MLCC - ฉันสามารถใช้แคปแรงดันไฟฟ้าสูงสำหรับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าต่ำมากได้หรือไม่?

มีเหตุผลสำคัญไหมที่ฉันไม่สามารถใช้ตัวเก็บประจุเซรามิก mulilayer แรงดันสูงสำหรับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าต่ำได้? ตัวอย่างเช่น 50V หรือ 100V จัดอันดับ MLCCs สำหรับการใช้งาน 3.3V DC?

ฉันมีตาที่ไม่ดีและมีปัญหาในการบัดกรี 1206 หรือแพ็คเกจที่เล็กกว่าและหมวกที่มีอันดับสูงกว่าจะมีแพ็คเกจที่ใหญ่กว่า (และง่ายต่อการบัดกรี) ฉันไม่สามารถใช้ส่วนประกอบ THT / DIP ได้ทุกที่เพราะเลย์เอาต์ PCB

จากหมายเหตุจาก Maximนี้ดูเหมือนว่าความจุจะมีเสถียรภาพมากขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า แต่สิ่งที่เกี่ยวกับ ESR, การรั่วไหลและอื่น ๆ ? มีปัญหาอะไรไหม?

หมายเหตุ: สถานการณ์ทั่วไปของฉันส่วนใหญ่คือการแยกแคป - ใช้ OS CON สำหรับกำลังไฟ SMPS อย่างไรก็ตามฉันยังคงมีปัญหาในการหาแคปขนาดใหญ่ SMT 15pF สำหรับ XTAL ... :(

— HeliTux
แหล่งที่มา

ใช่แน่นอน! นอกจากนี้ยังจะทำให้ชีวิตของคุณง่ายขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องใส่ใจกับ DC bias การพึ่งพาความจุ

— winny

สำหรับ decoupling คุณจำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำของแพคเกจ มองหาตัวเก็บประจุที่มีขั้วบัดกรีในมิติที่ยาว

— Elliot Alderson

@ElliotAlderson ขอบคุณที่กล่าวถึงความสำคัญของการเหนี่ยวนำ! เกือบลืมไปว่าเซรามิกหลายชั้นก็มีเหมือนกัน (ต่างจากเซรามิกชั้นเดียว) MLCC ยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่สำหรับฉัน :)

— HeliTux

คำตอบ:

ไม่มีอันตรายใด ๆ ที่จะใช้ตัวเก็บประจุสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าที่คุณต้องการและไม่มีการสูญเสียประสิทธิภาพในการทำเช่นนั้น ในความเป็นจริงค่อนข้างตรงข้าม

แน่นอนว่าถ้าคุณมีไบอัส DC ข้ามตัวเก็บประจุ (เช่นดีคัปปลิ้ง) คุณต้องการให้คะแนนแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าอคติ DC ของคุณมากคุณต้องเลือกตัวเก็บประจุที่มีคะแนนความจุสูงกว่าที่ต้องการ นี่เป็นเพราะความจุของ MLCC ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อคุณใช้ DC bias

MLCC ส่วนใหญ่ไม่ได้เข้าใกล้ประจุที่แรงดันไฟฟ้า สำหรับไดอิเล็กทริก X5R โดยทั่วไปตามเวลาที่คุณได้รับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดแล้วความจุได้ลดลงต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของค่าพิกัด X7R dielectrics ค่าโดยสารที่ดีขึ้นเล็กน้อย - คุณอาจคาดหวังว่าจะยังคงรักษาความจุ 70% ตามเวลาที่คุณไปถึงครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ แต่แม้เหล่านั้นจะลดลง

ผู้ผลิตส่วนใหญ่ไม่ได้ให้ข้อมูลนี้อย่างไรก็ตามบางคนรวมถึง TDK และ Murata จะให้ผลการทดสอบเหล่านี้และคุณสามารถคาดหวังได้ว่าแนวโน้มเดียวกันนี้ที่จะนำไปใช้กับผู้ผลิตรายอื่นเนื่องจากเทคโนโลยีเหมือนกัน

เป็นตัวอย่างง่าย ๆ อันนี้เป็น bog มาตรฐาน 10uF 10V X7R MLCC ในแพคเกจ 0805 ที่อคติอันดับ 10V DC ความจุที่แท้จริงคือ 4uF เท่านั้น ด้วยอคติ 5V ค่าโดยสารจะดีขึ้นเล็กน้อยบรรลุ 7.5uF ในความเป็นจริงคุณต้องมีอคติน้อยกว่า 2V (1 / 5th ของแรงดันไฟฟ้า) เพื่อให้ได้คะแนนความจุ 10uF ดังแสดงในกราฟด้านล่าง

นี่คือเหตุผลที่คุณต้องการให้ X7R แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดให้เป็น> 2x แรงดันไฟฟ้า DC ที่ต้องการ สำหรับ X5R คุณอาจต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องการ> 4x ยิ่งสูงยิ่งดี

ข้อเสียเพียงอย่างเดียวสำหรับการจัดอันดับที่ใหญ่กว่านั้นคือขนาดที่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่กว่า อย่างไรก็ตามสำหรับค่าความจุต่ำ (sub-100nF) นี่ไม่ใช่ปัญหามากเกินไปและคุณสามารถค้นหาพิกัดแรงดันสูงในแพ็คเกจขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย สำหรับความจุต่ำมาก (sub-1nF) คุณอาจกดยากที่จะหาอันที่มีพิกัดแรงดันไฟฟ้าต่ำ

