并非所有的電容都是一樣的。有些是極化的,有些是超穩(wěn)定的,還有一些具有低介電吸收或高體積效率,這都取決于制造技術(shù)中使用的材料和其他物理特性。多層陶瓷電容器(MLCC)根據(jù)電介質(zhì)使用的材料分為不同的類型或等級。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
這些電容有一個參數(shù)特別容易被忽略,但在設(shè)計中選擇器件時需要考慮;這就是“DC偏置特性”,也就是在端子間施加DC電壓時電容的變化。顯然,電源旁路應(yīng)用會在DC電壓上放置電容。電荷泵本身在其電容上也有DC電壓。用于在電荷泵中傳輸電荷的“快速電容器”以及輸入和輸出電容器需要處理DC電壓偏置,因此也容易受到這種現(xiàn)象的影響。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
1類和2類
目前使用的MLCCs的兩種主要類型是1類(溫度補(bǔ)償)和2類(高介電常數(shù)),但也有其他不太常見和過時的類型。
1類(或I類)電容器使用二氧化鈦(TiO2)作為電介質(zhì)材料。2類(或II類)電容器使用鈦酸鋇(BaTiO3)和添加劑。1級MLCCs的電容值較低,比2級電容更穩(wěn)定。1類通常用于穩(wěn)定性是主要考慮因素的應(yīng)用中,例如調(diào)諧電路。如果電容的EIA溫度特性以C、H、L、M、N或P開頭(如C0G),則屬于1級MLCC。2級MLCC電容器具有更高的容積效率和其他1級MLCC電容器所沒有的獨特特性。如果EIA溫度特性以X、Y或Z開頭(如X7R),則屬于2級MLCC。
對于MLCC用于交流耦合或電容上幾乎沒有DC電壓的應(yīng)用,這種DC偏置效應(yīng)不是一個因素。由于2類MLCC電容具有許多吸引人的特性,如低泄漏、高紋波電流容量和小物理尺寸,因此它們是電荷泵的首選,盡管這些特性并不理想。正是在這些產(chǎn)品中使用MLCC電容時,這個經(jīng)常被忽略的參數(shù)變得明顯起來,因為電容的真實電容會直接影響電荷泵的性能。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
DC偏壓靈敏度
DC偏置現(xiàn)象是所有2類(也稱為2類)陶瓷電容器的特征。所有制造商使用相似的材料,具有相似的性能,但這可能會有所不同。根據(jù)具體應(yīng)用,需要仔細(xì)選擇設(shè)計中使用的電容。額定電壓、外殼尺寸、溫度特性(Z5U、X7R等。),最終產(chǎn)品的物理尺寸限制和輸出功率水平都會影響對給定應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計的選擇。
在各種尺寸和額定電壓下,與較高電容值相比,電容值和額定電壓較低的電容器受DC偏置的影響較小。大多數(shù)使用24-48 V輸入電壓的應(yīng)用會受到電容DC偏置性能的嚴(yán)重影響。這在圖1和圖2中針對兩個相對高電容和額定電壓的器件進(jìn)行了說明。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。

圖1:22 uF X5R、35 V 1210電容的DC偏置效應(yīng)示例

圖2:10 uF X5R、50 V 1210電容的DC偏置示例
隨著額定電壓和/或電容值的增加,電容器上的DC偏置效應(yīng)變得更加明顯。隨著機(jī)箱尺寸變小,這種影響也變得更加明顯。電源應(yīng)用的最佳電容高度依賴于需要提供的電流。雖然紋波電壓有所改善,但更大的電容不會使性能在某個值以上顯著提高。以下信息說明了設(shè)計中選擇電容時的權(quán)衡。
不幸的是,電容數(shù)據(jù)手冊中并不總是公布DC偏置性能,因此通常需要做一些研究來獲得性能數(shù)據(jù)。沒有DC偏置數(shù)據(jù)的電容應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格測試,以確保性能合格。此外,將新電容替換到現(xiàn)有設(shè)計中時要小心。需要驗證性能,以確保設(shè)計仍按要求工作。改變供應(yīng)商或溫度特性,例如從Z5U到X7R,會顯著改變DC偏置性能。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
MLCC額定電壓與電容的關(guān)系
使用額定電壓高于所需電壓的電容器,可以通過保持較高的額定電容百分比來抵消電容降低的影響。電容額定值通常是在僅施加小DC電壓的情況下指定和測量的,因此在額定最大DC電壓下,實際電容通常會小得多。通常選擇的電容器在額定值和施加電壓之間有一定的電壓裕量,但在以下情況下,為了說明這一點,忽略這一點。
例如,在25伏DC下工作的4.7 uF 25 V,0805,X5R電容器實際上約為其額定值的15%或0.705 uF。一個4.7 uF 50 V、1210 X5R的電容器在25伏DC下大約是其額定值的50%或2.35 uF。一個4.7 uF 100 V、1210 X5R的電容器將是其額定值的70%或3.3 uF。使用較高額定電壓的替代方法是并聯(lián)使用較低額定電壓的電容,在某些情況下,當(dāng)較高額定電壓的器件不可用或過于昂貴時,這可能是一個很好的折衷方案。
圖1顯示了一個22 uF、35 V 1210電容的DC偏置電容示例(35 V是1210外殼尺寸中可用的最高電壓22 uF電容)。在25 V時,它損失了約80%的額定電容,因此實際電容約為4.4 uF。圖2顯示了10 uF、50 V、1210電容的性能。在25 V時,其電容損失略高于初始電容的60 %,因此略低于4 uF。因此,盡管10 uF/50 V電容的額定電容不到一半,但在25 V時,它幾乎與22 uF/35 V電容的電容相同。但是,22 uF電容的成本也幾乎是10 uF電容的兩倍,因此就成本與電容的關(guān)系而言,10 uF 50 V更具成本效益。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
采用MLCCs時,外殼尺寸與電容的關(guān)系
在電容中,物理尺寸很重要,因為較小的外殼尺寸也會影響DC偏置電容的降低。再看一下4.7 uF、50 V 1210電容作為參考,在25 V下工作的4.7 uF、50 V 0805電容的電容降至0.47 uF,不到1210外殼尺寸電容的四分之一。當(dāng)外殼尺寸減小時,這是DC偏置效應(yīng)對電容的典型影響。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。
MLCC電容值與外殼尺寸的關(guān)系
最后,對于給定的外殼尺寸和額定電壓,電容值也會有所不同。與之前的4.7 uF 50 V 0805降至0.47 uF相比,在25 V下使用的1 uF 50 V 0805電容器將僅為0.43 uF,因此1 uF略低于額定值的一半,而4.7 uF約為額定值的十分之一。因此,對于給定的外殼尺寸,隨著額定電容的增加,真實電容會受到非常明顯的影響。電容器檢測,如何檢測電容的好壞,如何檢測電容,電容如何檢測好壞,怎樣檢測電容,怎樣檢測電容器的好壞。