MLCC - 我可以在极低电压情况下使用高压额定电容吗?

电器工程 电容器 表面贴装 陶瓷制品 毫升
2022-01-05 00:43:50

为什么我不能在低压场景中使用高压多层陶瓷电容器有什么重要原因?例如用于 3.3V DC 应用的 50V 或 100V 额定 MLCC?

我的眼睛不好,在焊接 1206 或更小的封装时遇到了麻烦,而更高等级的电容总是有更大(更容易焊接)的封装。由于 PCB 布局,我不能到处使用 THT/DIP 组件。

根据Maxim 的这篇笔记,似乎电容在较低电压下总是更稳定。但是ESR、漏电等呢?会不会有什么问题?

注意:我的典型场景主要是去耦上限 - 使用 OS CON 为 SMPS 供电。无论如何,我仍然很难为 XTAL 找到大的 SMT 15pF 电容...... :(

2个回答

使用额定电压比您要求的高得多的电容器没有危险,这样做也不会造成任何性能损失。事实上恰恰相反。

当然,如果电容器上有直流偏置(例如去耦),则您希望额定电压远高于直流偏置,否则您需要选择电容额定值高于所需的电容器。这是因为 MLCC 的电容在施加直流偏置时会显着下降。

大多数 MLCC 在其额定电压下都不会接近其额定电容。对于 X5R 电介质,通常当您达到额定电压的一半时,电容已经下降到低于额定值的一半。X7R 电介质的性能稍好一些——当您达到额定电压的一半时,您可能仍会保留 70% 的额定电容,但即使这些电容也会下降。

大多数制造商不提供此数据,但包括 TDK 和 Murata 在内的一些制造商确实提供了这些测试结果,并且您几乎可以期望相同的趋势适用于其他制造商,因为技术实际上是相同的。

举个简单的例子,这个是采用 0805 封装的沼泽标准 10uF 10V X7R MLCC。在其额定 10V 直流偏置下,实际电容仅为 4uF。使用 5V 偏置时,它的表现会稍好一些,达到 7.5uF。事实上,您必须低于 2V 偏置(额定电压的 1/5)才能实际达到 10uF 电容额定值。如下图所示。

电容与电压偏置

这就是为什么您通常希望 X7R 的额定电压大于所需直流电压的 2 倍的原因。对于 X5R,您可能希望大于 4 倍所需的直流电压。越高越好。

使用较大评级的唯一缺点是通常需要更大的尺寸。然而,对于低电容值(低于 100nF),这并不是什么大问题,而且您可以很容易地在小封装中找到高电压额定值。对于非常低的电容(低于 1nF),无论如何,您可能很难找到具有低额定电压的电容。

如果您能找到仅适用于低电压的低值电容器,那会让我大吃一惊。典型的 SMD 陶瓷电容器的额定电压约为 50V。

高值陶瓷电容器通常具有较低的额定电压,但这是因为它们对电压敏感 - 特定部件可能能够在更高的电压下工作,但不会达到高于额定电压的指定电容。

较大的零件具有较高的电感,因此它们在高频下不如较小的零件好。

我在快速检查中发现,即使是价值很小的部件 (12pF) 也有 1206 尺寸可供选择。

您可以使用较大尺寸的部件,但如果您使用高频部件,或者部件的自谐振频率很重要的部件,那么如果您坚持使用较大的部件,则需要格外小心。

对于典型的业余爱好的去耦用途,这无关紧要。