MLCC選型指導(dǎo)
MLCC雖然是比較簡單的,但是,也是失效率相對較高的一種器件。失效率高,一方面是MLCC結(jié)構(gòu)固有的可靠性問題,另外還有選型問題以及應(yīng)用問題。
由于電容算是“簡單”的器件,所以有的設(shè)計工程師由于不夠重視,從而對MLCC的獨有特性不了解。在理想化的情況下,電容選型時,主要考慮容量及耐壓兩個參數(shù)就夠了。但是對于MLCC,僅僅考慮這兩個參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
MLCC不同材質(zhì)對性能的影響
使用MLCC,不能不了解MLCC的不同材質(zhì)和這些材質(zhì)對應(yīng)的性能。MLCC的材質(zhì)有很多種,每種材質(zhì)都有自身的獨特性能特點。不了解這些,所選用的電容 就很有可能滿足不了電路要求。舉例來說,MLCC常見的有C0G(也稱NP0)材質(zhì),X7R材質(zhì),Y5V材質(zhì)。C0G的工作溫度范圍和溫度系數(shù)最好,在 -55°C至+125°C的工作溫度范圍內(nèi)時溫度系數(shù)為0 ±30ppm/°C。X7R次之,在-55°C至+125°C的工作溫度范圍內(nèi)時容量變化為±15%。Y5V的工作溫度僅為-30°C至+85°C,在這 個工作溫度范圍內(nèi)時其容量變化可達(dá)-22%至+82%。當(dāng)然,C0G、X7R、Y5V的成本也是依次減低的。在選型時,如果對工作溫度和溫度系數(shù)要求很 低,可以考慮用Y5V的,但是一般情況下要用X7R的,要求更高時必須選擇COG的。一般情況下,MLCC廠家都設(shè)計成使X7R、Y5V材質(zhì)的電容在常溫 附近的容量最大,但是隨著溫度上升或下降,其容量都會下降。
僅僅了解上面知識的還不夠。由于C0G、X7R、Y5V的介質(zhì)的介電常數(shù)是依次減少的,所以,同樣的尺寸和耐壓下,能夠做出來的最大容量也是依次減少的。 有的沒經(jīng)驗的工程師,以為想要什么容量都有,選型時就會犯錯誤,選了不存在的規(guī)格。比如想用0603/C0G/25V/3300pF的電容,但是0603 /C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。其實只要仔細(xì)看了廠家的選型手冊,就不會犯這樣的錯誤。另外,對于入門不久的設(shè)計工程師,對元件規(guī)格 的數(shù)序(E12、E24等)沒概念,會給出0。5uF之類的不存在的規(guī)格出來。即使是有經(jīng)驗的工程師,對于規(guī)格的壓縮也沒概念。比如說,在濾波電路上,原 來有人用到了3.3uF的電容,他的電路也能用3。3uF的電容,但他有可能偏偏選了一個沒人用過的4.7uF或2.2uF的電容規(guī)格。不看廠家選型手冊 選型的人,還會犯下面這種錯誤,比如選了一個0603/X7R/470pF/16V的電容,而事實上一般廠家0603/X7R/470pF的電容只生產(chǎn) 50V及其以上的電壓而不生產(chǎn)16V之類的電壓了。
注意片狀電容的封裝有兩種表示方法,一種是英制表示法,一種是公制表示法。美國的廠家用英制的,日本廠家基本上都用公制的,而國產(chǎn)的廠家有用英制的也有用 公制的。一個公司所用到的電容封裝,只能統(tǒng)一用一種制式來表示,不能這個工程師用英制那個工程師用公制。否則會搞混亂。極端的情況下,還會弄錯。比如說, 英制的有0603的封裝,公制的也有0603的封裝,但是兩者實際上是完全不同的尺寸的。英制的0603封裝對應(yīng)公制的是1608,而公制的0603封裝 對應(yīng)英制的卻是0201!其實英制封裝的數(shù)字大約乘以2.5(前2位后2位分開乘)就成為了公制封裝規(guī)格?,F(xiàn)在流行的是用英制的封裝表達(dá)法。比如我們常說 的0402封裝就是英制的表達(dá)法,其對應(yīng)的公制封裝為1005(1.0*0.5mm)。
設(shè)計工程師除了要了解MLCC的溫度性能外,還應(yīng)該了解更多的性能。比如Y5V介質(zhì)的電容,雖然容量很大,但是,這種鐵電陶瓷有一個缺點,在就是其靜態(tài)容 量隨其直流偏置工作電壓的增大而減少,最大甚至?xí)陆?0%。比如一個Y5V/50V/10uF的電容,在50V的直流電壓下,其容量可能只有3uF!當(dāng) 然,不同的廠家的特性有差異,有的下降可能沒這么嚴(yán)重。如果你一定要用Y5V的電容,除了要知道其容量隨溫度的變化曲線圖外,還必須向廠家索取其容量隨直 流偏置電壓變化的曲線圖(甚至是要容量溫度直流偏置綜合圖)。使用Y5V電容要有足夠的電壓降額。X7R的容量隨其直流偏置工作電壓的增大也減少,不過沒 有Y5V的那么明顯。同時,MLCC尺寸越小,這種效應(yīng)就越明顯。