贴片电容器的应用指南
1. 额定电压的选择
电容器的工作电压必须低于额定电压,不得超过额定电压使用。例如工作电压为12V时可选额定电压16~25V;工作电压为5V时可选6~10V;工作电压为3.3V时,可选4~6V。这要看工作电压的稳定度及纹波电压大小而定。要注意的是电容量与耐压有关。例如片状钽电容耐压4~50V,0.1~4.7μF小容量有额定电压为50V的,若10μF以上要高于25V就少见,若47μF则一般仅16V为多,要25V也较难买到。所以在设计上,在电容器容量大于47μF时,不要选择额定电压过高于工作电压,一则市场上难买到(订货周期长),二则额定电压高的电容器尺寸大、价位高(25V的要比50V的便宜20%),会提高产品成本。在设计选用时务必要根据工作电压来选择额定电压。
2. 合理地选择电容器精度及材料类别
市售的片状电容器的精度在103以下的其精度可达J级(±5%);在103以上则J级较少、以K级(±10%)居多;在104以上则以M级(±20%)为主。例如,在谐振回路中,为保证性能稳定,要采用C0G Ⅰ类材料及J级片状多层陶瓷电容器,如在IC的电源正端往往要连接一个0.1μF的旁路电容,则可选Ⅲ类材料、M级精度的片状多层陶瓷电容器。这样既能保证产品精度要求,又能降低产品成本。能直接从市场上买到的电容器来设计、试制、对加快设计、缩短生产周期是极有利的,在经济上也是有利(电容器一类元件的最低订货量相当大、并且订货周期要1~3个月,往往使设计者难以接受。设计者要了解市场的供货情况,避免“闭门造车”。
3. 市场上尺寸代码为0805的片状电容器的容量规格(系列)最齐全,而0603的一些偏僻的容量可能会缺货。在生产批量不太大时,为防止市场缺货而影响生产,可以将焊盘稍作延伸,使它能适用于0603及0805,可避免造成缺件而停产的问题。
4. 片状多层陶瓷电容器都是卷装的,型号在带盘上,而电容器上无任何标志。虽然可以用测量方法知道其容量,但很难区别材料类别的精度等级,在使用过程中(特别是手工装配)务必小心。
5. 敞开式片状微调电容器不能用波峰焊,而封闭式片状微调电容器可用波峰焊。
6. 有机半导体铝固体电解电容器的应用
在国外的不少电路图中往往可见“OS-C0N”商标的电解电容器,它就是日本SANYO(三洋)公司的有机半导体铝固体电解电容器。它最大的特点是虽然是电解电容器,但却有薄膜电容器相同的高频特性;其次是等效串联电阻小,并且对温度不敏感;第三是可通过更大的纹波电流。例如,用30μH及1500μF/10V铝电解电容器组成的LC滤波器时,若采用OS-C0N电解电容时(L不变),只要用22μF/20V的电容就可以达到同样的效果。
另外有可能看到一个大容量的普通的铝电解电容器并联一个小容量OS-C0N电解电容。这是因为OS-C0N的ESR低,并联后其ESR更低但小容量的OS-C0N电容器却可通过大部分的纹波电流,使获得极好的滤波效果,使输出纹波电压减小很多,并且可减少损耗。
7. 几种电容器的ESR及漏电流比较
前面介绍了多种电容器,现以ESR及漏电流作一个比较,可供设计选择参考,如附表所示(其电容量都是0.47μF)。由附表可看出多层陶瓷的性能确实不错,所以目前发展最快,最大的电容量已可做到100μF(但价较贵,并需订货)。
8. C0G电容的外形,和普通电容一样,也没有特殊标志,因此在使用前最好鉴别一下它的稳定度,简易方法是在振荡回路中,焊好C0G电容,然后在输出端接入频率计,监视输出频率,利用烙铁靠近或接触C0G电容端头,若是正品,频率变化不大,若属其他电容则变化量很大,利用比较方法能明显的识别出C0G电容来。
9. 片状电容器普遍采用多层结构,在使用时有些人采用烙铁手工焊接,这种方式一定要注意焊接速度,避免过热,造成基化端头因温差大而断裂,使容量下降,有时是内部受伤,再经运输振动的断裂。一些手工焊接的设备之所以障碍率高,这方面原因不容忽视。
10. 片状电容器使用的是陶瓷基片,薄而脆。有些电路版较薄,安装时受力不均匀会变形,很容易造成电容器折断,在手工操作的小厂这种现象很普遍。解决的方法除了改进设计工艺外,可在容易造成折断的地方改用管状电容,管状电容强度高,不易折损。