So verringern Sie einen Keramikkondensator für Gleichstromvorspannung

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Ich verstehe, dass die Kapazität einer Keramikkappe sehr stark von der Gleichstromvorspannung abhängt, die an die Anschlüsse angelegt wird. Bei Nennspannung habe ich einen Rückgang von bis zu 70% gemessen und gehört, dass er höher sein kann. Das sind zwei Datenpunkte, einer bei Nullspannung und ein ungefährer Wert bei Nennspannung. In Fällen, in denen der Hersteller die Derating-Kurven nicht zur Verfügung stellt, möchte ich das erforderliche Derating abschätzen können.

Aus einer TDK-App-Notiz (App-Video? Haben wir schon einen Namen für diese Dinge?) Habe ich mir diese Handlung geholt. Kleinere Kapazitätskomponenten leiden weniger unter Kapazitätsänderungen, Komponenten mit höherer Spannung leiden unter weniger Kapazitätsänderungen bei der Betriebsspannung und (nicht gezeigt) größere Komponenten leiden unter weniger Kapazitätsänderungen.

Cap-Derating-Kurve Quelle https://www.youtube.com/watch?v=weUrWSFJCgk TDK Tech Tube: DC-Vorspannungseffekt auf mehrschichtige Keramikkondensatoren (MLCC)

Gibt es dafür eine Standardkurve? So etwas wie zum Beispiel eine Standard-Kondensatorentladungskurve. Ich möchte in der Lage sein, an die Datenpunkte zu passen und für eine Betriebsspannung irgendwo unterhalb der Nennspannung zu interpolieren. Gibt es andere Techniken, um die Kapazität bei Betriebsspannung abzuschätzen, ohne die Komponente zu bestellen und zu messen?

Jason_L_Bens
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Das letzte Mal habe ich nachgesehen - nein. Jeder Hersteller, jede Größe und jedes Dielektrikum hat seine eigene Kurve.
Winny
Ich habe in LTpowerCAD festgestellt, dass die Kappen C nominal, C bei halber Nennspannung und C bei Nennspannungsfeldern haben. Ich frage mich, ob jemand einen Einblick hat, wie er das macht. Parabel montieren? SPICE sim hinter den Kulissen?
Jason_L_Bens
Wie @winny sagt, scheint es erhebliche Unterschiede zwischen den Herstellern zu geben. Oft müssen Sie über das Datenblatt hinausgehen, um Software oder webbasierte Informationen des Herstellers zu verwenden. Wenn sie es nicht liefern, sind Sie im Dunkeln.
Spehro Pefhany
Peripherie: Da Sie sich mehr als viele für keramische Eigenschaften interessieren (wie man sollte :-)). Beachten Sie, dass Keramikkappen ein Klingeln aufweisen können, wenn sie mit einer Stufenwellenform getroffen werden, und dass beispielsweise beim Einschalten bekannt ist, dass Spannungsspitzen hoch genug sind, um z. B. nachfolgende Regler zu zerstören. | Es können mikrophonische Effekte auftreten - Percussion to Signal.
Russell McMahon

Antworten:

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Beziehen Sie sich immer auf die Datenblätter. Da es buchstäblich Hunderte von Keramikkappen gibt, sind die allgemeinen Eigenschaften für jeden Materialtyp ähnlich, verschlechtern sich jedoch mit zunehmender Kapazität und verbessern sich, wenn Sie die Spannung überbewerten.

Die Qualitätsstufen stehen in umgekehrter Beziehung zu Kosten und Auswirkungen, sind jedoch geringfügig, es sei denn, Sie haben es mit einem großen Teilevolumen zu tun. COG haben ein niedriges k-Dielektrikum und sind daher in max. Wert im Vergleich zu den anderen Familien.

Die besten Werte für Spannung und Piezounempfindlichkeit sind COG, ein Materialtyp, der der Tempco-Kategorie NP0 entspricht, auch bekannt als Neg / Pos / Zero Temp. Koeffizient (<50 ppm / ° C) Es gibt andere Materialbuchstaben, die N100, N200 usw. bis N1000 entsprechen (siehe Abbildung 1 oben links). P150 sind selten, existieren jedoch zur Spulenkompensation.

Die nächste Grafik oben rechts zeigt die hohe k-Dielektrizitätskonstante Y5V für Raumtemperatur-Apps, die im Vergleich zu X5R die niedrigsten Kosten verursachen.

Die nächste Zeile zeigt die Impedanzreihenresonanzfrequenz SRF für ein bestimmtes kleines Murata 0402 SMD-Paket in COG vs X7R / Y5U-Materialien.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Als nächstes wird der Kapazitätsabfall der Gleichspannung angezeigt, der für X7R / X5R für diese Teile und für Ihr TDK-Diagramm nie um mehr als 30% abfällt. <= 20% Dies ist ein guter Allzwecktyp, wenn Ihre Schaltungsempfindlichkeit sehr niedrig ist. Andernfalls würden Sie NP0 wählen.

Als nächstes fällt die Wechselstromimpedanz mit steigender Wechselspannung ab, die als steigende Kapazität für Nicht-COG-Typen angezeigt wird. Beachten Sie, dass die Messstandardfrequenzen für COG höher sind. Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Als nächstes werden die typischen Alterungsreduzierungen des C-Werts gezeigt, die häufig durch Betrieb bei 70% oder 80% V für diese Keramikmaterialkategorien definiert werden.

Letzteres zeigt den Einfluss von ESR auf Keramikkappen und ihre Fähigkeit, Wärme durch Nomogramme der VA-, V- und I-Werte gegenüber den F & C-Werten für diese 0402-SMD-Teile abzuleiten.

Wenn Sie die Spannung um 33% reduzieren, können Sie aufgrund der Versorgungsempfindlichkeit aller Anbieter mit TDK mindestens> 80% C erwarten, besser als bei vielen anderen. Für Kappen mit hohem Q in RF und Kappen mit niedrigem Q in SMPS-Filtern bietet Murata viele hervorragende Optionen auch für breite Geometrien mit niedrigem ESL.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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+1 für die Erwähnung des Alterns, über das nicht so viel gesprochen wird wie über Temperatur- oder DC-Vorspannungsreduzierung. Murata hat immer so tolle Datenblätter, aber was machen Sie, wenn die Komponente, die Sie mögen, diese Informationen nicht zur Verfügung hat? Ich kann die FAEs unter einem Stapel von E-Mails begraben, bis sie die Pläne abhusten, aber ich hatte gehofft, dass es eine Möglichkeit gibt, die Reduzierung ohne Verzögerung abzuschätzen, während die FAE bei seinem Komponenteningenieur eincheckt und zurückmeldet.
Jason_L_Bens
Sie erhalten eine +1, wenn Sie die ESR * C-Zeitkonstante aus den Grafiken
berechnen