X7r или y5v что лучше

X7r или y5v что лучше

В зарубежной системе классификации используется деление керамических конденсаторов на три класса:

По стандарту EIA RS-198 керамические конденсаторы 2-го класса различаются по допустимому изменению ёмкости и рабочему диапазону температур.

В отечествнной системе классификации диэлектрики керамических конденсаторов по типу ТКЕ разделяются на три группы:

Группы керамических конденсаторов классифицируемые по допускаемому изменению емкости в интервале температур:

Для слюдяных конденсаторов используется следующее деление по типам ТКЕ:

Остальные конденсаторы могут иметь различный ТКЕ, в зависимости от конкретного диэлектрика и конструкции. При расчётах необходимо сверяться с документацией на конкретный тип конденсатора. Для примера можно руководствоваться следующими значениями:

Обратите внимание. Ёмкость конденсаторов изменяется не только из-за температуры окружающей среды, но также и в зависимости от приложенного напряжения. Данная особенность освещена в отдельной заметке.

Источник

Изменение ёмкости керамических конденсаторов от температуры и напряжения, или как ваш конденсатор на 4,7мкФ превращается в 0,33мкФ

Вступление: я был озадачен.

Несколько лет назад, после более чем 25 лет работы с этими вещами, я узнал кое-что новое о керамических конденсаторах. Работая над драйвером светодиодной лампы я обнаружил, что постоянная времени RC-цепочки в моей схеме не сильно смахивает на расчётную.

Предположив, что на плату были впаяны не те компоненты, я измерил сопротивление двух резисторов составлявших делитель напряжения — они были весьма точны. Тогда был выпаян конденсатор — он так же был великолепен. Просто чтобы убедиться, я взял новые резисторы и конденсатор, измерил их, и впаял обратно. После этого я включил схему, проверил основные показатели, и ожидал увидеть что моя проблема с RC-цепочкой решена… Если бы.

Я проверял схему в её естественной среде: в корпусе, который в свою очередь сам по себе был зачехлён чтобы имитировать кожух потолочного светильника. Температура компонентов в некоторых местах достигала более чем 100ºC. Для уверенности, и чтобы освежить память я перечитал даташит на используемые конденсаторы. Так началось моё переосмысление керамических конденсаторов.

Справочная информация об основных типах керамических конденсаторов.

Для тех кто этого не помнит (как практически все), в таблице 1 указана маркировка основных типов конденсаторов и её значение. Эта таблица описывает конденсаторы второго и третьего класса. Не вдаваясь глубоко в подробности, конденсаторы первого класса обычно сделаны на диэлектрике типа C0G (NP0).

Не все X7R созданы одинаковыми.

Так как изменение постоянной времени моей RC-цепочки было куда больше, чем это могло быть объяснено температурным коэффициентом ёмкости, мне пришлось копать глубже. Глядя на то, насколько уплыла ёмкость моего конденсатора от приложенного к нему напряжения я был очень удивлён. Результат был очень далёк от того номинала, который был впаян. Я брал конденсатор на 16В для работы в цепи 12В. Даташит говорил, что мои 4,7мкФ превращаются в 1,5мкФ в таких условиях. Это объясняло мою проблему.

Даташит также говорил, что если только увеличить типоразмер с 0805 до 1206, то результирующая ёмкость в тех же условиях будет уже 3,4мкФ! Этот момент требовал более пристального изучения.

Я нашёл, что сайты Murata® и TDK® имеют классные инструменты для построения графиков изменения ёмкости конденсаторов в зависимости от различных условий. Я прогнал через них керамические конденсаторы на 4,7мкФ для разных типоразмеров и номинальных напряжений. На рисунке 1 показаны графики построенные Murata. Были взяты конденсаторы X5R и X7R типоразмеров от 0603 до 1812 на напряжение от 6,3 до 25В.

Рисунок 1. Изменение ёмкости в зависимости от приложенного напряжения для выбранных конденсаторов.

Обратите внимание, что во-первых, при увеличении типоразмера уменьшается изменение ёмкости в зависимости от приложенного напряжения, и наоборот.

Второй интересный момент состоит в том, что в отличии от типа диэлектрика и типоразмера, номинальное напряжение похоже ни на что не влияет. Я ожидал бы, что конденсатор на 25В под напряжением 12В меньше изменит свою ёмкость, чем конденсатор на 16В под тем же напряжением. Глядя на график для X5R типоразмера 1206 мы видим, что конденсатор на 6,3В на самом деле ведёт себя лучше, чем его родня на большее номинальное напряжение.

Если взять более широкий ряд конденсаторов, то мы увидим, что это поведение характерно для всех керамических конденсаторов в целом.

