Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

SDM конденсаторы без маркировки

SDM конденсаторы без маркировки

Очень многие начинающие радиолюбители сталкиваются с проблемой определения характеристик таких накопительных устройств, как смд конденсаторы. Имеющие небольшой размер и используемые при такой технологии установки, как поверхностный монтаж, эти компоненты многих печатных плат имеют маркировку, отличающуюся от той, которая используется у более крупных аналогов для сквозного монтажа. В данной статье будут рассмотрены основные виды данных радиодеталей, их обозначение и его расшифровка.

SMD-конденсатор

Виды SMD-конденсаторов

Все используемые для поверхностного монтажа накопительные устройства бывают трех основных видов: керамические, электролитические и танталовые.

Электролитические

Такие компоненты для поверхностного монтажа состоят из:

  • Алюминиевого цилиндрического корпуса, диаметром от 4 до 10 мм и высотой от 5,4 до 10,5 мм;
  • Двух обкладок из тонкой фольги, разделенных пропитанной электролитом бумагой и скрученных в небольшой рулончик;
  • Двух контактов (выводов), которые располагаются перпендикулярно осевой линии компонента. Так как электролитические смд накопители являются полярными, то к одному из контактов, обозначенному специальной полосой на торце корпуса, подключают отрицательный потенциал, ко второму – положительный.
  • Монтажной площадки, предназначенной для фиксации компонента на рабочей поверхности.

Различные модели данных компонентов, имеющие номинал от 1 до 1000-150 мкФ, способны работать при напряжении от 4 до 1000 В.

Керамические

Наиболее часто применяемый керамический многослойный накопитель для поверхностного монтажа имеет следующее строение:

  • Керамическое тело – большое количество тонких слоев керамического диэлектрика;
  • Внутренние электроды – никелевые тонкие пластинки, расположенные между слоями керамического диэлектрика;
  • Торцевые контактные электроды – два вывода, к каждому из которых подключена половина внутренних электродов.

В отличие от электролитических, такие компоненты имеют уплощенную прямоугольную форму, небольшие размеры (длина и ширина самых мелких радиодетали этого вида составляют всего 0,8 и 1,5-1,6 мм, соответственно). Однако, несмотря на небольшие размеры, такие смд компоненты могут работать при напряжении от 25 до 700-1000В, накапливая при этом заряд, величиной от 0,5-1,пФ до 3-3,3 мкФ.

Танталовые

Основными составными частями танталовых полярных накопительных смд устройств являются:

  • Анод – контакт, на который подается электрический ток с отрицательным потенциалом;
  • Катод – расположенный на противоположной стороне корпуса контакт, запитываемый положительным потенциалом;
  • Диэлектрик – слой не проводящего электрический ток материала, располагающегося между анодом и катодом;
  • Электролит – находящееся в жидком или твёрдом агрегатном состоянии, проводящее электрический ток вещество. Для предотвращения высыхания конденсатора чаще всего в качестве электролита используют гранулированный оксид марганца.
  • Диэлектрик – оксид тантала, которым покрыт располагающийся в корпусе гранулированный анод.

Применяют такие небольшие по размерам накопительные устройства при рабочем напряжении от 6 до 32-35 В. Величина накапливаемого при этом заряда колеблется от 1 до 600-680 мкФ.

Как определить номинал и напряжение

Очень многие производители не указывают на своих изделиях такие основные для любого конденсатора характеристики, как рабочее напряжение и номинал (номинальная емкость).

Определение номинала данных электронных компонентов производится следующими способами:

  • С помощью такого имеющего функцию измерения номинала контрольно-измерительного прибора, как мультиметр. Для измерения значения номинала контрольные щупы прибора подключают к специальным разъемам. Затем переключатель устанавливается на самый большой по значению предел измерения (в большинстве мультиметров это 200 мкФ). После этого щупы прикладывают к контактам конденсатора, спустя несколько секунд на дисплее прибора получают значение номинала накопительного устройства.

Важно! Перед измерением емкости смд накопитель обязательно разряжают – оставшийся в обкладках заряд может повредить электронные схемы мультиметра.

  • С помощью специализированного измерительного прибора RLC.

