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MLCC選擇不要盲目


小型化一直是MLCC產品熱門的發展趨勢。但縮小尺寸并非易事,特別是需要考慮到許多臨界條件。雖然數字工具可以為用戶提供很多的協助,但如果用戶完全依賴這些工具,住往會忽略一些關鍵的技術問題。

多層陶瓷片式電容器(MLCC)的體積很小,有利于實現小型化。然而,考慮ESD保護、EM干擾和熱管理等因素,以及與這些因素相關的典型特性和漂移,也是很重要的。雖然越來越多的開發人員使用數字工具來簡化選擇元器件的過程,但仍然需要考慮到上述各個方面,才能夠快速實現設計目標并避免不必要的重復設計。

建議用戶在縮小尺寸時,不要簡單地沿用MLCC的現值組合,尤其是在電容(C值)和電壓方面,而是要根據應用的實際需求甚至單個元器件的功能來做出決定。理想情況下,應當考慮供應商的優選型款。除了C值和電壓外,其他的重要數值還包括阻抗和等效串聯電阻(ESR)。特別是對于高壓電容器件,即C值以μF為單位的MLCC產品,其直流偏置效應也是需要考慮的重要因素。直流偏置是基于施加的直流電壓而導致電容降低的效應。在額定電壓下,電容有可能下降到標稱值的20%左右,具體數值取決于元器件,因此在操作期間必須注意ui小C值。

影響直流偏置性能的另一個因素是工作溫度,對于標稱值較高的較小結構MLCC電容,直流偏置的剩余電容和溫度遠遠高于標稱值較低的較大結構MLCC電容。在針對標C值MLCC進行分級時,開發人員應根據基本指導數值進行選擇,這表示,在理想情況下應僅使用具有標準容差的優選數值。事實上,用戶已經不用再關注Z5U和Y5V陶瓷類型電容了,因為這類器件逐漸停產。

除了直流偏置問題外,二類陶瓷電容器(如 X7R 和 X5R)還需要考慮溫度漂移和老化問題。例如:示X5R MLCC在–55°C至+85°C的溫度范圍內具有±15%的可預測溫度漂移。

老化現象會導致MLCC的電容值隨著時間的推移而損失,在每個對數尺度差距下的損失大約在1%到6%之間,這意味著我們可以按此估算1小時后、10小時后、100小時后的電容數值損失,依此類推。因此,MLCC的C值越高且內層越薄,MLCC就越容易老化。也就是說,與直流偏置和溫度漂移的影響相比,老化基本上是可以忽略不計的因素,盡管它在測量用于容差測試的C值時發揮關鍵作用。

與生物的老化不同,MLCC器件的老化是可逆轉的。適當的加熱處理可以逆轉老化效應。為了實現去老化,MLCC元器件通常會放置在+150°C溫度下1小時,然后靜置24小時。電焊操作也可以去老化。從整體來看各種C值漂移,很明顯應該提倡使用標稱容差范圍為±10%的二類電容器, 而不是標準容差范圍為±5%的,即使一些供應商仍然提供和交付標準容差范圍為±5%的電容產品。這會引起對于是否遵守容差范圍的無意義辯論。在測量過程中,用戶經常無法滿足有關測量設備和測量條件的要求。例如測量電壓(通常定義為1.0 V的有效值)在測量過程中出現下降,從而導致顯示的電容值過低。 

指定電壓通常是直流電壓。如果該數值為交流電壓則會標明,例如“250 V AC”。供應商通常會在其詳細數據表或規格/應用信息中提供其他的詳細信息,例如與紋波電流或峰峰值相關的信息。需要注意的是,具有相同C 值但介電強度更高的MLCC往往具有更厚的內層,從而減弱了直流偏置效應。

也就是說,一些供應商繼續為目前支持50 V電壓的電容器提供較低電壓規格。 在這兩種情況中,規格超過電壓要求都不是問題,例如,對于16V電壓要求,可以使用指定規范電壓為25 V或50 V的MLCC電容器。

除了此處考慮的基本參數外,在選擇MLCC元器件時還有許多其他方面的因素,例如,取決于應用和使用領域的所需質量水平或特性。此類特性可能包括汽車等級要求(通常符合AEC-Q200標準)。
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