陶瓷電容介紹

陶瓷電容介紹陶瓷電容器又分為高頻瓷介電容器和低頻瓷介電容器兩種。具有消得正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩電路中，作為回路電容器。低頻瓷介電容器用在對穩(wěn)定性和損耗要求不高的場合或工作頻率較低的回路中起旁路或隔直流作用，它易被脈沖電壓擊穿，故不能使用在脈沖電路中。高頻瓷介電容器適用于高頻電多層陶瓷電容器多層陶瓷電容器常見小缺陷的規(guī)避方法因其小尺寸、低等效串聯(lián)電IWESR)、低成本、高可靠性和高紋波電流能力，多層陶瓷(MLC)電容器在電源電子產(chǎn)品中變得極為普遍。一般而言，它們用在電解質(zhì)電容器leiu中，以增強系統(tǒng)性能。相比使用電解電容器鋁氧化絕緣材料時相對介電常數(shù)為10的電解質(zhì)，MLC電容器擁有高相對介電常數(shù)材料(2000-3000)的優(yōu)勢。這一差異很重要，因為電容直接與介電常數(shù)相關(guān)。在電解質(zhì)的正端，設(shè)置板間隔的氧化鋁厚度小于陶瓷材料，從而帶來更高的電容密度。溫度和DC偏壓變化時，陶瓷電容器介電常數(shù)不穩(wěn)定，因此我們需要在設(shè)計過程中理解它的這種特性。高介電常數(shù)陶瓷電容器被劃分為2類。圖1顯示了如何以3位數(shù)描述方法來對其分類，諸如：Z5U、X5R和X7R等。例如，Z5U電容器額定溫度值范圍為+10到+85oC，其變化范圍為+22/56%。再穩(wěn)定的電介質(zhì)也存在一定的溫度電容變化范圍。ptirmlLlnd圖1：2類電介質(zhì)使用3位數(shù)進(jìn)行分類。Z5U-■"zptirmlLlnd圖1：2類電介質(zhì)使用3位數(shù)進(jìn)行分類。Z5U-■"zEwn3p?r>turfr4 *yLwnpnf^unDXr-WX￡10%::源§理Gg妣fa±22%*8D%il-20%圖1：2類電介質(zhì)使用3位數(shù)進(jìn)行分類。注意觀察其容差！當(dāng)我們研究偏壓電容依賴度時，情況變得更加糟糕。圖2顯示了一個22uF、6.3伏、X5S電容器的偏壓依賴度。我們常常會把它用作一個3.3伏負(fù)載點(POL)穩(wěn)壓器的輸出電容器。3.3伏時電容降低25%，導(dǎo)致輸出紋波增加，從而對控制環(huán)路帶寬產(chǎn)生巨大影響。如果您曾經(jīng)在5伏輸出時使用這種電容器，則在溫度和偏壓之間，電容降低達(dá)60%之多，并且由于2：1環(huán)路帶寬增加，可能產(chǎn)生一個不穩(wěn)定的電源。許多陶瓷電容器廠商都沒有詳細(xì)說明這一問題。圖2：注意電容所施加偏壓變化而降低圖2：注意電容所施加偏壓變化而降低陶瓷電容器的第二個潛在缺陷是，它們具有相對較小的電容和低ESR。在頻域和時域中，這會帶來一些問題。如果它們被用作某個電源的輸入濾波電容器，則它們很容易隨輸入互連電感諧振，形成一個振蕩器。要想知道是否存在潛在問題，可將寄生互連電感估算為每英寸15nH，然后根據(jù)這兩篇文章介紹的方法把濾波輸出阻抗與電源輸入電阻進(jìn)行對比。第二個潛在問題存在于時域中，我們可在以太網(wǎng)電源(POE)等系統(tǒng)中看到它們的蹤影。在這些系統(tǒng)中，電源通過大互連電感連接至負(fù)載。負(fù)載通過一個開關(guān)實現(xiàn)開啟，并可能會使用陶瓷電容器構(gòu)建旁路。這種旁路電容器和互連電感可以形成一個高Q諧振電路。由于負(fù)載電壓振鈴可以高達(dá)電源電壓的兩倍，因此在負(fù)載下關(guān)閉開關(guān)會形成一個過電壓狀態(tài)。這會引起意外電路故障。例如，在POE中，負(fù)載組件的額定電壓變化可以高達(dá)電源額定電壓的兩倍。第三個潛在缺陷的原因是陶瓷電容器為壓電式。也就是說，當(dāng)電容器電壓變化時，其物理尺寸改變，從而產(chǎn)生可聽見的噪聲。例如，我們將這種電容器用作輸出濾波電容器時(存在大負(fù)載瞬態(tài)電流)，或者在“綠色”電源中，其在輕負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)入突發(fā)模式。這種問題的變通解決方案如下：■轉(zhuǎn)而使用更低介電常數(shù)的陶瓷材料，例如：COG等。?使用不同的電介質(zhì)，例如：薄膜等。?使用加鉛和表面貼裝技術(shù)(SMT)組件，可緊密貼合印制線路板(PWB)。?使用更小體積器件，降低電路板應(yīng)力。?使用更厚組件，降低施加電壓應(yīng)力和物理變形。SMT陶瓷電容器存在的另一個問題是，在PWB彎曲時，由于電容器和PWB之間存在的熱膨脹系數(shù)(TCE)錯配，它們的軟焊接頭往往會裂開。您可以采取一些預(yù)防措施來減少這種問題的發(fā)生：?封裝尺寸限制為1210。?使電容器遠(yuǎn)離高曲率地區(qū)，例如：拐角區(qū)等。?使電容器朝向電路板短方向。?使電路板安裝點遠(yuǎn)離邊角。?在所有裝配過程均注意可能出現(xiàn)的電路板彎曲?？傊绻⒁馄浯嬖诘囊恍┬∪秉c，則相比電解電容器，多層陶瓷電容器擁有低成本、高可靠性、長壽命和小尺寸等優(yōu)勢。它們具有非常寬的電容容差范圍，因此您需要對其溫度和偏壓變化范圍內(nèi)的性能進(jìn)行評估。它們均為壓電式，其意