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【選型攻略】MLCC選型,要注意些什麼?易學易用!

MLCC,即片式多層陶瓷電容器(Multi-layer Ceramic Capacitors),當下電容主流産品。資料顯示,MLCC約占據整個電容産值的93%,一年消耗量在萬億顆級别,單部5G手機采用的MLCC量高達1000顆。MLCC主要優點為體積小、頻率特性好、壽命長。為此,MLCC被廣泛大量應用于消費電子、精密電子領域。

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不同類型的電容對比

MLCC由印好電極的陶瓷媒體膜片錯位疊合而成,和其他電容一樣,在電路中起到濾波、振蕩、儲能等作用。MLCC表面看來非常簡單,但是如果電路設計師和電氣工程師對MLCC的認識不夠深入,選擇MLCC時就容易出錯。下面,本文将重點讨論MLCC選型和要注意的相關細節。

【選型攻略】MLCC選型,要注意些什麼?易學易用!

MLCC選型攻略,資訊整理來源:華秋商城

攻略一:看MLCC的性能參數

首先,看容量及容量誤差。

選電容第一步要看的就是電容容量。電容容量指的是在給定電位差下的電荷儲藏量,代表了電容容納電荷的本領。MLCC的容量選擇範圍較寬,低至0.1pF,高至幾百uF,都可選。

相比于容量,很多人選型MLCC時更容易忽視容量誤差。容量誤差指的是實際電容量和标稱電容量允許的最大偏差範圍。MLCC多用作精密電容,一般允許誤差選用較小的。

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電容容量常用的誤差等級

另外,選擇容量時還要考慮DC偏壓特性——MLCC會因施加的電壓不同而導緻靜電容量發生變化。根據媒體材料與工藝技術的不同,MLCC可分為兩種類型:溫度補償型、高介電系數型。DC偏壓特性多在高介電系數型MLCC上出現,但在溫度補償型MLCC上幾乎不會出現。

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如上圖所示,高介電系數型MLCC會因施加DC而發生容量降低現象,是以,選擇容量需要考慮DC偏壓特性。

其次,看耐電壓(DWV)。

電容的耐電壓性能指其陶瓷媒體在工作狀态中能夠承受的最大電壓,即擊穿電壓,也是MLCC的極限電壓。對于結構、媒體、容量相同的MLCC,耐壓越高,體積越大。

在理想化的情況下,電容選型時主要考慮容量及耐壓兩個參數就夠了。但是對于MLCC,僅僅考慮這兩個參數是遠遠不夠的。還必須特别注意到媒體材料、MLCC尺寸、電路對MLCC的溫度系數等參數的需求。

攻略二:看媒體材料和溫度系數

使用MLCC,不能不了解MLCC的材質及對應的性能,不然所選用的電容就很有可能滿足不了電路要求。

MLCC的材質有很多種,每種材質都有自身的獨特性能特點。一般而言,材料的媒體常數(K值)越高,電容的穩定性、可靠性和耐用性就越差。MLCC最常用的媒體材料主要是以下三類:NPO或COG、X7R或X5R、Y5V或Z5U。

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MLCC不同媒體材料的特性對比

如上表所示,媒體材料與MLCC的溫度系數是息息相關的。溫度系數指在一定溫度範圍内,溫度每變化1℃,電容量的相對變化值。MLCC的溫度系數越小越好。

以NPO、COG為媒體的高頻電容器,穩定性超高,溫度系數較小。其溫度特性和電容量都非常穩定,幾乎不随溫度、電壓的改變而改變,主要應用于高頻電子線路,如震蕩、計時電路等。其容量精度主要為±5%,在容量低于10pF時,還可選用B級(±0.1pF)、C級(±0.25pF)、D級(±0.5pF)三種精度。但這類MLCC電容價格高、容量小。

以X7R、X5R為媒體的中頻電容器,穩定性一般,溫度系數中等。其溫度系數為±15%,電容量相對穩定,适用于各種旁路、耦合、濾波電路等,其容量精度主要為K級(±10%)。特殊情況下,可提供J級(±5%)精度的産品。

以Y5V、Z5U為媒體的低頻電容器,穩定性較差,溫度系數較大。其電容量受溫度、電壓的改變較大,一般隻适用于各種濾波電路中。其容量精度主要為Z級(-20%~+80%),也可選擇±20精度的産品。不過,這類MLCC容量大且價格低,可取代低容鋁電解電容。

是以,在選型時如果對工作溫度和溫度系數要求很低,可以考慮用Y5V或Z5U的,但是一般情況下要用X7R的,要求更高時必須選擇COG或NPO。通常,MLCC廠家都會把X7R、Y5V材質的電容設計成在常溫附近的容量最大,但是随着溫度上升或下降,其容量都會下降。

攻略三:看MLCC尺寸

按公制機關标準,MLCC大緻可以分為3225、3216、2012、1608、1005,數值越大,MLCC的尺寸就更寬更厚。目前常用的最大為3225(即1210),最小為01005。01005的MLCC尺寸僅0.4×0.2×0.2mm,非常适合5G手機、智能穿戴、和晶片内置等行業應用。

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MLCC尺寸表

攻略四:選擇合适的生産廠商

MLCC選型最後落地采購時,離不開生産廠商。

目前全球MLCC産業分三級梯隊:第一梯隊主要以日系廠商村田、太陽誘電、TDK 為代表,日系以高端的車規和工控類 MLCC 見長,技術實力及生産規模都十分強大;第二梯隊是以三星電機、國巨、華新科為代表的南韓和中國台灣企業,MLCC産能規模較大,但技術水準相比日系廠商仍存在一定差距;第三梯隊是以風華高科、三環電子為代表的國産廠商,技術和規模都與一、二梯隊均存在差距,以中低端MLCC 為主。

結語:

綜上,我們選擇MLCC時,至少必須考慮這5點因素:容量、容量誤差、耐壓值、材質、尺寸。

例如 :< 100PF/J/50V/NPO/0603>,表示此MLCC的基礎參數為 : 100PF容值、容值允差為±5%、耐壓為50V、NPO材質、0603尺寸。