Для того чтобы узнать рабочее напряжение накопительного SMD устройства, пользуются следующей простой методикой:

  • При помощи мультиметра измеряют напряжение между выводами включенного в схему компонента;
  • Полученное значение умножают на 1,5.

Рассчитанное таким способом рабочее напряжение будет примерным, более точное значение данной характеристики можно узнать из маркировочного кода конденсатора или его описания.

Маркировка конденсаторов: расшифровка цифр и букв

В зависимости от вида накопительного смд устройства, различают несколько методик их маркировки.

Маркировка керамических устройств

Устройства данного вида маркируются с помощью одной или двух латинских букв и цифры. Первая буква при этом обозначает производителя компонента, вторая – его номинальную ёмкость. Цифра в маркировочном коде указывает на степень номинала конденсатора в пикофарадах.

Таблица для расшифровки маркировки керамических SMD накопителей

Пример. Маркировка накопительного смд компонента KG3 расшифровывается как изделие, произведенное компанией «Kemet» и имеющее емкость 1,8×103 пкФ.

Маркировка электролитических SMD накопителей

Электролитические накопительные устройства для поверхностного монтажа маркируются 4 основными способами:

  • В виде одной буквы, обозначающей рабочее напряжение, и трех цифр, две из которых указывают на значение емкости конденсатора, а третья – на степень номинала в пикофарадах.
  • В виде двух букв, обозначающих рабочее напряжение и емкость, одной цифры, указывающей на степень номинала в пикофарадах.

Маркировка современных импортных электролитических конденсаторов

  • Четырьмя символами – это обозначение, состоящее из одной буквы, означающей рабочее напряжение, двух цифр, указывающих на емкость компонента, и последней цифры, определяющей количество нулей после значения емкости.
  • Двухстрочная – верхняя часть маркировки в виде цифры означает емкость компонента, нижняя – его рабочее напряжение.
Читайте так же:
Какой строительный пылесос выбрать форум

Двухстрочная маркировка электролитических конденсаторов

Маркировка танталовых накопительных смд устройств

Маркировка танталовых смд накопителей состоит из следующих частей:

  • Большой латинской буквы, указывающей на рабочее напряжение компонента;
  • Трёхзначного числа, первые две цифры которого означают емкость накопителя, а последняя – количество нулей после значения емкости.

Обозначение танталовых смд накопительных компонентов

Пример. Маркировка танталового накопителя G103 означает, что он имеет рабочее напряжение 4 В и емкость 10 000 пикофарад.

Важно! При подключении танталовых и электролитических накопителей необходимо соблюдать полярность. Для этого на их корпуса наносится специальная полоса, имеющая черный цвет и обозначающая положительный (у танталовых накопителей) или отрицательный (у электролитических устройств) вывод. Неправильное подключение с игнорированием данных меток приведет к тому, что накопитель выйдет из строя.

Как маркируются большие конденсаторы

Большие накопительные смд устройства маркируются по тем же принципам, что их более мелкие аналоги. При больших размерах корпуса на таких компонентах часто пишется полное значение их емкости и рабочего напряжения.

На заметку. По поисковому запросу «smd конденсаторы без маркировки как определить», помимо сайтов, на первой странице выдачи полезную информацию по данной тематике содержат различные форумы радиолюбителей и специалистов, занимающихся ремонтом компьютерной и бытовой техники.Обозначение в схемах.

На электрических схемах накопительные смд устройства имеют такое же обозначение, как и у их используемых для сквозного монтажа аналогов.

Графическое обозначение смд накопителя на электрической схеме

Таким образом, умение читать и расшифровывать маркировочные коды позволяет правильно определять характеристики данных накопителей. Такие навыки очень важны при замене вышедших из строя накопителей, пайке сложных схем, чувствительных к перепадам вольт-амперных характеристик электрического тока.

Видео

Параметры и маркировка выводных и SMD конденсаторов.

Как расшифровать буквенно-цифровую маркировку конденсатора постоянной ёмкости
и узнать его характеристики?
Маркировка рабочего напряжения, допуска погрешности номинала и температурного
коэффициента ёмкости (ТКЕ) – описание и примеры.