Третье наблюдение состоит в том, что X7R при том же типоразмере имеет меньшую чувствительность к изменениям напряжения, чем X5R. Не знаю, насколько универсально это правило, но в моём случае это так.

Используя данные графиков, составим таблицу 2, показывающую насколько уменьшится ёмкость конденсаторов X7R при 12В.

Таблица 2. Уменьшение ёмкости конденсаторов X7R разных типоразмеров при напряжении 12В.

Мы видим устойчивое улучшение ситуации по мере роста размера корпуса пока мы не достигнем типоразмера 1210. Дальнейшее увеличение корпуса уже не имеет смысла.

В моём случае я выбрал наименьший возможный типоразмер компонентов, поскольку этот параметр был критичен для моего проекта. В своём невежестве я полагал что любой конденсатор X7R будет так же хорошо работать, как другой с тем же диэлектриком — и был неправ. Чтобы RC-цепочка заработала правильно я должен был взять конденсатор того же номинала, но в большем корпусе.

Выбор правильного конденсатора

Я очень не хотел использовать конденсатор типоразмера 1210. К счастью, я имел возможность увеличить сопротивление резисторов в пять раз, уменьшив при этом ёмкость до 1мкФ. Графики на рисунке 2 показывают поведение различных X7R конденсаторов 1мкФ на 16В в сравнении с их собратьями X7R 4,7мкФ на 16В.

Рисунок 2. Поведение различных конденсаторов на 1мкФ и 4,7мкФ.

Конденсатор 0603 1мкФ ведёт себя так же, как 0805 4,7мкФ. Вместе взятые 0805 и 1206 на 1мкФ чувствуют себя лучше, чем 4,7мкФ типоразмера 1210. Используя конденсатор 1мкФ в корпусе 0805 я мог сохранить требования к размерам компонентов, получив при этом в рабочем режиме 85% от исходной ёмкости, а не 30%, как было ранее.

Это очень важный момент, и я его повторю. Производитель может называть конденсатор X7R (или X5R, или еще как-нибудь) до тех пор, пока он соответствует допускам по температурному коэффициенту ёмкости. Вне зависимости от того, насколько плох его коэффициент по напряжению.

Для инженера-разработчика этот факт только освежает старую шутку — «любой опытный инженер знает: читай даташит!»

Производители выпускают всё более миниатюрные компоненты, и вынуждены искать компромиссные материалы. Для того чтобы обеспечить необходимые ёмкостно-габаритные показатели, им приходится ухудшать коэффициенты по напряжению. Конечно, более авторитетные производители делают все возможное, чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия этого компромисса.

А как насчёт типа Y5V, который я сразу отбросил? Для контрольного в голову, давайте рассмотрим обычный конденсатор Y5V. Я не буду выделять какого-то конкретного производителя этих конденсаторов — все примерно одинаковы. Выберем 4,7мкФ на 6,3В в корпусе 0603, и посмотрим его параметры при температуре +85ºC и напряжении 5В. Типовая ёмкость на 92,3% ниже номинала, или 0,33мкФ. Это так. Приложив 5В к этому конденсатору мы получаем падение ёмкости в 14 раз по сравнению с номиналом.

При температуре +85ºC и напряжении 0В ёмкость уменьшается на 68,14%, с 4,7мкФ до 1,5мкФ. Можно предположить, что приложив 5В мы получим дальнейшее уменьшение ёмкости — от 0,33мкФ до 0,11мкФ. К счастью, эти эффекты не объединяются. Уменьшение ёмкости под напряжением 5В при комнатной температуре куда хуже, чем при +85ºC.

Для ясности, в данном случае при напряжении 0В ёмкость падает от 4,7мкФ до 1,5мкФ при +85ºC, в то время как при напряжении 5В ёмкость конденсатора увеличивается от 0,33мкФ при комнатной температуре, до 0,39мкФ при +85ºC. Это должно убедить вас действительно тщательно проверять все спецификации тех компонентов, которые вы используете.

Вывод

В результате этого урока я уже не просто указываю типы X7R или X5R коллегам или поставщикам. Вместо этого я указываю конкретные партии конкретных поставщиков, которые я сам проверил. Я также предупреждаю клиентов о том, чтобы они перепроверяли спецификации при рассмотрении альтернативных поставщиков для производства, чтобы гарантировать что они не столкнутся с этими проблемами.

Главный вывод из всей этой истории, как вы наверное догадались, это: «читайте даташиты!». Всегда. Без исключений. Запросите дополнительные данные, если даташит не содержит достаточной информации. Помните, что обозначения керамических конденсаторов X7V, Y5V и т.д. совершенно ничего не говорят о их коэффициентах по напряжению. Инженеры должны перепроверять данные чтобы знать, реально знать о том, как используемые конденсаторы будут вести себя в реальных условиях. В общем, имейте в виду, в нашей безумной гонке за меньшими и меньшими габаритами это становится всё более важным моментом каждый день.

