為什么你的4.7-μF瓷片電容變成了0.33-μF電容？

選擇正確的電容

在我的例子中，我為4.7μF的X7R電容選擇了最小的可用封裝，因?yàn)槌叽缡俏翼?xiàng)目的一個(gè)考慮因素。由于本人的無知，因而假設(shè)了任何一種X7R都與其它X7R有相同的效果;而顯然，情況并非如此。為使我的應(yīng)用得到正確的性能，我必須采用某種更大的封裝。

我真的不想用1210封裝。幸運(yùn)的是，我可以把所用電阻值增大5x,因而電容量減少到了1μF。

圖2是幾種16V、1μF X7R電容與16V、4.7μF X7R電容的電壓特性圖。0603的1μF電容和0805的4.7μF電容表現(xiàn)相同。0805和1206的1μF電容性能都略好于1210的4.7μF電容。因此，使用0805的1μF電容，我就可以保持電容體積不變，而偏壓下電容只降到額定量的大約85%，而不會(huì)到30%。

但我還是困惑。我曾認(rèn)為所有X7R電容都應(yīng)該有著相同的電壓系數(shù)，因?yàn)樗玫碾娊橘|(zhì)是相同的，都是X7R。所以我向一位同事，日本TDK公司的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師克里斯?伯克特請(qǐng)教，他也是瓷片電容方面的專家。他解釋說很多材料都能滿足“X7R”資格。事實(shí)上，任何一種材料，只要能使器件滿足或超過X7R溫度特性(即在-55°C到+125°C范圍內(nèi)，變化在±15%)，都可以叫做X7R。伯克特也解釋說，并沒有專門針對(duì)X7R電容或任何其他類型瓷片電容的電壓系數(shù)規(guī)范。

這是一個(gè)關(guān)鍵的要點(diǎn)，因此我要再重復(fù)一遍。只要一個(gè)電容滿足了溫度系數(shù)規(guī)范，不管其電壓系數(shù)多么糟糕，廠商都可以把這個(gè)電容叫做X7R電容(或者X5R,或其他任何類型)。這個(gè)事實(shí)印證了任何一位有經(jīng)驗(yàn)電器工程師都知道的那句準(zhǔn)則(雙關(guān)語)：去讀數(shù)據(jù)表!

由于廠商越來越傾向于小型元件，所以他們不得不對(duì)使用的材料作出妥協(xié)。為了用更小的尺寸獲得所需要的體積效率，他們被迫接受了更糟糕的電壓系數(shù)。當(dāng)然，有信譽(yù)的制造商會(huì)盡量減少這種折中的副作用。

結(jié)論是，在使用小封裝瓷片電容的時(shí)候(實(shí)際在使用任何元件的時(shí)候)，閱讀數(shù)據(jù)表都極為重要。但很遺憾，通常我們見到的數(shù)據(jù)表都很簡(jiǎn)短，幾乎無法為你做決定提供任何需要的信息，所以你必須堅(jiān)持讓制造商給出更多的信息。

那么被我否定的Y5V電容怎么樣呢?純?yōu)楹猛?，我們來研究一個(gè)普通的Y5V電容。我選擇的是一個(gè)4.7μF、0603封裝的額定6.3V電容)我不會(huì)提制造廠商，因?yàn)樗腨5V電容并不劣于任何其他廠商的Y5V電容)，并查看它在5V電壓和+ 85° C下的規(guī)格。在5V電壓下，典型的電容量比額定值低92.9%，或?yàn)?.33 μF。

這就對(duì)了。如果給這個(gè)6.3V的電容加5V偏壓，則其電容量要比額定值小14倍。

在0V偏壓+85°C時(shí)，電容量會(huì)減少68.14%，從4.7μF降至1.5μF?，F(xiàn)在，你可能覺得，在5V偏壓下，電容量會(huì)從0.33降至0.11μF。幸運(yùn)的是，兩個(gè)效應(yīng)并沒有以這種方式結(jié)合到一起。在這個(gè)特例中，室溫條件下加5V偏壓的電容變化要差于+85°C。

明確地說，這個(gè)電容在0V偏壓下，電容量會(huì)從室溫的4.7μF降到+85°C的1.5μF;而在5V偏壓下，電容量會(huì)從室溫的0.33μF增加到+85°C的0.39μF。這個(gè)結(jié)果應(yīng)該讓你信服了，真的有必要仔細(xì)查看元件規(guī)格。

著手處理細(xì)節(jié)

這次教訓(xùn)之后，我再也不會(huì)向同事或消費(fèi)者推薦某個(gè)X7R或X5R電容了。我會(huì)向他們推薦某家供應(yīng)商的某種元件，而我已經(jīng)檢查過該元件的數(shù)據(jù)。我也提醒消費(fèi)者，在考慮制造的替代供應(yīng)商時(shí)，一定要檢查數(shù)據(jù)，不要遭遇我的這種問題。

你可能已經(jīng)察覺到了更大的教訓(xùn)，那就每次都要閱讀數(shù)據(jù)表，無一例外。如果數(shù)據(jù)表上沒有足夠的信息，要向廠商要具體的數(shù)據(jù)。也要記住，瓷片電容的命名X7R、Y5V等跟電壓系數(shù)毫無關(guān)系。工程師們必須檢查了數(shù)據(jù)才能知道(真正地知道)某種電容在該電壓下的性能如何。

最后請(qǐng)記住：當(dāng)我們持續(xù)瘋狂的追求更小尺寸時(shí)，它也成為了每天都會(huì)遇到的問題。