Буквенно-цифровая маркировка конденсаторов Нет дела более суетного и неблагодарного, нежели чем описывать правила маркировки конденсаторов, особенно, когда дело касается нерадивого импортного производителя.
То ли дело – предприятия бывшего СССР, которые и штамповали и кодировали выпускаемую продукцию по единому и понятному всем стандарту.
Однако деваться некуда, конденсатор – элемент не самый последний в радиолюбительском хозяйстве, а потому: из бумаги он, или какого прочего диэлектрика, но распознать, а также определить его характеристики нам всё же придётся. Начнём с определения номинала и прочих параметров конденсатора, при изготовлении которого использовались плёнка, керамика, тантал или слюда (Рис.1).

Рис.1 Вариант буквенно-цифровой маркировки конденсаторов

1. Номинал значения ёмкости – то, что должно присутствовать у каждого выводного конденсатора. В представленном на рисунке случае – это трёхзначное число 105.
Первые две цифры здесь обозначают значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья цифра — показатель степени по основанию 10, а другими словами, количество нулей, добавляемое к первым двум цифрам. В нашем случае: 105 = 10 × 10 5 = 1 000 000 пФ = 1 000 нФ = 1 МкФ .
Напомним: 1 МкФ = 1 000 нФ = 1 000 0000 пФ, а 1 нФ = 1 000 пФ.

При обозначении конденсаторов ёмкостью менее 100 пФ, третья цифра, которая должна быть равна «0», может отсутствовать, т. е. обозначение: 22 ⇒ 220 = 22 × 10 0 = 22 пФ .

При маркировке конденсаторов ёмкостью менее 10 пФ в качестве последней цифры может быть «9», т. е. обозначение: 229 ⇒ 2p2 = 2.2 пФ .

2. Допустимое отклонение ёмкости конденсатора – это буквенный символ, который может быть нанесён после обозначения номинала ёмкости. На Рис.1 это буква «К», которая соответствует допуску ±10%.

3. Допустимое рабочее напряжение – также является крайне важным параметром конденсатора. Маркировка может быть нанесена как в явном виде, например, 100V, 200V и т. д. (в некоторых случаях, буква V опускается), так и при помощи цифрового кода, обозначение которого представлено на Рис.1 красным цветом. Расположение данного кода может находиться в любом месте корпуса конденсатора, в том числе и перед цифрами номинала.

Буквенно-цифровая маркировка конденсаторов 4. ТКЕ конденсатора – это параметр, характеризующий относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды. Маркировка, как правило, наносится на корпус под цифрами номинала конденсатора и содержит следующие обозначения:
NP0 или C0G – используется в прецизионных цепях, а ёмкость практически не зависит от температуры (ТКЕ близок к нулю);
X7R – стабильный диэлектрик с умеренным ТКЕ (ёмкость изменяется на ±15% в диапазоне от -55° до +125°);
Y5V или Z5Y – используется в цепях общего применения. Ёмкость может измениться на +22%. -82% в диапазоне от -30° до +85°.

На примере, изображённом выше: номинал конденсатора составляет величину 103 = 10 × 10 3 = 10 000 пФ = 10 нФ , допуск J ± 5% , допустимое рабочее напряжение ⇒ 50 V , а ТКЕ ⇒ C0G соответствует минимальному температурному коэффициенту.

Читайте так же:
Как сделать дровокол на трактор

Переходим к различным вариантам МАРКИРОВКИ SMD КОНДЕНСАТОРОВ, предназначенных для поверхностного монтажа.
Искать маркировку на мелком неполярном SMD конденсаторе – сродни поиску чёрной кошки в тёмной комнате. Однако если заведомо знать, что ни кошки в комнате, ни маркировки на конденсаторе не существует, то и ловить, по большому счёту, нечего.
И хотя существуют методы нанесения лазерной маркировки на самые малогабаритные элементы, в большинстве случаев – данной привилегии удостаиваются более крупные электролитические и танталовые конденсаторы. Опять же, благодаря современным технологиям, производитель может накрутить на маркировку такого элемента: и дату изготовления, и собственный логотип, и литеру бессвинцового исполнения, однако главной информацией, которая нас интересует, является всё ж таки – номинал ёмкости, допустимое рабочее напряжение и полярность включения (Рис.2).

