【避坑指南】電容耐壓降額裕量不合理導(dǎo)致電容頻繁被擊穿

MLCC雖然是比較簡單的，但是，也是失效率相對較高的一種器件.失效率高：一方面是MLCC結(jié)構(gòu)固有的可靠性問題；另外還有選型問題以及應(yīng)用問題。由于電容算是“簡單”的器件，所以有的設(shè)計工程師由于不夠重視，從而對MLCC的獨(dú)有特性不了解。在理想化的情況下，電容選型時，主要考慮容量及耐壓兩個參數(shù)就夠了。但即便是容量和耐壓這兩個問題，在設(shè)計的時候如果不小心，也會翻車。今天講下我所遇到電容耐壓這個問題上遇到的坑。

1. 問題描述

問題 起因是這樣的， 新設(shè)計的一塊電源板卡在小批量時出現(xiàn)多例板卡損壞的情況，故障率較高

進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)均是MLCC電容失效，對失效MLCC進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)均為短路失效模式。板卡供電是19V供電，而選取的電容均為25V耐壓，在插拔設(shè)備適配器時，19V電壓會產(chǎn)生2-3V的毛刺。已經(jīng)接近所使用電容的耐壓極限參數(shù)。因此比較容易損壞。

2. 解決方案

解決這個問題的辦法也很簡單，那就是替換耐壓更高的電容選型，例如上述的板子中，后面修改了SMT 生產(chǎn)BOM，把22uf/25V換成了22uf/35V規(guī)格的，把0.1uf/25V換成0.1uf/100V規(guī)格的。經(jīng)過整改后，后面批量中再無因電容耐壓降額不夠而導(dǎo)致MLCC失效的問題。

3. 擴(kuò)展：電容容量與工作電壓的關(guān)系

靜態(tài)容量隨其直流偏置工作電壓的增大而減少，最大甚至?xí)陆?0%。比如一個X5R 47UF 25V的電容，在25V的直流電壓下，其容量可能只有4.7uF,下圖附錄TDK 一個X5R電容的規(guī)格書 關(guān)于容量與電壓的關(guān)系圖，（其實仔細(xì)看下圖的的話，你會發(fā)現(xiàn)電容容量溫度跟容量也有關(guān)系）

下圖為X7R 材質(zhì)的電容（TDK 0.1UF 50V）的參數(shù)圖

這也是為什么電容需要電容的使用必須保證足夠多的降額的原因。

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審核編輯 黃宇