多層陶瓷電容在開(kāi)發(fā)板上應(yīng)該常用的器件了。雖然只是一個(gè)小小的無(wú)源器件,在使用過(guò)程中,也會(huì)常常出現(xiàn)問(wèn)題。
5道MLCC常見(jiàn)的問(wèn)題:MLCC的特性、高介電常數(shù)型與溫度補(bǔ)償型兩種電容的區(qū)別、低溫環(huán)境中使用多層陶瓷電容器是否存在問(wèn)題、為何會(huì)產(chǎn)生嘯叫
一 ,多層陶瓷電容器具備何種特性?
MLCC的兩大特性是:具備靜電容量隨溫度變化而變化的溫度特性,及較好的高頻特性即低ESL、低ESR。
先說(shuō)溫度特性:
陶瓷電容器分為溫度補(bǔ)償型與高誘電型。由于各種溫度條件下的靜電容量變化情況各不相同,因此需要根據(jù)電容的特點(diǎn)來(lái)確定其用途。像日本所采用的JIS規(guī)格、歐洲所采用的EIA規(guī)格均做出了詳細(xì)的分類:
(1)溫度補(bǔ)償型的電容:溫度變化所造成的靜電容量變化率較小,主要用于濾波、高頻電路的耦合。當(dāng)線圈與電容器被結(jié)合使用時(shí),線圈的電感會(huì)隨著溫度的上升而增加,這時(shí)則可以利用負(fù)溫度系數(shù)電容器來(lái)進(jìn)行修正。
(2)高誘電型的電容:是一種采用了介電常數(shù)較高材料的電容器,具有靜電容量較高的特點(diǎn)。主要作為電源電路的去耦電容器或平滑電路使用。與溫度補(bǔ)償型電容器相比,由于溫度能夠造成的靜電容量變化較大,因此當(dāng)用于濾波器等信號(hào)電路中時(shí)需要十分注意。
再來(lái)看看低ESR、低ESL特性:
實(shí)際的電容器,他不是一個(gè)干凈的電容,還存在ESR(等效串聯(lián)電阻)和ESL(等效串聯(lián)電感)。
與其他種類的電容器相比,MLCC具有良好的高頻特性,具備能夠減小電阻及殘余電感的構(gòu)造,因此在高頻條件下也能保證電容器的工作。像鋁電解電容器及鉭電解電容器的ESR較高,因此阻抗也就較高。但陶瓷電容器卻是頻率越高則阻抗越低,這對(duì)于去藕來(lái)說(shuō)非常有效,并能夠發(fā)揮高性能的濾波能力。
二,高介電常數(shù)型(X5R/B、X7R/R特性等)與溫度補(bǔ)償型(CH、C0G特性等)的特征和用途有哪些區(qū)別?
從這張表格里,可以清楚的對(duì)比這兩種MLCC的區(qū)別。(讀表格內(nèi)容)
三,在低于溫度范圍、使用溫度范圍的低溫環(huán)境中使用多層陶瓷電容器是否存在問(wèn)題?
低于溫度范圍的低溫環(huán)境中使用MLCC時(shí),需要擔(dān)心的是"靜電容量的變化率"、"可靠性"、"耐溫周期"這三個(gè)問(wèn)題。
關(guān)于靜電容量的變化率,例如X5R特性產(chǎn)品的溫度范圍是在-55~85°C,在這個(gè)溫度范圍內(nèi),靜電容量變化率規(guī)定為"±15%",如果說(shuō)超過(guò)溫度范圍則無(wú)法滿足其靜電容量變化率規(guī)定。
關(guān)于可靠性,由于陶瓷電容具有溫度加速特性,會(huì)有嚴(yán)格控制高溫這一傾向。那么在低于溫度范圍進(jìn)行使用時(shí)并不會(huì)降低產(chǎn)品的可靠性,但注意在使用時(shí),電容表面不能結(jié)露。
此外,溫度范圍擴(kuò)大會(huì)使耐熱周期降低,因此要避免在超高溫度與較低溫度間往復(fù)變化的溫度環(huán)境中使用。
四,為什么無(wú)法得到與標(biāo)稱靜電容量相同的值
使用LCR測(cè)量?jī)x對(duì)高誘電率型陶瓷電容器進(jìn)行測(cè)量時(shí),有時(shí)無(wú)法得到與標(biāo)稱靜電容量相同的值。前面我們說(shuō)過(guò)高誘電率型陶瓷電容器的靜電容量,會(huì)隨著溫度、電壓、頻率及時(shí)間的變化而發(fā)生變化,因此,為了得到標(biāo)稱靜電容量,需要按照表格中:1. 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JIS C 5101-1-1998年靜電容量(4.7項(xiàng))中規(guī)定的測(cè)量條件實(shí)施測(cè)量。
大家記住,雖然陶瓷電容器具有體積小、低阻抗、無(wú)極性等特點(diǎn),但同時(shí)也有其缺點(diǎn),即其靜電容量會(huì)隨著溫度、電壓(DC、AC)、頻率以及時(shí)間的變化而發(fā)生變化。
測(cè)量靜電容量時(shí),需要按照規(guī)定的測(cè)量條件實(shí)施測(cè)量。此外,在設(shè)計(jì)電路時(shí),使用前需充分考慮到相應(yīng)的使用環(huán)境條件下的陶瓷電容器的特性。
五,陶瓷電容器為何會(huì)產(chǎn)生嘯叫現(xiàn)象
這個(gè)也是很常見(jiàn)的問(wèn)題了,由于具有強(qiáng)介電性的陶瓷的電致效應(yīng),在施加交流電壓時(shí),獨(dú)石陶瓷電容器貼片會(huì)發(fā)生疊層方向伸縮。因此電路板也會(huì)平行方向伸縮,而因電路板的振動(dòng)而產(chǎn)生了噪聲。雖然貼片及電路板的振幅僅為1pm~1nm左右,但發(fā)出的聲響卻十分大。
其實(shí)幾乎無(wú)法聽(tīng)到電容器本身發(fā)出的噪聲,但將電容安裝于電路板后振動(dòng)會(huì)隨之增強(qiáng),振幅的周期也達(dá)到了人耳能夠聽(tīng)到的頻率帶(20Hz~20kHz),所以聲音可通過(guò)人耳進(jìn)行識(shí)別。例如可聽(tīng)到"ji----"、"ki----""pi----"等聲響。
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