Буквенно-цифровая маркировка SMD конденсаторов

Рис.2 Варианты буквенно-цифровой маркировки SMD конденсаторов

1. Максимальное дупустимое напряжение SMD конденсатора может присутствовать как в явном виде (Рис.2 – на 4 изображении), так и в виде буквенного символа, который чаще всего находится перед обозначением номинала ёмкости, но может наноситься и после него. Сдобрим сказанное таблицей буквенных символов.

Маркировка рабочих напряжений полярных ЧИП конденсаторов

МаркировкаGJACDEVT
Напряжение, В46,3101620253550

Перед буквенным символом могут ставиться цифры 1 или 2, указывающие на диапазон напряжений:
1 – для напряжений до 100 В, 2 – для напряжений 100. 1000 В.
Например: 1Е ⇒ это 25 В , а 2Е ⇒ это 250 В .

2. Номинал значения ёмкости может быть промаркерован в явном виде, т. е. в микрофарадах, но без указания размерности. Таким образом: число 470 соответствует ёмкости 470 МкФ, а число 1000 – соответствует 1000 МкФ.

Также номинал ёмкости может присутствовать в виде трёхзначного числа по аналогии с маркировкой выводных конденсаторов, уже рассмотренных нами выше. В данном случае – это экземпляры SMD конденсаторов, представленные на Рис.2 (2 и 4 изображения).
Давайте вспомним пройденный материал.
1. Рис.2, 2-изображение: 476 = 47 × 10 6 = 47 000 000 пФ = 47 МкФ; буква Е ⇒ 25V ,
2. Рис.2, 4-изображение: 106 = 10 × 10 6 = 10 000 000 пФ = 10 МкФ; явно задано 6.3V .

Третий вариант указания номинала – цифро-буквенный, где буква соответствует показателю ёмкости, а цифра отображает множитель, а контретно количество нулей, добавляемое к показателю Рис.2 (1 и 3 изображения). Приведём ещё одну таблицу.

Соответствие буквенного кода маркировки ёмкости SMD конденсатора

Буква кода номиналаAEJNSW
Ёмкость, пФ1,01,52,23,34,76,8

Точно так же, как в предыдущем случае – перед обозначением номинала ёмкости может наноситься буквенный символ максимально-допустимого напряжения SMD конденсатора.

И ещё пару примеров:
1. Рис.2, 1-изображение: А7 ⇒ 1 × 10 7 = 10 000 000 пФ = 10 МкФ; напр. не указано ,
2. Рис.2, 3-изображение: CN5 ⇒ 3.3 × 10 5 = 330 000 пФ = 0.33 МкФ; буква С ⇒ 16V .

Ну и под занавес приведу картинку, которая нам поможет определиться с полярностью подключения электролитических и танталовых SMD конденсаторов.

Различные виды SMD конденсаторов с обозначением полярности включения

Рис.3 Различные виды SMD конденсаторов с обозначением полярности включения

Керамический конденсатор как определить номинал

Керамические конденсаторы являются естественным элементом практически любой электронной схемы. Они применяются там, где необходима способность работать с сигналами меняющейся полярности, необходимы хорошие частотные характеристики, малые потери, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры и низкая стоимость. Там же, где эти требования пересекаются, они практически незаменимы. Но проблемы, связанные с технологией их производства, отводили этому типу конденсаторов нишу устройств малой ёмкости. Действительно, керамический конденсатор на 10 мкФ ещё недавно воспринимался как удивительная экзотика, и стоило такое чудо как горсть алюминиевых электролитических, таких же ёмкости и напряжения, либо как несколько аналогичных танталовых.

Однако, развитие технологий позволило к настоящему времени сразу нескольким фирмам заявить о достижении ими ёмкости керамических конденсаторов 100 мкФ и анонсировать начало производства приборов ещё больших номиналов в конце этого года. А сопровождающее этот процесс непрерывное падение цен на все изделия данной группы заставляет внимательнее присмотреться ко вчерашней экзотике, чтобы не отстать от технического прогресса и сохранить конкурентоспособность.

