为什么电容器以不平衡的公差出售?

电器工程 电容器
2022-01-31 17:59:18

短版:一些电容器(可能还有其他一些组件)以不平衡/不对称公差出售。为什么?

解释:

许多陶瓷电容器都标有例如 +80% -20% 容差或类似不平衡的东西。

例如,假设我有一个(诚然人为设计的)值为 17pF 且容差为 +80%、-20% 的电容器。

(请忽略滥用有效数字。)

  • 最大值:17pF * (1 + 80%) = 17pF * 1.8 ≈ 30.6pF
  • 最小值:17pF * (1 - 20%) = 17pF * 0.8 ≈ 13.6pF
  • 平均值:(30.6pF + 13.6pF) / 2 ≈ 22.1pF
  • 公差高于平均值:(30.6pF - 22.1pF)/22.1pF ≈ +38.5%
  • 公差低于平均值:(13.6pF - 22.1pF)/22.1pF ≈ -38.5%

公平地说,这个所谓的“17pF”电容器实际上与容差为 ±40% 的 22pF 电容器相同。

通过类似的过程,10000pF +80% -20% 的电容器(目录中的实际值,并非人为)应该与 13000pF 相同,约为 ±40%。

所以,如果我说我想要一个给定值的组件,为什么我要卖的东西更有可能超过这个值而不是低于这个值?这种不平衡对任何人都有用吗?

3个回答

与电阻器不同,电阻器的价格基本上与电阻无关,极值时仅占市场份额不到 0.01%,大多数类型的电容器的成本与电容密切相关——制造大电容的成本高于小电容一。此外,电容器通常在以下情况下使用:大于指定的电容可能比指定的更好,达到一定限制,但更大的电容可能不值得更高的价格。

假设设计人员确定设备至少需要 8uF 才能在特定情况下正常工作,但任何高达 20uF 的设备都可以正常工作。一些制造商可以在其目标的 +/-20% 范围内生产设备;其他制造商能够实现其目标的 +/-33%。如果公布的公差是对称的,则必须指定零件可以是 10uF+/-20% 或 12uF+/-33%——有点尴尬。但是,如果按照惯例,制造商使用 -20% 作为下公差并根据需要调整上公差,则可以直接比较和替换具有不同公差的零件,而不会影响电路运行。

您通常会看到名称中带有 Y 的陶瓷的 -20% +80% 容差。这些陶瓷具有良好的能量密度,但“草率”在于最终电容随温度、施加电压而变化,并且具有显着的制造变化。

这些类型的电容器在大批量应用中很有意义,因为它们的制造成本比其他陶瓷电容器和更严格的公差要便宜一些。它们的主要用途是用于电源的旁路电容和二次滤波。在这些应用中,电路可能依赖于一些最小电容,但更多的电容不会引起任何问题。制造商知道这一点,因此更多地指定这些电容器的保证最小值与最可能的中心值相对。

除非你有一个大批量的应用,Y 型陶瓷的小额额外节省会有所作为,否则我会远离它们。

对于公差,额定值是标称值的允许变化。正如 Supercat 指出的那样,如果它在负面方面变化不大,这通常会更有用,因为对于许多应用(例如大容量电容),您通常不介意电容是否显着增加,但显着减少可能会导致问题.

为了对比温度系数的容差,请注意 EIA 容差等级 Z 为 -20%、+80%。这与 +22%、-82% 的 V 温度系数额定值相反。

对于温度系数:

我认为公差给出的数字-20%,+ 80%是指在额定温度范围内电容的最大变化
如果我们查看典型的 Y5V 电介质(来自 Vishays 数据表之一),您会看到曲线在 25 dec C(通常是标记值的来源)附近不对称,其额定值为 +20、-70。

Y5V温度曲线

这是铝电解的另一个图表,具有不同的(但仍然是不对称曲线 - 可能额定 +10,-20):

电解温度耐受性

似乎公差代码是所测试的实际公差将“适合”的任何内容(即最大允许变化),因此例如 +20、-70 可能会被赋予 V 代码(+22、-82),因为它是有保证的处于此等级之内(因此为 Y5V)

上限温度代码