Welche Auswirkungen hat das Gehäuse auf den SMD-Kondensator?

Die meisten elektronischen Komponenten sind aus unterschiedlichen Gründen in unterschiedlichen Gehäusen erhältlich. Sie können entweder Nennleistung, erreichbarer Wert, Verlustleistung sein ... Soweit ich verstanden habe, wirkt sich die Größe des Widerstands hauptsächlich auf die Nennleistung aus.

Ein 1kΩ-Widerstand in einem 0805-Gehäuse hat also eine andere Nennleistung als ein 1kΩ-Widerstand in einem 0603-Gehäuse.

Wenn das Gehäuse bei der Auswahl des Widerstands eine Bedeutung hat, ist es für den MLCC-Kondensator dasselbe?

Sie haben Recht, dass die Nennleistung von Widerständen einer der großen Faktoren ist, die die Größe beeinflussen, aber nicht der einzige. Es ist auch wichtig, die Nennspannung zu beachten.

Wenn Sie beispielsweise einen Stromkreis mit 100 V betreiben, würden Sie keinen 0402-Widerstand verwenden, da die Durchbruchspannung von 0402-Widerständen im Allgemeinen viel niedriger ist (dh sie wird kurzgeschlossen, wenn Sie eine zu hohe Spannung anlegen). Je größer das Gehäuse ist, desto größer ist normalerweise die Nennspannung.

Bei der Kapazität gibt es mehrere Gründe, ein größeres Gehäuse einem kleineren vorzuziehen. Bei einem größeren Gehäuse ist normalerweise eine höhere Kapazität möglich, da mehr physischer Platz vorhanden ist. In einem 0402-Gehäuse kann beispielsweise keine angemessene 10-uF-Kappe erzielt werden.

Wenn wir davon ausgehen, dass Sie zwei Kondensatoren mit demselben Wert vergleichen (z. B. zwei 100-nF-Kappen), haben die größeren Kondensatoren normalerweise wieder eine höhere Nennbetriebsspannung. Dies ist aus zwei Gründen vorteilhaft. Das erste ist offensichtlich, und wenn Sie eine höhere Arbeitsspannung für Ihren Stromkreis benötigen, würden Sie keinen 0402 mit 10 V wählen, wenn Sie einen Stromkreis mit 25 V betreiben müssen. Der zweite ist subtiler und ich werde gleich darauf zurückkommen.

Ein dritter Grund ist, dass es unterschiedliche Dielektrika gibt. X7R ist in Bezug auf Stabilität in der Regel der beste Performer und bietet eine bessere Gleichstromleistung. X5R ist in dieser Hinsicht weniger gut. Im Allgemeinen sind X7R-Kondensatoren bei gleichen Spannungs- / Kapazitätswerten physikalisch größer als X5R-Kondensatoren.

Wenn Sie einen MLCC in einen Stromkreis stecken, der auf einen Gleichstrompegel geladen ist, z. B. mit einer Entkopplungskappe, möchten Sie tatsächlich eine Nennspannung wählen, die viel höher als Ihre Arbeitsspannung ist. Der Grund dafür ist, dass die Nennkapazität eines MLCC stark von der Gleichspannung abhängt.

Ein 10-V-MLCC hat möglicherweise eine Kapazität, die 50% unter der Nennleistung bei 5 V DC liegt, während ein 25-V-MLCC möglicherweise nur 10% unter der Nennleistung bei gleicher Betriebsspannung liegt. Sie können zum Beispiel einen 100nF 0201 6,3V MLCC erhalten, aber wenn Sie versuchen, damit eine 5V-Stromleitung zu entkoppeln, stellen Sie möglicherweise fest, dass die tatsächliche Kapazität nur 10nF oder weniger beträgt! Wenn Sie über ausreichend Platz verfügen, möchten Sie normalerweise ein größeres Paket mit einer höheren Nennspannung verwenden, wenn Sie über ausreichend Platz verfügen

Ein paar Punkte:

• Tom Carpenter erwähnt die Kurven in einigen Datenblättern, die den Kapazitätsabfall beim Anlegen von Gleichstrom zeigen. Erstens sind diese Kurven keine Garantien. Zweitens werden die Hersteller die Keramikrezepte aus zahlreichen Gründen regelmäßig ändern, wodurch sich diese Kurve ändert. So war beispielsweise ein früher stabiler DC-DC-Wandler heute ein Oszillator. Die einzige Möglichkeit, dies zu umgehen, ist die Verwendung eines AEC Q200-Teils. Dann müssen die Hersteller Sie benachrichtigen, wenn sie etwas an diesem Teil ändern. Eine andere Möglichkeit ist, ein 50-V-Teil anstelle eines 10-V-Teils zu verwenden und zu hoffen und zu beten.
• Eine weitere wichtige, schlecht spezifizierte und oft ignorierte Komponente eines MLCC ist ESL. Ich werde die Erforschung der planaren Induktivität als Übung für den Leser verlassen, aber die Kurzversion ist umso breiter, je breiter das Paket ist. Wenn Sie beispielsweise 1206 und 1210 eine 10uF-Kappe haben, hat der 1210 eine niedrigere ESL, daher eine höhere SRF.
• Teile, die kleiner als 0603 sind, sind beim Reflow wesentlich anfälliger für Grabsteine.
• Teile, die größer als etwa 1812 sind, neigen aufgrund von Biegungen in der PCBA entweder aufgrund von Depanelisierung oder Anwendungsspannungen zu Rissen.

Die Kommentare von Tom Carpenter zum Derating für DC-Voreingenommenheit zeigen ein sehr häufiges Missverständnis. Zwar kann eine Kappe mit höherer Spannung bei Gleichstromvorspannung einen geringfügig geringeren Kapazitätsverlust aufweisen als eine andere Kappe mit demselben Wert im selben Gehäuse, doch bestimmt die Gehäusegröße vorwiegend die Kapazitätsverschlechterung bei Gleichstromvorspannung. Ein 1206 wird viel weniger Verluste sehen als ein 0603, alle anderen Dinge sind gleich. Verbringen Sie einfach einige Zeit auf Muratas Simsurfing-Website, um sich selbst davon zu überzeugen.

Sie müssen auch für die Wärmeabfuhr planen. Jedes Quadrat aus Kupferfolie hat eine Temperatur von 70 Grad Celsius pro Watt, das über die Folie fließt. Somit hat ein Kupferweg von 100 mal 1000 mil 70 · 10 = 700 Grad Celsius pro Watt Wärmefluss. Irgendwann (ich habe einige Finite-Elemente-Sims mit einem SPICE-Widerstandsgitter durchgeführt, und 2 cm war die Antwort) tritt die meiste Wärme aus, die durch das Epoxidfaserglas zu den darunter liegenden Ebenen fließt.

Bringen Sie Sie zu einem SPICE-Programm und legen Sie einige 1-Ohm-Widerstände horizontal und einige 200-Ohm-Widerstände vertikal in einem Raster ab. So was

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Laut Murata wirkt sich das Paket auch auf die Entkopplung aus. Es ist üblich, mehrere Kappen parallel hinzuzufügen, um verschiedene Frequenzen zu filtern. Ihre Studie zeigt, dass dies nicht wirklich der Fall ist, da die größere Kappe den gleichen Job wie alle anderen zusammen macht. Außer wenn Sie Pakete verwenden, deren Größe mit der Kapazität abnimmt: Zum Beispiel: 1 uF in 0804, 0,1 uF in 0603 und 0,01 uF in 0402. Laden Sie das PDF hier herunter