Рисунок 1. Структура многослойного керамического конденсатора

Несколько слов о технологиях. Говоря о керамических конденсаторах, мы будем рассматривать многослойные керамические структуры. На рис. 1 представлена структура такого конденсатора, а на рис. 2 — фотография сильно увеличенного среза изделия одного из мировых лидеров их производства — японской фирмы Murata.

Рисунок 2. Срез структуры конденсатора фирмы Murata (увеличено)

Ёмкость многослойных керамических конденсаторов определяется формулой:

где e — константа диэлектрической проницаемости вакуума; e — константа диэлектрической проницаемости, используемой в качестве диэлектрика керамики; S — активная площадь одного электрода; n — число слоёв диэлектрика; d — толщина слоя диэлектрика.

Читайте так же:
Какое оборудование нужно для пивного магазина

Таким образом, увеличения ёмкости конденсатора можно добиться уменьшением толщины слоёв диэлектрика, увеличением числа электродов, их активной площади и увеличением диэлектриче-ской проницаемости диэлектрика.

Уменьшение толщины диэлектрика и связанная с этим возможность увеличения количества электродов — основной способ увеличения ёмкости керамиче-ских конденсаторов. Но снижение толщины диэлектрика приводит с снижению напряжения пробоя, поэтому конденсаторы большой ёмкости на высокое рабочее напряжение встречаются редко.

Увеличение числа слоёв диэлектрика — процесс, технологически связанный с уменьшением толщины единичного слоя. Рис. 3 отображает технологические тенденции послед-них лет в этой области, представленные фирмой Murata.

Рисунок 3. Взаимозависимость толщины слоя диэлектрика и числа слоёв многослойных конденсаторов

Увеличение активной площади одного электрода — это увеличение габаритных размеров конденсатора — крайне неприятное явление, приводящее к резкому росту стоимости изделия.

Увеличение диэлектрической проницаемости при заметном увеличении ёмкости приводит к существенному ухудшению температурной стабильности и сильной зависимости ёмкости от приложенного напряжения.

Теперь рассмотрим возможности и особенности применения керамических конденсаторов большой ёмкости. Перед началом обсуждения стоит обратить внимание на уже имеющиеся предложения и ближайшие планы лидеров отрасли фирм Murata и Samsung Electro-Mechanics, представленные в табл. 1.

Таблица 1. * Выпускаемые и перспективные модели

Murata X5R/X7R
100220
В1210181222202220
50 В1206121012101210/18122220
25 В0603/08050805/120612061206/121018122220
16 В060308051206120612101812
10 В0603/040206030603/08050805/12060805/120612101812/2220
6,3 В1 мкФ2,2 мкФ4,7 мкФ10 мкФ22 мкФ47 мкФ100 мкФ
Samsung Electro-Mechanics X7R
100 В12102220
50 В1210
25 В1206
16 В0805120612061210
10 В08051206120612061812
6,3 В060308050805080512102220
1 мкФ2,2 мкФ4,7 мкФ10 мкФ22 мкФ47 мкФ100 мкФ
Murata Y5V
100 В1210
50 В120612101812
25 В0805080512061210
16 В060308051206
10 В0603080508051210
6,3 В040206030805120612101812
1 мкФ2,2 мкФ4,7 мкФ10 мкФ22 мкФ47 мкФ100 мкФ
Samsung Electro-Mechanics Y5V
100 В
50 В12101812
25 В0805120612061206
16 В0603080512061206
10 В0603080508051206120618122220
63 В
1 мкФ2,2 мкФ4,7 мкФ10 мкФ22 мкФ47 мкФ100 мкФ

*) Ожидается в ближайшем будущем;уже доступно.

Естественной областью применения подобного спектра керамических конденсаторов большой ёмкости может быть замена ими танталовых и алюминиевых конденсаторов для поверхностного монтажа в схемах подавления пульсаций, разделения постоянной и переменной составляющих электрического сигнала, интегрирующих цепочках. Однако, при этом необходимо учитывать принципиальные различия между этими группами деталей, делающие, в большинстве случаев, бессмысленными замены вида электролитический конденсатор «номинал x напряжение» на керамический конденсатор аналогичного «номинала x напряжения». Рассмотрим коротко основные причины этого.

