陶瓷電(diàn)容器的電(diàn)压降额

2021-09-01

陶瓷電(diàn)容器的電(diàn)压降额

在低于最大额定電(diàn)压的情况下运行几乎任何类型的電(diàn)容器都可(kě)以提高性能(néng)、增加可(kě)靠性和运行寿命。当施加接近其额定极限的電(diàn)压和暴露在高温下时，此类组件的性能(néng)会下降。通过选择限制施加的電(diàn)压，可(kě)以减少这种退化效应。

陶瓷電(diàn)容器是当今使用(yòng)的最常见的電(diàn)容器类型之一，这要归功于它们的紧凑性和表面贴装封装的可(kě)用(yòng)性。他(tā)们的名字来源于建筑材料；它们由金属糊和陶瓷粉末的交替层构成，然后烘烤以固化陶瓷材料。由于它们是非极化元件，因此它们可(kě)用(yòng)于交流和直流電(diàn)路，并具有(yǒu)一系列電(diàn)容值，非常适合用(yòng)于耦合、去耦和滤波電(diàn)路。

陶瓷電(diàn)容器的优点之一是其最大電(diàn)压的标称值很(hěn)高。当它们的额定電(diàn)压略有(yǒu)超过时，它们的電(diàn)容会下降而不会出现任何重大故障。如果暴露在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出额定最大值的電(diàn)压下，它们的陶瓷材料往往会击穿，从而导致金属板之间的短路。假设过流保护到位，这种故障模式将相对温和。

需要考虑的一个重要因素是，陶瓷電(diàn)容器的電(diàn)容值会随着组件两端的電(diàn)压接近最大额定電(diàn)压而降低。在某些组件中，这种减少会显着影响電(diàn)路的运行。这种效果受到组件物(wù)理(lǐ)尺寸的强烈影响。与具有(yǒu)相同额定值的 0603 SMD 陶瓷電(diàn)容器相比，1206 SMD 陶瓷電(diàn)容器失去额定電(diàn)容的速度要慢得多(duō)。这种效应在具有(yǒu)高介電(diàn)常数的元件中也更為(wèi)突出，例如具有(yǒu) Class II 类型介電(diàn)特性的器件（例如，B/X5R 和 R/X7R）。当信号处理(lǐ)電(diàn)路中的陶瓷電(diàn)容器两端存在直流偏置電(diàn)压时，这种效应可(kě)能(néng)会产生问题。偏置電(diàn)压可(kě)以显着降低影响基本電(diàn)路工作特性的总電(diàn)容。叠加在偏置電(diàn)压之上的信号電(diàn)压可(kě)能(néng)会加剧或减轻这种变化，具體(tǐ)取决于其极性，从而导致与信号電(diàn)压成正比的電(diàn)容变化。由于電(diàn)容的变化，综合效应是非線(xiàn)性性能(néng)。通过确保根据峰值信号電(diàn)压和直流偏置電(diàn)压计算的電(diàn)容器两端的最大電(diàn)压保持在组件電(diàn)容特性的區(qū)域内，電(diàn)容变化最小(xiǎo)，可(kě)以解决这个问题。这可(kě)能(néng)需要仔细选择具有(yǒu)满足设计人员要求的介電(diàn)特性的组件。叠加在偏置電(diàn)压之上的信号電(diàn)压可(kě)能(néng)会加剧或减轻这种变化，具體(tǐ)取决于其极性，从而导致与信号電(diàn)压成正比的電(diàn)容变化。由于電(diàn)容的变化，综合效应是非線(xiàn)性性能(néng)。通过确保根据峰值信号電(diàn)压和直流偏置電(diàn)压计算的電(diàn)容器两端的最大電(diàn)压保持在组件電(diàn)容特性的區(qū)域内，電(diàn)容变化最小(xiǎo)，可(kě)以解决这个问题。这可(kě)能(néng)需要仔细选择具有(yǒu)满足设计人员要求的介電(diàn)特性的组件。叠加在偏置電(diàn)压之上的信号電(diàn)压可(kě)能(néng)会加剧或减轻这种变化，具體(tǐ)取决于其极性，从而导致与信号電(diàn)压成正比的電(diàn)容变化。由于電(diàn)容的变化，综合效应是非線(xiàn)性性能(néng)。通过确保根据峰值信号電(diàn)压和直流偏置電(diàn)压计算的電(diàn)容器两端的最大電(diàn)压保持在组件電(diàn)容特性的區(qū)域内，電(diàn)容变化最小(xiǎo)，可(kě)以解决这个问题。这可(kě)能(néng)需要仔细选择具有(yǒu)满足设计人员要求的介電(diàn)特性的组件。由于電(diàn)容的变化，综合效应是非線(xiàn)性性能(néng)。通过确保根据峰值信号電(diàn)压和直流偏置電(diàn)压计算的電(diàn)容器两端的最大電(diàn)压保持在组件電(diàn)容特性的區(qū)域内，電(diàn)容变化最小(xiǎo)，可(kě)以解决这个问题。这可(kě)能(néng)需要仔细选择具有(yǒu)满足设计人员要求的介電(diàn)特性的组件。由于電(diàn)容的变化，综合效应是非線(xiàn)性性能(néng)。通过确保根据峰值信号電(diàn)压和直流偏置電(diàn)压计算的電(diàn)容器两端的最大電(diàn)压保持在组件電(diàn)容特性的區(qū)域内，電(diàn)容变化最小(xiǎo)，可(kě)以解决这个问题。这可(kě)能(néng)需要仔细选择具有(yǒu)满足设计人员要求的介電(diàn)特性的组件。

