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MLCC四個主要電氣特性分析

GLeX_murata_eet ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-05-04 17:18 ? 次閱讀

多層陶瓷電容MLCC,作為主要的濾波元件,從選型上講,通常只需關注尺寸,容值,耐壓,溫度特性及精度等規格。但是具體到產品的實際電路應用,我們需要對比不同型號下的電氣特性參數,以下作進一步說明。

一、容值,絕緣阻抗I.R.及損耗因素D.F.

村田的陶瓷電容小到pF級,大到幾百uF級,大容值濾低頻,多用于電源線上的去耦電路,減少電路紋波;小容值濾高頻,多用于射頻端匹配電路上。

理想電容的絕緣阻抗無限大,但是實際上電容存在寄生參數,故實際的絕緣阻抗有限,一般在兆歐級別,具體參見對應型號的規格書。

損耗因素(損耗角正切)=有功功率/無功功率=漏電流/充電電流=1/Q(品質因素)D.F.=2*π*f*C*R (R為等效串聯電阻)

二、直流DC偏壓特性和交流AC偏壓特性

靜電容量隨著施加的交流或直流電壓發生變化的特性稱為“AC(交流)偏壓特性”和“DC(直流)偏壓特性”,一類材料溫度補償性的AC/DC曲線基本為水平線,二類高介電常數型材料對應曲線如下圖:

這是因為高介電常數型電容的陶瓷材料的主成分是鈦酸鋇BaTiO3,其晶體結構為正立方體。

當施加交流電壓后,中間的Ti離子隨著AC 電壓的方向將進行移動,進行充電和放電,就產生了容量。而施加直流電壓后,Ti 離子隨著DC 電壓的方向移動,使之偏向一邊,難以移動,容值下降。Ti 離子的移動對于MLCC的有效容量是很重要的。

三、阻抗|Z|/等效串聯電阻ESR-頻率特性

了解電容器的頻率特性,可對電源線消除噪音能力和抑制電壓波動能力進行判斷,是設計時不可或缺的重要參數。頻率越高,越不能忽視寄生成分ESR和 ESL 的影響。需要選擇 低ESR 和低ESL 的產品以減少損耗。

真實電容存在寄生參數,其簡化的等效原理圖如下:

ESR: 電介質(低頻)或電極損耗(高頻)產生的寄生電阻。ESL: 電極或導線產生的寄生電感。

對應的阻抗-頻率圖示例如下:

具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電(噪聲)所起的阻礙作用叫做阻抗 (Impedance), 用 Z 表示 。

ω角頻率:描述物體振動快慢的物理量,頻率、角頻率和周期的關系為ω = 2πf

從|Z|/ESR-F曲線我們可以看出,在低頻范圍,電容與理想電容(紅色曲線)接近,阻抗與頻率成反比,ESR反映出電介質分極延遲的介質損耗。在自諧振點附近,阻抗受寄生電感及電極比電阻影響,偏離理想值,達到最小。當頻率高于自諧振點,電容呈感性,阻抗增加。

四、溫升/自發熱特性

將直流額定電壓產品用在交流電壓的電路或者脈沖電壓的電路中時,由于會通過交流電壓或者脈沖電壓,會存在由于介電損耗引起的發熱情況。

對DC100V以下產品,在環境溫度為25℃的狀態下測定時,產品本身的自發熱溫度在20℃以內,應確保在實機中電容器的表面溫度在最高使用溫度范圍內使用。

關于電容器的自生熱,請參考技術數據表中的正弦波紋波電流作為參考數據。還請使用設計輔助工具 (村田片狀電容器特性數據庫) 來獲得仿真設計電路的參考數值。

示例圖如下:

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原文標題:詳解MLCC的四個主要電氣特性

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