Частотные свойства конденсаторов определяет зависимость их импеданса и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) от частоты. Типичные зависимости такого рода для керамических, танталовых и алюминиевых конденсаторов приведены на рис. 4 и 5.

Рисунок 4. Зависимость импеданса конденсаторов от частоты

Рисунок 5. Зависимость ESR конденсаторов от частоты

Существенная разница в импедансе керамических конденсаторов на частотах выше 1 кГц с алюминиевыми электролитическими и свыше 10 Гц с танталовыми конденсаторами позволяет в некоторых случаях использовать для сглаживания пульсаций напряжения номиналы меньшей ёмкости для получения аналогичного эффекта. Данные, характеризующие разницу в величине сглаживания паразитных синусоидальных пульсаций различных частот конденсаторами разного типа, но одинаковой ёмкости 10 мкФ, даны в табл. 2.

Таблица 2. Сравнительные характеристики конденсаторов различных типов

Частота пульсацииВходная амплитуда пульсацииВыходная амплитуда пульсации, мВ
Алюминиевые эл-кие конденсаторыТанталовые эл-кие конденсаторыКерамические конденсаторы
10 кГц2 В534204196
100 кГц3366416
500 кГц3463812
1 МГц332303

Таким образом, для обеспечения одинакового с танталовым конденсатором в 10 мкФ уровня подавления пульсаций частотой 1 МГц можно использовать керамический конденсатор ёмкостью 1,0–2,2 мкФ. Экономия места на плате и денег очевидна.

Низкое эквивалентное последовательное сопротивление и связанные с ним малые потери позволяют значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, нежели электролитические, не вызывая при этом критического для детали разогрева, несмотря на их значительно более скромные габаритные размеры. Сравнительные кривые разогрева конденсаторов токами пульсации различной частоты приведены на рис. 6.

Рисунок 6. Зависимость разогрева конденсаторов от тока пульсации на частотах 100 кГц (а) и 1 МГц (б)

Ещё одним немалым плюсом керамических конденсаторов является их способность выдерживать кратковременные высокие напряжения перегрузки, многократно превышающие номинальные. Кто выбирал сглаживающие конденсаторы для импульсных источников питания, знает, как это важно, ибо в моменты запуска и выключения в них могут генерироваться импульсы амплитудой до нескольких значений выходного напряжения, вынуждая использовать электролитические конденсаторы с большим запасом по напряжению.

Читайте так же:
Как проверить помпу посудомоечной машины

Сравнительные характеристики напряжения пробоя для различных типов конденсаторов по результатам тестов, проведённых фирмой Murata, приведены на рис. 7.

Рисунок 7. Характеристики пробоя конденсаторов разных типов

Теперь несколько слов о грустном. При всех своих достоинствах, керамические конденсаторы большой ёмкости производятся с использованием диэлектриков типа X7R/X5R и Y5V. Их отличительной особенностью является сильная зависимость диэлектрической проницаемости, а с ней, согласно (1), и ёмкости от температуры и приложенного напряжения. Типичные зависимости такого рода для конденсаторов разных типов показаны на рис. 8 и 9.

Рисунок 8. Температурная зависимость ёмкости конденсаторов

Рисунок 9. Зависимость ёмкости конденсаторов от приложенного напряжения

Из них видим, что при достаточно жёстких требованиях к стабильности номинала, например, во времязадающих цепях или при развязке постоянной и переменной составляющих, на замену электролитическим конденсаторам можно рекомендовать только керамические с диэлектриком X7R, который может оказаться ещё более интересным, если принять во внимание его допустимый диапазон рабочих температур -55 : +125°С, позволяющий ему найти применение как в аппаратуре, рассчитанной на работу на улице в условиях севера, так и в автомобильной технике, с её жёсткими требованиями к сохранению работоспособности при высоких температурах.