— ทอมคาร์เพนเตอร์
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบที่ซับซ้อนมาก ตอนนี้มันชัดเจนมากสำหรับฉันในการใช้ MLCC ฉันมักจะชอบชิ้นส่วน SMD ที่ใหญ่ที่สุดเป็น possilble (ไม่เคยมีปัญหากับพื้นที่ PCB) ดังนั้นดูเหมือนว่า MLCC จะไม่มีข้อเสียใด ๆ สำหรับฉัน

— HeliTux

อาจมีข้อยกเว้นหนึ่งข้อ: ตัวเก็บประจุแยก

— Simon Richter

คุณสามารถพูดถึงว่าคุณไม่ต้องการ "> 2x แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องการ" - คุณสามารถนำความจุที่ลดลงมาพิจารณาและใช้ความจุที่น้อยลง 30% และใน decoupling caps ค่าสัมบูรณ์ไม่สำคัญมากนัก

— asdfex

@ asdfex ดูย่อหน้าที่ 2 ฉันพูดถึงแล้ว สองย่อหน้าสุดท้ายเป็นเพียงบทสรุป

— Tom Carpenter

@TomCarpenter ทำไมคุณต้องให้ X5R เป็น x4 เทียบกับ X7R ที่ x2 ฉันพบว่าตราบใดที่ฉันหลีกเลี่ยงข้อเสนอพิเศษราคาถูกและยึดติดกับแบรนด์ที่เหมาะสม (Kemet, TDK และ AVX เข้ามาในใจ) ว่าพวกเขาทั้งคู่ปฏิบัติเช่นเดียวกับอคติที่อุณหภูมิห้อง (35C +/- 5) . แม้แต่อุณหภูมิที่เย็นกว่าก็โอเค แต่เมื่อมันร้อนขึ้น (ให้พูดมากกว่า 80C) ว่าถ้าดูเหมือนว่าจะสร้างความแตกต่าง แต่อีกครั้งฉันไม่ค่อยใช้ 401 (ยกเว้นฉันได้รับข้อเสนอที่ดีใน 15uF 6V X5R 401 (500 สำหรับ $ 5) ซึ่งฉันใช้สำหรับ 3V3 decoupling)

— GB - AE7OO

มันจะแปลกใจที่ heck ออกมาจากฉันถ้าคุณสามารถหาตัวเก็บประจุที่มีค่าต่ำเพียงระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก SMD ทั่วไปได้รับการจัดอันดับที่เช่น 50V

ตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีมูลค่าสูงมักจะมีแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า แต่นั่นเป็นเพราะพวกเขามีความไวต่อแรงดันไฟฟ้า - ส่วนหนึ่งอาจจะสามารถทำงานที่แรงดันสูงกว่า แต่มันจะไม่ถึงความจุที่ระบุไว้

ชิ้นส่วนที่ใหญ่กว่าจะมีการเหนี่ยวนำสูงกว่าดังนั้นจึงไม่ดีเท่าชิ้นส่วนขนาดเล็กสำหรับการรับช่วงความถี่สูง

ฉันเห็นการตรวจสอบอย่างรวดเร็วว่าแม้ชิ้นส่วนขนาดเล็ก (12pF) ก็มีให้เลือกในขนาด 1206

คุณสามารถใช้ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่าได้ แต่หากคุณได้รับสิ่งที่มีความถี่สูงหรือสิ่งที่ความถี่การกำทอนตนเองของส่วนนั้นมีความสำคัญคุณจะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษหากคุณใช้ชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่า

สำหรับ decoupling ใช้ในงานอดิเรกทั่วไปมันไม่สำคัญ

— JRE
แหล่งที่มา

"แต่จะไม่ถึงค่าความจุที่ระบุด้านบนแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด" - MLCC ส่วนใหญ่ไม่ได้เข้าใกล้ค่าความจุที่พิกัดแรงดันไฟฟ้าภายใต้กระแสไบแอส โดยทั่วไปแล้วเมื่อคุณได้รับแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งสำหรับ X5R ความจุลดลงต่ำกว่าค่าพิกัดครึ่งหนึ่ง สำหรับ X7R คุณอาจได้รับคะแนนความจุ 70% เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่ง

— Tom Carpenter

เช่นเดียวกับตัวอย่าง TDK ให้ข้อมูลจำนวนมากกับตัวพิมพ์ใหญ่ อันนี้เป็นที่ลุ่มมาตรฐาน 10uF, 10V, X7R ที่ 10V DC มีอคติลงถึง 4uF ที่ 5V เป็น 7.5uF นั่นเป็นเหตุผลที่คุณต้องการให้แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับมากกว่า 2x แรงดัน DC ที่ต้องการ

— Tom Carpenter

RE "ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก SMD ทั่วไปมีพิกัดอยู่ที่ 50 V" ไม่ใช่ถ้าคุณย้ายไปที่ขนาดเล็กกว่า (0402 และต่ำกว่า) และค่าที่สูงกว่า 1 nF ตอนนี้ฉันกำลังเลือกชิ้นส่วนและทำงานอย่างหนักเพื่อหาคะแนน 10 V แทนที่จะเป็น 6.3 หรือแม้กระทั่ง 4. โวลต์บางอย่าง

— โฟตอน

ขีด จำกัด ของแรงดันไฟฟ้าสำหรับการทำงานของ MLCC แรงดันต่ำนั้นมาจากการลดลงของความจุไม่ใช่แรงดันพังทลาย กระแสไฟฟ้าที่มีความคล้ายคลึงกับความอิ่มตัว จำกัด สำหรับกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำสูงสุด ดังที่โฟตอนบอกว่า 6.3 และต่ำกว่านั้นเป็นเรื่องธรรมดา

— Spehro Pefhany