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为什么你的4.7uF电容变成0.33uF

2023-08-11

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数年前,经过长达25年的瓷片电容研究,我对其有了新的理解。当时,我正专注于开发一个LED灯泡驱动器,其中一个涉及RC电路的时间常数引发了我的思考。我第一个猜测是电路板上某个元件的值可能出错,于是我测量了用作分压器的两只电阻,但并未发现问题。我随后将电容从电路板上取下并测试,结果也没有问题。为确保结果,我甚至尝试了更换新电阻和电容,重新上电进行测试,虽然电路基本正常运行,但RC电路时间问题却没有得到解决。这引发了我的疑虑,因为我的测试是在一个自然环境中进行的,电路位于类似屋顶照明灯“罐子”内,模拟真实环境,元件温度有时甚至超过100摄氏度。尽管我多次测试了RC电路的时间,结果仍表现出异常。显然,问题涉及电容的温度变化,然而我对此存疑,因为我使用的是X7R电容,我记得这种电容的工作温度高达+125°C,变化范围仅为±15%。我对自己的记忆有信心,不过出于谨慎起见,我重新查阅了所使用电容的数据表。表1详细列出了各种瓷片电容的字母数字代码及其含义,其中涵盖了Class IIClass III两类电容。Class I电容涵盖COGNPO)型,尽管这类电容体积效率不及表格中列出的两类电容,却在多变环境下稳定,不受压电效应影响。另一方面,表格所示电容的特性多样,它们能够扩展并承受外加电压,但有时会产生听得见的压电效应,例如蜂鸣声或振铃声。怎么选择电容,找新永利,贴片电容品牌哪家好?新永利是芯声的代理,性价比高贴片电容

 

在多种电容类型中,我多年来最常使用的是X5RX7RY5V。我从未使用过Y5V,因为这种电容在环境条件变化时表现出较大的电容量变化。在电容厂家开发产品时,通过选择材料特性,确保电容在特定温度范围内(第一和第二字母)以及变化范围内(第三字母,详见表1)正常工作。我使用的是X7R电容,其变化范围在-55°C+125°C内不超过±15%。因此,问题要么出在劣质电容上,要么是电路其他部分的问题。既然无法通过特定温度变量解释我的RC电路时间问题,我必须进一步深入研究。查看我所使用电容的电容量与施加电压数据,我惊奇地发现,电容量在不同设置条件下变化如此之大。我选择了一只额定12V电压下工作的16V电容。数据表显示,我的4.7μF电容在这些条件下实际提供的电容量通常为1.5μF。现在,我可以完全解释RC电路问题了。数据表还显示,如果我将电容尺寸从0805增加到1206,根据规定条件,典型电容量将为3.4μF。这意味着需要进一步研究。芯声贴片电容好用吗,芯声MLCC好用吗,芯声在深圳的代理,检测电容找乃棠,电容检测哪家好,电容检测是乃棠,乃棠检测电容,容值测试,阻抗测试,IR值检测。

我发现村田制作所和TDK公司在网站上提供了优良工具,用于绘制电容量在不同环境条件下的变化曲线。我对不同尺寸和额定电压的4.7μF电容进行了研究。图1展示了来自村田工具的数据,针对几种不同的4.7μF瓷片电容。我同时观察了X5RX7R两种型号,封装尺寸从06031812,额定电压从6.325V dc。首先,我注意到随着封装尺寸的增加,电容量在施加直流电压下的变化逐渐减小,且幅度较大。

 

图一 本图描绘了所选4.7-μF电容上直流电压与温度变化量的关系,如图所示,随着封装尺寸的增加,电容量随施加电压的而大幅度下降。

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另一个有趣的发现是,对于特定封装尺寸和瓷片电容类型,电容的额定电压似乎不会对电容量产生显著影响。因此,我估计将一个额定25V电容用于12V电压下,其电容量变化会小于同样条件下的额定16V电容。观察1206封装X5R电容的曲线,显然,额定6.3V电容的性能优于额定较高电压的同类产品。通过检查更大范围的电容,我们会发现这种情况并非个例。尽管我研究的电容样本集没有展现普通瓷片电容的特点,我还是观察到了第三个有趣的问题:对于相同封装,X7R电容的温度敏感性似乎高于X5R电容。虽然不确定是否普遍适用,但在我的实验中似乎如此。从图中可以看出,表2显示了12V偏压下X7R电容电容量的减少。注意,随着电容封装尺寸逐渐增加到1210,电容量虽有稳步增长,但超过此尺寸后变化不大。电容检测,怎么看出贴片电容失效,电容失效怎么办,电容测试。

  选择正确的电容

选择正确的电容是关键。在我这个例子中,为4.7μFX7R电容选择了最小可用封装,因为尺寸是项目中的重要因素。然而,出于对材料的无知,我错误地认为所有X7R电容的效果都是相同的。然而,显然情况并非如此。为确保应用获得正确性能,我必须采用更大的封装。幸运的是,我通过将电阻值增大5倍,从而将电容量减小至1μF,而保持电容体积不变。图2展示了几种16V1μF X7R电容和16V4.7μF X7R电容的电压特性。08051μF电容与08054.7μF电容性能相似,080512061μF电容性能略好于12104.7μF电容。因此,通过使用08051μF电容,我可以保持电容体积不变,同时偏压下电容降至额定容量的约85%,而非30%。在哪里可以检测电容,电容贸易商,mlcc应该找谁买,找谁买电容靠谱?

 

然而,问题仍令我困惑。我曾认为所有X7R电容的电压系数应相同,因为它们使用相同的电介质,即X7R。于是,我咨询了同事,一位来自日本TDK公司的现场应用工程师克里斯?伯克特,他是瓷片电容领域的专家。他解释说,许多材料都可以满足“X7R”要求,实际上,只要器件满足或超过X7R温度特性(即在-55°C+125°C范围内,变化在±15%范围内),就可以称之为X7R电容。伯克特还指出,并没有专门针对X7R电容或其他类型瓷片电容的电压系数规范。想买芯声的电容,就找新永利

这是一个关键的观点,我希望再次强调。只要电容满足温度系数规范,无论其电压系数有多差,制造商都可以将其称为X7R电容(或X5RY5V等)

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