叠层陶瓷电容选型

原创 单机片 2022-02-27 22:48

1、简介

MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是叠层陶瓷电容的缩写,内部结构图如下所示,陶瓷介质的薄片,以交错叠层的形式烧结而成。随着陶瓷贴片电容的工艺不断提升,容量越做越大,稳定性越来越好,在部分场合正在蚕食电解电容地盘。


2、分类

为了方便MLCC选型,EIA把电容分为以下两类:

1)Class I编码规则

EIA使用“字母+数字+字母”编码规则描述温度特性:

第一个字母代表有效数字,第二个数字代表乘数,第三个字母表示温度变化容差。例如最常用的C0G电容,查表可知C=0,0=-1,G= ±30,即0*(-1)±30 = ±30ppm/℃。

这里顺便说一下C0G、COG、NP0、NPO其实是一类电容,上面说了EIA标准编码格式叫C零G,老外习惯把零叫欧,所以就有C欧G。另外一个标准叫NP0(Negative-Positive-Zero),也习惯叫做NPO,所以这四个名字是一回事儿。

2)Class II编码规则

依然是“字母+数字+字母”编码方式

第一个字母表示工作最低温度,第二个数字表示工作最高温度,第三个字母表示电容精度,例如:X7R:工作温度-55℃~125℃,±15%精度

3、选型

1)Class I C0G电容

工作温度-55℃~125℃,温度系数±30ppm/℃,稳定性好,容值对温度不敏感,手机射频电路上基本上都是C0G电容。但是容量做不大,如下面某品牌C0G电容,最小小于1pF,最大也就做到几十nF。不同厂家技术能力不同,容值范围不同,这里只是列举了某一家电容参数,大体看一下。

2)Class II X7R电容

工作温度-55℃~125℃,±15%精度,容值随温度变化而略微变化,小容值可以做到100pF,大封装可以做到47uF。

3)Class II X5R电容

工作温度-55℃~85℃,工作最高温度比X7R低不少,高温场合下不合适,±15%精度,和X7R一样容值也随温度变化而略微变化。X5R电容小容值可以做到1nF,大封装可以做到220uF。

3)Class II Y5V电容

工作温度-30℃~85℃,工作温度比X5R还要差,﹣82%~﹢22%精度,精度太差,容值随温度变化剧烈,目前不建议选用了。

4)关于MLCC的直流偏置特性

给X7R、X5R类型MLCC施加直流电压,MLCC的实际容量会变小,而且不同电压下容量变化特别大,这一点一定要注意。如下图是X7R类型4.7uF/25V/±10%/0805封装容量曲线。施加20V直流电,容量只剩下了30%。因此使用X7R、X5R类型MLCC时要留有余量。C0G类型MLCC则没有此问题。

以下做了个简单对比,大致看一下趋势:

容值不同,其他参数相同,由下图可知,随着DC电压升高,电容容量越大下降越快,也就是说在大容量电容上比较明显。


封装不同,其他参数相同下图可知,随着DC电压升高,封装越小下降越快。


X5R和X7R比较,X7R的直流偏置特性好一些。


5)MLCC频率特性

频率曲线如下图,谐振点以前程容性,谐振点以后程感性。相同规格电容,容值越小自谐振频率越大。选择电容滤波时,要根据频率选择合适电容。


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