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为什么你的47F瓷片电容变成了033F电容

发布时间:2020-06-30 17:55:43 阅读: 来源:碰焊机厂家

通过对X7R电容的温度和电压查,强调了数据表的重要性。

本文引用地址:几年以前,经过用瓷片电容的25年多工作之后,我对它们有了新的领悟。那时我正在忙于做一个LED灯泡驱动器,当时我项目中一个RC电路的时间常数显然是有问题。

我第一个假设是:电路板上某个元件值不正确,于是我测量用作一个分压器的两只电阻,但它们都没有问题。我把电容从电路板上拆下来测量,也没有问题。为了进一步确认,我测量并装上了新电阻和新电容,给电路上电,检查发现基本运行正常,然后看更换元件是否解决了RC电路时间常数问题。但答案是否定的。

我是在自然的环境下测试电路:在外壳内,电路处于外壳内,模拟了一个屋顶照明灯的“罐子”。有时元件温度会升到100多摄氏度。虽然我重新测试RC电路的时间很短,一切仍非常烫手。

显然,我的下一个结论是:问题在于电容的温度变化。但是我自己都怀疑这个结论,因为我用的可是X7R电容,根据我的记忆,这种电容最高可工作到+125°C,变化也只有±15%.我信任我的记忆力,但是为了保险起见,我重新查看了所使用电容的数据表。

背景报告

表1给出了用于不同种类瓷片电容的字母与数字,以及它们各自的含义。表格描述了Class II和Class III两种瓷片电容。这里不谈太多细节,Class I级电容包括常见的COG(NPO)型;这种电容的体积效率不及表格中的两种电容,但是它在多变环境条件下要稳定得多,而且不会出现压电效应。相反,表格中的电容具有广泛多变的特性,它们能够扩展并承受所施加的电压,但有时会产生可听到的压电效应(蜂鸣声或振铃声)。

在给出的多种电容类型中,据我的经验,最常用的是X5R、X7R,还有Y5V.我从来没用过Y5V,因为它们在整个环境条件区间内,会表现出极大的电容量变化。

当电容公司开发产品时,他们会通过选择材料的特性,使电容能够在规定的温度区间(第一个和第二个字母),工作在确定的变化范围内(第三个字母;表1)。我正在使用的是X7R电容,它在-55°C到+125°C之间的变化不超过±15%.所以,要么我是用了一批劣质电容,要么我的电路其它部分有问题。

不是所有的X7R电容都一样

既然我的RC电路时间常数问题无法用特定温度变量来解释,就必须深入研究。看着我那支电容的容量与施加电压的数据,我惊奇的发现,电容随着设置条件的变化量是如此之大。我选择的是一只工作在12V偏压下的16V电容。数据表显示,我的4.7-μF电容在这些条件下通常是提供1.5μF的容量。现在,就完全能解释RC电路的问题了。

数据表显示,如果我把电容封装尺寸从0805增加到1206,在规定条件下的典型电容量将是3.4μF.这表明有进一步研究的必要。

我发现村田制作所()和TDK公司()在网站上提供了很好的工具,能够绘出不同的环境条件下的电容量变化。我对不同尺寸和额定电压的4.7μF电容做了一番研究。图1数据是取自村田的工具,针对几种不同的4.7μF瓷片电容。我同时观察了X5R和X7R两种型号,封装尺寸从0603到1812,额定电压从6.3到25V dc.首先我注意到,随着封装尺寸的增加,随所施加直流电压的电容量变化下降,并且幅度很大。

图一本图描绘了所选4.7-μF电容上直流电压与温度变化量的关系,如图所示,随着封装尺寸的增加,电容量随施加电压的而大幅度下降。

CAPACITANCE(μF)电容量(μF) DC VOLTAGE (V)直流电压(V)

第二个有趣的点是,对于某个给定的封装尺寸和瓷片电容类型,电容的额定电压似乎一般没有影响。于是我估计,如将一只额定25V的电容用于12V电压,则其电容变化量要小于同样条件下的额定16V电容。看看1206封装X5R的曲线,显然额定6.3V元件的性能确实优于有较高额定电压的同类品种。

如果我们检验更大范围的电容,就会发现这种情况很常见。对于我研究的那些电容样本集,并没有展示出普通瓷片电容应有的表现。

观察到的第三个问题是:对于同样的封装,X7R电容的温度敏感度要高于X5R电容。我不知道这是否普遍适用,但是在我的实验里似乎是这样。

从图中可以看出,表2显示了X7R电容在12V偏压货款,电容量的减少量。注意,随着电容封装尺寸逐步增加到1210,电容量有着稳步的增长,但是超过这个尺寸就没有多大改变了。电容的相关文章:电容屏和电阻屏的区别

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