Однако, для сглаживающего конденсатора стабильность номинала не является критическим параметром. Поэтому можно рассчитывать и на высокую востребованность приборов на основе менее стабильной керамики Y5V, из которой можно получить детали меньшего габарита и стоимости.

Керамические конденсаторы SMD, параметры

Керамический конденсатор в условиях изменения температуры и напряжения

Автор: Марк Фортунато

Ссылка на оригинал статьи на английском языке.

Данная статья является сокращенным техническим переводом статьи Mark Fortunato.

Аннотация: Реальность параметров современных керамических конденсаторов SMD — хорошее напоминание о том, что всегда нужно читать техническое описание. В этой публикации объясняется, как обозначения типов керамических конденсаторов, такие как X7R и Y5V, ничего не говорят о коэффициентах напряжения.

Введение: я был удивлен тому, что после 25 лет работы с этими конденсаторами, я узнал кое-что новое. Я работал над драйвером светодиодной лампы, и постоянная времени RC-цепи в моем проекте бала не стабильной.

На всякий случай я купил новые резисторы и конденсатор, измерил и установил их. Я включил схему, проверил, но моя проблема постоянной времени RC так и осталась.
Я тестировал схему в корпусе, который сам находился в корпусе, имитирующем «банку» для потолочного освещения. Температура компонентов в некоторых случаях превышала + 100 ° C. Следующим моим выводом, конечно же, было то, что проблема заключалась в изменении температуры конденсатора.

Я скептически отнесся к этому выводу, так как использовал конденсаторы X7R, которые, как я знал много лет, изменялись только на ± 15% до + 125 ° C. Чтобы убедиться в этом, я просмотрел документацию на конденсатор, который я использовал. Тогда и изменилось мое мнение о керамических конденсаторах.

Справочная информация о некоторых основных типах керамических конденсаторов
Для тех, кто не запомнил эти вещи (как практически все), в таблице 1 показаны буквы и цифры, используемые для обозначения типов керамических конденсаторов, и их значение. В таблице приведены данные керамических конденсаторов классов II и III. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что конденсаторы класса I включают обычный тип COG (NPO). Их параметры не так зависят от их размера, как те, что указаны в нашей таблице, но они гораздо более устойчивы к условиям окружающей среды и не проявляют пьезоэффекта. Однако те, что указаны в таблице ниже, могут иметь самые разные характеристики. Они будут расширяться и сжиматься под действием приложенного напряжения, иногда вызывая слышимое жужжание или звон.

SMD конденсаторы и их парвметры

Таблица 1. Типы керамических конденсаторов

По моему опыту, из множества типов конденсаторов, перечисленных выше, наиболее распространенными являются X5R, X7R и Y5V. Я никогда не использую Y5V из-за очень большого изменения емкости в зависимости от условий окружающей среды. Когда производители конденсаторов разрабатывают продукты, они выбирают материалы с характеристиками, которые позволят конденсаторам работать в заданном диапазоне (3-й символ) в заданном температурном диапазоне (1-й и 2-й символы). Конденсаторы X7R, которые я использовал, не должны изменяться более чем на ± 15% в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C. Итак, либо у меня была испорченная партия конденсаторов, либо с моей схемой что-то случилось.

Не все X7R одинаковые

Поскольку моя проблема с постоянной времени RC была намного сложнее, чем можно было бы объяснить указанным изменением температуры, мне пришлось копать глубже. Глядя на данные об изменении емкости, в зависимости от приложенного напряжения для моего конденсатора, я был удивлен, увидев, насколько его емкость зависит от условий, которые я установил. Я выбрал конденсатор на 16 В для работы с напряжением 12 В. В техническом паспорте указано, что мой конденсатор 4,7 мкФ обычно обеспечивает емкость 1,5 мкФ в этих условиях! Теперь это объясняет проблему, возникшую в моей RC-цепи.
В паспорте тогда было показано, что если я просто увеличу размер конденсатора с 0805 до 1206, типичная емкость в этих условиях будет 3,4 мкФ. Это потребовало дополнительных исследований. Я обнаружил, что на веб-сайтах Murata и TDK® есть отличные инструменты, которые позволяют отображать изменения параметров конденсаторов в различных условиях окружающей среды. Я исследовал конденсаторы 4,7 мкФ различных размеров и приложенных напряжений. На рис. 1 показаны данные, полученные мною с помощью инструмента Murata, для нескольких различных керамических конденсаторов 4,7 мкФ. Я рассмотрел оба типа X5R и X7R в размерах корпуса от 0603 до 1812 и с номинальным напряжением от 6,3 до 25 В постоянного тока.

