MLCC是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(端电极),从而形成一个类似独石的结构体,它在电路中的主要功能是用作旁路、去耦、滤波和储能。它 从表面上看似乎很简单,但若没有充分了解其构造和原理,在选用MLCC时很可能会困难或错误,从而造成不必要损失。接下来带大家一起了解一下选用MLCC的一些注意细节。
图1 MLCC选型攻略
第一,看性能参数
首先,在选用MLCC时,要根据自己的实际使用要求来选取合适的电容容量。在看电容容量时,也不能忽视MLCC的允许容量误差。 因为在MLCC的应用过程中,对精密性的要求较高,所以,一般允许误差应选用较小的。
图2 电容容量常用的误差等级
同时,在选择容量时还要考虑MLCC的直流偏压特性,因为在直流电路中,随着电压的升高,电容的容量会呈现降低的趋势。但直流偏压特性多出现在高介电系数型MLCC上,在温度补偿型MLCC上几乎不会出现。
图 3 MLCC的直流偏压特性
MLCC的耐压性能也不容忽视。工作电压不能超过其耐压值,否出容易出现击穿等电容损坏现象。 结构、介质、容量相同的MLCC,耐压越大,体积也会越大。
通常在选用MLCC的时候,主要考虑容量及耐压两个参数,但是实际上只考虑这两个元素是远远不够的,还需要考虑MLCC的介质材料、尺寸、温度系数等参数。
第二、看材质类型和温度系数
MLCC的材质类型有很多,每种材质对应的性能也不一样。一般而言, 材料的介质常数(K值)越高,电容的稳定性、可靠性和耐用性就越差。 MLCC最常用的介质材料主要是以下三类:NPO或COG、X7R或X5R、Y5V或Z5U。
图4 不同MLCC介质材料的特性对比
如上表所示,介质材料与MLCC的温度系数表格反映了介质材料和多层陶瓷电容器(MLCC)的温度系数之间的紧密关系。温度系数是在一定温度范围内,电容每变化1℃相对变化量的比例。在MLCC中,温度系数较小通常被认为是更理想的。
高频电容器,通常采用NPO(COG)介质 ,具有极高的稳定性和较小的温度系数。在高频电子线路(如震荡电路和计时电路)中起着非常重要的作用。这种电容器的温度特性和电容量非常稳定,几乎不会受到温度和电压的变化而改变。其容量精度通常为±5%,但在容量小于10pF时,有三种更高精度可以选择:B级(±0.1pF)、C级(±0.25pF)和D级(±0.5pF)。 但是这种电容器的售价较高,而且容量也比较小。
以X7R、X5R为介质的中频电容器 。这种中频电容器稳定性一般,温度系数中等,其温度系数为±15%, 电容量相对稳定。它非常适用于各种旁路、耦合、滤波电路等 ,容量精度主要为K级(±10%)。在特殊情况下,可以提供J级(±5%)精度的产品。
以Y5V、Z5U为介质的低频电容器 温度系数较大,稳定性较差,使其电容量受电压、温度影响较大,一般只适用于滤波电路中。其容量精度主要为Z级(-20%~+80%),也可选择±20精度的产品。然而, 这类MLCC容量大且价格低,可以用来代替低容铝电解电容。
选择电容器时,如果对工作温度和温度系数的要求较低,可以考虑使用Y5V或Z5U类型的电容器。 但是,一般情况下应该使用X7R类型的电容器 。 如果对温度稳定性以及容量精度等要求更高,那么应该选择COG或NPO类型的电容器 。通常,MLCC厂家会在设计X7R、Y5V材质的电容器时,使其在常温附近的容量达到最大值,然而,随着温度的变化,其容量也会随之变化。
第三,看尺寸
MLCC的尺寸是用一组数字来表示,例如0402、0603。表示方法有两种,一种是英制表示法,一种是公制表示法。美国的厂家用英制,日本厂家基本上都用公制的,而国内厂家有用英制表示的也有用公制表示的,所以要特别注意规格表中标号对照尺寸的单位是英寸还是毫米。
图5 MLCC尺寸表
第四、看品牌
目前,全球的MLCC产业分为三大梯队:
第一梯队主要以日系厂商村田、太阳诱电、TDK 为代表,日系以高端的车规和工控类 MLCC 见长,技术实力及生产规模都十分强大;
第二梯队是以三星电机、国巨、华新科为代表的韩国和中国台湾企业,MLCC产能规模较大,但技术水平相比日系厂商仍存在一定差距;
第三梯队是以风华高科、三环电子为代表的国产厂商,技术和规模都与一、二梯队均存在差距,以中低端MLCC 为主。
总结:
我们在选用MLCC时,务必要考虑 容量、容量误差、耐压值、材质 、 尺寸 这五个要素。但除了这几个要素之外,我们往往还要从产品应用出发,要考虑MLCC的绝缘电阻、频率特性、损耗等性能参数,还要看看价格是否有优势,供应商供货是否及时等,才能确定最后的选型方案。
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