对陶瓷電(diàn)容器的另一个影响是暴露于额定電(diàn)压限制内的快速瞬变。虽然電(diàn)压保持在限制范围内，但随着时间的推移，電(diàn)压的变化率会使陶瓷材料退化，从而缩短组件的寿命并增加故障概率。

一个普遍的经验法则是，陶瓷電(diàn)容器的電(diàn)压标准应至少降低 25%，但在它们会受到電(diàn)压纹波效应的环境中，这应该增加到至少 50%。组件的最大额定電(diàn)压应至少是正常运行时可(kě)施加到组件上的最大電(diàn)压的两倍。

查看击穿電(diàn)压和最大额定電(diàn)压之间的关系可(kě)以得到更准确的计算。通常，制造商(shāng)通过在击穿電(diàn)压上加上基于经验和判断的余量来计算最大额定電(diàn)压。击穿電(diàn)压由用(yòng)于构造陶瓷電(diàn)容器的材料的特性以及材料中是否存在缺陷决定。制造过程的质量越高，击穿電(diàn)压就越高——受所用(yòng)材料的限制。有(yǒu)趣的是，電(diàn)容值越高，任何制造缺陷对击穿電(diàn)压的影响就越小(xiǎo)。以陶瓷為(wèi)基础的绝缘材料特性在计算中占主导地位；研究表明，金属元素对结果的影响很(hěn)小(xiǎo)。击穿電(diàn)压通常由電(diàn)介质内的极化过程而不是任何電(diàn)击穿决定。制造商(shāng)通过识别组件工作特性内的區(qū)域来确定击穿電(diàn)压。与電(diàn)压相关的质量保持在设备所需的限制范围内，其预测的可(kě)靠性在指定范围内。设计人员应用(yòng)的任何降额将作為(wèi)制造商(shāng)降额系数的补充，用(yòng)于根据击穿電(diàn)压计算最大额定電(diàn)压。与電(diàn)压相关的质量保持在设备所需的限制范围内，其预测的可(kě)靠性在指定范围内。设计人员应用(yòng)的任何降额将作為(wèi)制造商(shāng)降额系数的补充，用(yòng)于根据击穿電(diàn)压计算最大额定電(diàn)压。与電(diàn)压相关的质量保持在设备所需的限制范围内，其预测的可(kě)靠性在指定范围内。设计人员应用(yòng)的任何降额将作為(wèi)制造商(shāng)降额系数的补充，用(yòng)于根据击穿電(diàn)压计算最大额定電(diàn)压。

要记住的一件事是，乍一看，过度降额组件可(kě)能(néng)是最安全的策略，但这将导致选择物(wù)理(lǐ)上更大或更昂贵的组件。所需的额外電(diàn)路板空间可(kě)能(néng)不可(kě)行，或者可(kě)能(néng)导致電(diàn)路板布局和布線(xiàn)方面的其他(tā)挑战。在可(kě)能(néng)存在机械振动的环境中，较大的部件也会增加部件内破裂的风险。与所有(yǒu)设计决策一样，需要仔细考虑某些后果。