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疊層陶瓷電容器的特性介紹

王樹林 ? 來源:羅姆 ? 作者:羅姆 ? 2023-02-17 09:25 ? 次閱讀

-根據(jù)您之前的介紹,可以認(rèn)為疊層陶瓷電容器在ESR、容值/尺寸、可靠性/壽命方面相當(dāng)有優(yōu)勢(shì)對(duì)吧。

的確,ESR、容值/尺寸、可靠性/壽命、甚至等效串聯(lián)電感ESL也非常低,電介質(zhì)被膜的厚度不僅對(duì)可靠性有利,還有助于實(shí)現(xiàn)更高耐壓。但是,還不能說疊層陶瓷電容器是完美的。這是各種電容器的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)表,也有一些課題。

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正如表中所示,不得不說疊層陶瓷電容器在高溫條件下的溫度特性和DC偏置特性上遜色于其他產(chǎn)品

-具體是怎樣的特性?

請(qǐng)看下面的靜電電容溫度特性圖和DC偏置特性圖。對(duì)于溫度特性,藍(lán)色線和紅色線是疊層陶瓷電容器,綠色線是鋁電解電容,橙色線是鉭電容器。姑且不論低溫側(cè)的鋁電解電容器的容值下降,可以看出高溫側(cè)的疊層陶瓷電容器的容值下降比其他產(chǎn)品大。藍(lán)線的溫度特性是X6S,支持-55℃~105℃,變化率是±22%。紅線是X7R,-55℃~105℃/±15%。這些是溫度特性比較好的等級(jí),是經(jīng)常被用于DC/DC轉(zhuǎn)換器的等級(jí)。而例如Y5V之類的低等級(jí)產(chǎn)品,支持-30℃~85℃,變化率是+22%/-82%。這種等級(jí)可能不適用于通常的DC/DC轉(zhuǎn)換器。

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順便說一句,這里的電容器的溫度特性符號(hào)遵循EIA標(biāo)準(zhǔn),在日本通常較多使用JIS,但世界范圍內(nèi)以EIA為標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)參考這份表格資料。

DC偏置特性如字面所示,是指施加DC電壓時(shí)的容值變化。這里也是紅色線與藍(lán)色線的疊層陶瓷電容器的容值隨著偏置電壓的上升而顯著減少。由于變化率很大,在遇到此類條件時(shí)需要注意。

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-您介紹過疊層陶瓷電容器的ESR較低。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器有紋波,ESR的頻率特性是怎么樣的呢?

這個(gè)也是看圖表更容易理解。左側(cè)圖表示表示相對(duì)于頻率的ESR與阻抗的變化。洋紅色線與寶藍(lán)色細(xì)線是疊層陶瓷電容器,其他是鉭電解電容器與導(dǎo)電性高分子電容器的特性。疊層陶瓷電容器直線下降直至諧振點(diǎn),其他產(chǎn)品散漫分布,ESR也有非常大的差異。另外,下表為ESL與主要數(shù)值。

另一個(gè)圖表是紋波電流與溫度上升的曲線圖。理所當(dāng)然地,ESR較低的疊層陶瓷電容器溫升較少。這對(duì)電容器的壽命影響很大,發(fā)熱量少是重要的要點(diǎn)。

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-還有其他需要知道的疊層陶瓷電容器的特征嗎?

有一個(gè)。就是規(guī)格尺寸不同導(dǎo)致的寄生成分ESR與ESL存在差異。實(shí)際上有規(guī)格越小它們就變得越小的傾向。關(guān)于這點(diǎn)也請(qǐng)看圖表。這是尺寸從10μF的1005到3225的5種數(shù)據(jù)。應(yīng)該看范圍以DC/DC轉(zhuǎn)換器為前提的話,頻率從數(shù)百KHz到最近高速的6MHz、其中好像也有宣稱10MHz產(chǎn)品,以藍(lán)色線大致劃分的范圍即可。

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開關(guān)頻率的頻段中,規(guī)格較小的產(chǎn)品ESR較小。超過諧振點(diǎn)的電容成分成為電感成分即ESL后,3216和3225因規(guī)格的縱橫比關(guān)系發(fā)生了逆轉(zhuǎn),但整體來看,還是有規(guī)格越小ESL就越小的傾向。

-通過您的介紹我明白了提到IC電氣特性一般主要關(guān)注對(duì)象,而電容器即使容值和耐壓相同由于結(jié)構(gòu)和材料的不同而具有固有的特性。

實(shí)際上這是相當(dāng)重要的要點(diǎn)。電容器雖然是簡(jiǎn)單的部件,選型時(shí)如果沒有很好的了解不同材料帶來的特性差異和注意事項(xiàng)等,有時(shí)會(huì)成為問題的主要原因。例如,在DC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用例中,有時(shí)不僅要指定靜電電容,甚至要指定具體的種類和品牌。也就是說,這當(dāng)中是有原因的,僅根據(jù)容值和耐壓相同而任意更換為不同種類的產(chǎn)品,有可能導(dǎo)致不能正常工作。

審核編輯黃宇

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