AC,交流电)流过电容器时,电阻器元件产生热量,电容器本身的温度上升。但由于MLCC具有极小的ESR(等效串联电阻),因此热量较少,并且抗纹波能力优异。许多MLCC制造商建议在使用时表面温度低于20°C。

图7 高介电串联MLCC的自加热示例

 

 

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