多层陶瓷电容器常长寿命电解电容见小缺陷的规避要领

因其小尺寸、低等效串联电阻（ESR）、低本钱、高靠得住性和高纹波电流本领，多层陶瓷 （MLC） 电容器在电源电子产物中变得极为普遍。一般而言，它们用在电解质电容器 leiu 中，以加强系统机能。对比利用电解电容器铝氧化绝缘质料时相对介电常数为 10 的电解质，MLC 电容器拥有高相对介电常数质料 （2000-3000） 的优势。这一差别很重要，因为电容直接与介电常数相关。在电解质的正端，配置板隔断的氧化铝厚度小于陶瓷质料，从而带来更高的电容密度。

温度和 DC 偏压变革时，陶瓷电容器介电常数不不变，因此我们需要在设计进程中领略它的这种特性。高介电常数陶瓷电容器被分别为 2 类。图 1 显示了如何故 3 位数描写要领来对其分类，诸如：Z5U、X5R 和 X7R 等。譬喻，Z5U 电容器额定温度值范畴为 +10 到 +85o C，其变革范畴为 +22/–56%。再不变的电介质也存在必然的温度电容变革范畴。

图 1 ：2类电介质利用 3 位数举办分类。留意调查其容差！

当我们研究偏压电容依赖度时，环境变得越发糟糕。图 2 显示了一个 22 uF、6.3伏、X5S 电容器的偏压依赖度。我们经常会把它用作一个 3.3 伏负载点 （POL） 稳压器的输出电容器。3.3 伏时电容低落 25%，导致输出纹波增加，从而对节制环路带宽发生庞大影响。假如您曾经在 5 伏输出时利用这种电容器，则在温度和偏压之间，电容低落达 60% 之多，而且由于 2：1 环路带宽增加，大概发生一个不不变的电源。很多陶瓷电容器厂商都没有具体说明这一问题。

图 2：留意电容所施加偏压变革而低落

陶瓷电容器的第二个潜在缺陷是，它们具有相对较小的电容和低ESR。在频域和时域中，这会带来一些问题。假如它们被用作某个电源的输入滤波电容器，则它们很容易随输入互连电感谐振，形成一个我们在《电源设计小贴士 3》（？contentId=53863 ）和《电源设计小贴士 4》（？contentId=53864 ）中接头的振荡器。要想知道是否存在潜在问题，可将寄生互连电感估算为每英寸 15 nH，然后按照这两篇文章先容的要领把滤波输出阻抗与电源输入电阻举办比拟。第二个潜在问题存在于时域中，我们可在以太网电源 （POE） 等系统中看到它们的踪影。

在这些系统中，电源通过大互连电感毗连至负载。负载通过一个开关实现开启，并大概会利用陶瓷电容器构建旁路。这种旁路电容器和互连电感可以形成一个高 Q谐振电路。由于负载电压振铃可以高达电源电压的两倍，因此在负载下封锁开关会形成一个过电压状态。这会引起意外电路妨碍。譬喻， 电解电容，在 POE 中，负载组件的额定电压变革可以高达电源额定电压的两倍。

第三个潜在缺陷的原因是陶瓷电容器为压电式。也就是说，当电容器电压变革时，其物理尺寸改变，从而发生可听见的噪声。譬喻，我们将这种电容器用作输出滤波电容器时（存在大负载瞬态电流），可能在“绿色”电源中，其在轻负载状态下进入突发模式。这种问题的变通办理方案如下：

· 转而利用更低介电常数的陶瓷质料，譬喻：COG 等。

· 利用差异的电介质，譬喻：薄膜等。

· 利用加铅和外貌贴装技能 （SMT） 组件，可细密贴合印制线路板 （PWB）。

· 利用更小体积器件，低落电路板应力。

· 利用更厚组件，低落施加电压应力和物理变形。

SMT陶瓷电容器存在的另一个问题是，在PWB弯曲时，由于电容器和 PWB 之间存在的热膨胀系数 （TCE） 错配， 铝电解电容，它们的软焊讨论往往会裂开。您可以采纳一些防范法子来淘汰这种问题的产生：

· 封装尺寸限制为 1210。

· 使电容器远离高曲率地域，譬喻：拐角区等。

· 使电容器朝向电路板短偏向。

· 使电路板安装点远离边角。

· 在所有装配进程均留意大概呈现的电路板弯曲。

总之，假如您留意其存在的一些小缺点，则对比电解电容器，多层陶瓷电容器拥有低本钱、高靠得住性、长命命和小尺寸等优势。它们具有很是宽的电容容差范畴，因此您需要对其温度和偏压变革范畴内的机能举办评估。它们均为压电式，其意味着它们会在有脉冲电流的系统中发生可听见的噪声。最后，它们很容易呈现割裂，因此我们必需采纳防范法子来淘汰这一问题的产生。所有这些问题都有相应的办理步伐。因此，MLC 电容器仍会变得越来越受接待。