Читайте так же:
Видео про как работают сварщики в водоканале


Figure. 1. Изменение емкости в зависимости от напряжения постоянного тока для выбранных конденсаторов 4,7 мкФ.

Обратите внимание, во-первых, что по мере увеличения размера корпуса изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения постоянного тока уменьшается, причем существенно. Второй интересный момент заключается в том, что в зависимости от размера корпуса и керамического типа конденсатора номинальное напряжение последних часто не оказывает никакого влияния. Я ожидал, что использование конденсатора с номиналом 25 В при 12 В будет иметь меньшие отклонения, чем конденсатор с номиналом 16 В при том же смещении. Глядя на кривые для X5R в корпусе 1206, мы видим, что компонент с номинальным напряжением 6,3 В действительно работает лучше, чем его братья и сестры с более высоким номинальным напряжением. Если бы мы рассмотрели более широкий спектр конденсаторов, мы бы обнаружили, что такое поведение является обычным. Примерный набор конденсаторов, который я рассматривал, не проявляет такого поведения, как большинство керамических конденсаторов.

Третье наблюдение заключается в том, что для одного и того же корпуса X7R всегда имеют лучшую чувствительность к изменению напряжения, чем X5R. Я не знаю, верно ли это всегда и везде, но в моем исследовании так казалось.

Используя данные этого графика, в таблице 2 показано, насколько уменьшились емкости X7R при смещении 12 В.

Таблица 2. Конденсаторы X7R со смещением 12 В

Параметры SMD конденсаторов

Мы видим улучшение по мере перехода к конденсаторам большего размера, пока не достигнем размера 1210. Выход за пределы этого размера не приводит к улучшению.
В моем случае я выбрал самый маленький из доступных пакетов для 4,7 мкФ X7R, потому что размер был проблемой для моего проекта. По своему незнанию я предположил, что любой X7R так же эффективен, как и любой другой X7R — очевидно, что это не так. Чтобы обеспечить надлежащую работоспособность моей схемы, мне пришлось использовать конденсатор большего размера.

Выбор подходящего конденсатора

Очень не хотелось переходить на пакет 1210. К счастью, у меня была возможность увеличить номиналы резисторов примерно в 5 раз и, таким образом, уменьшить емкость до 1,0 мкФ. На рис. 2 показан график зависимости емкости в процентах от напряжения нескольких конденсаторов X7R на 16 В, 1,0 мкФ от их «собратьев» на 4,7 мкФ, 16 В, X7R.

Параметры конденсаторов

Конденсатор 0603 1,0 мкФ ведет себя примерно так же, 0805 4,7 мкФ. Конденсаторы 1 мкФ 0805 и 1206 работают немного лучше, чем конденсаторы 1210 4,7 мкФ. Используя конденсатор 0805 1,0 мкФ, я, таким образом, смог сохранить размер конденсатора неизменным, в то же время получив конденсатор, емкость которого упала только примерно до 85% от номинала, а не до 30%.

Но нужно было узнать еще кое-что. Я связался с коллегой и экспертом по керамическим конденсаторам ». Он объяснил, что есть много материалов, которые квалифицируются как« X7R ». Фактически, любой материал, который позволяет устройству соответствовать или превосходить температурные характеристики X7R, ± 15% в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C, может называться X7R. Он также пояснил, что нет спецификаций коэффициента напряжения для X7R или любых других типов. Это очень важный момент, поэтому я повторю его. Производитель может назвать конденсатор X7R (или X5R, или любого другого типа), если он соответствует спецификациям температурного коэффициента, независимо от того, насколько плох коэффициент напряжения.

Этот факт просто подтверждает старую истину, которую знает любой опытный разработчик: «Прочтите техническое описание!»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector