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              解決MLCC電容常見的5大問題

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              解決MLCC電容常見的5大問題

              2021-10-29 14:36:35

              多層陶瓷電容在開發板上應該常用的器件了。雖然只是一個小小的無源器件,在使用過程中,也會常常出現問題。


              5道MLCC常見的問題:MLCC的特性、高介電常數型與溫度補償型兩種電容的區別、低溫環境中使用多層陶瓷電容器是否存在問題、為何會產生嘯叫

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              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。

              先說溫度特性:

              陶瓷電容器分為溫度補償型與高誘電型。由于各種溫度條件下的靜電容量變化情況各不相同,因此需要根據電容的特點來確定其用途。像日本所采用的JIS規格、歐洲所采用的EIA規格均做出了詳細的分類:

              (1)溫度補償型的電容: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。當線圈與電容器被結合使用時,線圈的電感會隨著溫度的上升而增加,這時則可以利用負溫度系數電容器來進行修正。


              (2)高誘電型的電容:是一種采用了介電常數較高材料的電容器,具有靜電容量較高的特點。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,因此當用于濾波器等信號電路中時需要十分注意。

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              再來看看低ESR、低ESL特性:

              實際的電容器,他不是一個干凈的電容,還存在ESR(等效串聯電阻)和ESL(等效串聯電感)。

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              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,這對于去藕來說非常有效,并能夠發揮高性能的濾波能力。


              二,高介電常數型(X5R/B、X7R/R特性等)與溫度補償型(CH、C0G特性等)的特征和用途有哪些區別?


              從這張表格里,可以清楚的對比這兩種MLCC的區別。(讀表格內容)

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              三,在低于溫度范圍、使用溫度范圍的低溫環境中使用多層陶瓷電容器是否存在問題?


              低于溫度范圍的低溫環境中使用MLCC時,需要擔心的是"靜電容量的變化率"、"可靠性"、"耐溫周期"這三個問題。


              關于靜電容量的變化率,例如X5R特性產品的溫度范圍是在-55~85°C,在這個溫度范圍內,靜電容量變化率規定為"±15%",如果說超過溫度范圍則無法滿足其靜電容量變化率規定。


              關于可靠性,由于陶瓷電容具有溫度加速特性,會有嚴格控制高溫這一傾向。那么在低于溫度范圍進行使用時并不會降低產品的可靠性,但注意在使用時,電容表面不能結露。


              此外,溫度范圍擴大會使耐熱周期降低,因此要避免在超高溫度與較低溫度間往復變化的溫度環境中使用。


              四,為什么無法得到與標稱靜電容量相同的值


              使用LCR測量儀對高誘電率型陶瓷電容器進行測量時,有時無法得到與標稱靜電容量相同的值。前面我們說過高誘電率型陶瓷電容器的靜電容量,會隨著溫度、電壓、頻率及時間的變化而發生變化,因此,為了得到標稱靜電容量,需要按照表格中:1. 日本工業標準 JIS C 5101-1-1998年靜電容量(4.7項)中規定的測量條件實施測量。

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              大家記住,雖然陶瓷電容器具有體積小、低阻抗、無極性等特點,但同時也有其缺點,即其靜電容量會隨著溫度、電壓(DC、AC)、頻率以及時間的變化而發生變化。

              測量靜電容量時,需要按照規定的測量條件實施測量。此外,在設計電路時,使用前需充分考慮到相應的使用環境條件下的陶瓷電容器的特性。


              五,陶瓷電容器為何會產生嘯叫現象


              這個也是很常見的問題了,由于具有強介電性的陶瓷的電致效應,在施加交流電壓時,獨石陶瓷電容器貼片會發生疊層方向伸縮。因此電路板也會平行方向伸縮,而因電路板的振動而產生了噪聲。雖然貼片及電路板的振幅僅為1pm~1nm左右,但發出的聲響卻十分大。


              其實幾乎無法聽到電容器本身發出的噪聲,但將電容安裝于電路板后振動會隨之增強,振幅的周期也達到了人耳能夠聽到的頻率帶(20Hz~20kHz),所以聲音可通過人耳進行識別。例如可聽到"ji----"、"ki----""pi----"等聲響。



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