-根據您之前的介紹,可以認為疊層陶瓷電容器在ESR、容值/尺寸、可靠性/壽命方面相當有優勢對吧。
的確,ESR、容值/尺寸、可靠性/壽命、甚至等效串聯電感ESL也非常低,電介質被膜的厚度不僅對可靠性有利,還有助于實現更高耐壓。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缺點總結表,也有一些課題。
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品。
-具體是怎樣的特性?
請看下面的靜電電容溫度特性圖和DC偏置特性圖。對于溫度特性,藍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。姑且不論低溫側的鋁電解電容器的容值下降,可以看出高溫側的疊層陶瓷電容器的容值下降比其他產品大。藍線的溫度特性是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,是經常被用于DC/DC轉換器的等級。而例如Y5V之類的低等級產品,支持-30℃~85℃,變化率是+22%/-82%。這種等級可能不適用于通常的DC/DC轉換器。
順便說一句,這里的電容器的溫度特性符號遵循EIA標準,在日本通常較多使用JIS,但世界范圍內以EIA為標準。請參考這份表格資料。
DC偏置特性如字面所示,是指施加DC電壓時的容值變化。這里也是紅色線與藍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,在遇到此類條件時需要注意。
-您介紹過疊層陶瓷電容器的ESR較低。由于DC/DC轉換器有紋波,ESR的頻率特性是怎么樣的呢?
這個也是看圖表更容易理解。左側圖表示表示相對于頻率的ESR與阻抗的變化。洋紅色線與寶藍色細線是疊層陶瓷電容器,其他是鉭電解電容器與導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,其他產品散漫分布,ESR也有非常大的差異。另外,下表為ESL與主要數值。
另一個圖表是紋波電流與溫度上升的曲線圖。理所當然地,ESR較低的疊層陶瓷電容器溫升較少。這對電容器的壽命影響很大,發熱量少是重要的要點。
-還有其他需要知道的疊層陶瓷電容器的特征嗎?
有一個。就是規格尺寸不同導致的寄生成分ESR與ESL存在差異。實際上有規格越小它們就變得越小的傾向。關于這點也請看圖表。這是尺寸從10μF的1005到3225的5種數據。應該看范圍以DC/DC轉換器為前提的話,頻率從數百KHz到最近高速的6MHz、其中好像也有宣稱10MHz產品,以藍色線大致劃分的范圍即可。
開關頻率的頻段中,規格較小的產品ESR較小。超過諧振點的電容成分成為電感成分即ESL后,3216和3225因規格的縱橫比關系發生了逆轉,但整體來看,還是有規格越小ESL就越小的傾向。
-通過您的介紹我明白了提到IC其電氣特性一般主要關注對象,而電容器即使容值和耐壓相同由于結構和材料的不同而具有固有的特性。
實際上這是相當重要的要點。電容器雖然是簡單的部件,選型時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等,有時會成為問題的主要原因。例如,在DC/DC轉換器的應用例中,有時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,這當中是有原因的,僅根據容值和耐壓相同而任意更換為不同種類的產品,有可能導致不能正常工作。
審核編輯黃宇
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陶瓷電容器
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