Об авторе

Марк Фортунато провёл большую часть жизни пытаясь сделать так, чтобы эти противные электроны оказались в нужное время в нужном месте. Он работал над различными вещами — от систем распознавания речи и микроволновой аппаратуры, до светодиодных ламп (тех, которые регулируются правильно, заметьте!). Он провёл последние 16 лет помогая клиентам приручить их аналоговые схемы. Г-н Фортунато сейчас является ведущим специалистом подразделения коммуникационных и автомобильных решений Maxim Integrated. Когда он не пасёт электроны, Марк любит тренировать молодёжь, читать публицистику, смотреть как его младший сын играет в лакросс, а старший сын играет музыку. В целом, он стремится жить в гармонии. Марк очень сожалеет, что больше не встретится с Джимом Уильямсом или Бобом Пизом.

Сноски

1 Автор хотел бы поблагодарить Криса Буркетта, инженера по применению из TDK за его объяснения «что здесь, чёрт возьми, происходит».

Murata является зарегистрированной торговой маркой компании Murata Manufacturing Co., Ltd.

Источник

Пассивные компоненты компании YAGEO

Датой возникновения бренда Yageo считается 1997 год. Однако компания начала свою деятельность еще в 1994 году с производства прецизионных резисторов для компьютерной техники. В этом же году фирма объединилась с ASJ (производителем резисторов из Сингапура). В 1996 году в состав компании вливается немецкий производитель резисторов Vitrohm. В 1996-97 годах произошло объединение с компаниями Teapo (производитель электролитических конденсаторов) и Chilisin (производитель индуктивных компонентов). После этих слияний и появилось название торговой марки Yageo. В 1999 году к Yageo присоединяется американский дистрибьютор пассивных компонентов Steller. В 2000 году в состав компании вошли два подразделения пассивных компонентов из Philips Electronics NV — Phycomp и Ferroxcube.

Сейчас Yageo выпускает около 60% всех пассивных компонентов, производимых на Тайване. По объему выпуска многослойных керамических чип-конденсаторов (MLCC) Yageo занимает третье место в мире. Компания производит около трети всех производимых в мире резисторов и не останавливается на достигнутом. Потребителями продукции Yageo являются известные мировые производители электроники, среди которых Siemens, Motorola, Samsung, LG, Hewlett Packard (HP), DELL, Acer, Apple, Cisco Systems, Sony Ericsson и многие другие.

Керамические чип-конденсаторы Yageo

Трудно найти современное электронное устройство без керамических чип-конденсаторов. Они используются в схемах, где необходимы хорошие частотные характеристики, небольшие размеры, малые потери, низкие токи утечки и долговременная стабильность параметров. Развитие технологий позволило реализовать керамические чип-конденсаторы с емкостью 100 мкФ и более, что позволяет заменить ими электролитические или танталовые конденсаторы, уменьшить размеры компонентов, улучшить стабильность параметров и увеличить срок службы прибора. Тип диэлектрика чип-конденсатора характеризует точность и стабильность его параметров. Наиболее распространенные типы диэлектриков — NP0, X7R, X5R, Y5V. Зависимости, иллюстрирующие изменение емкости от температуры для трех типов диэлектрика NP0, X7R и Y5V приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость емкости чип-конденсаторов от температуры для разных диэлектриков

Таблица 1. Основные параметры чип-конденсаторов YAGEO

Из таблицы 1 видно, что конденсаторы с диэлектриком NР0 (C0G) имеют максимальное значение емкости 33 нФ. Емкость конденсаторов с диэлектриком X7R и Y5V достигает 22 и 47 мкФ соответственно. Серия с диэлектриком X5R содержит в своем составе номинал емкости 100 мкФ. Конденсаторы с диэлектриком NP0 применяются в прецизионных схемах, так как в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры. Диэлектрик X7R обладает предсказуемыми температурными, частотными и временными параметрами. Диэлектрик Y5V (Z5V) обладает высокой диэлектрической постоянной, но имеет низкую стабильность параметров в рабочем диапазоне температур, поэтому такие конденсаторы используются в схемах общего применения (чаще всего в качестве фильтрующих или разделительных конденсаторов).

Названия разных типов диэлектриков определяются стандартами. Например, стандарты EIA 198-1;-2;-3 подразделяют названия диэлектриков по температурным характеристикам на два класса. Чип-конденсаторы, относящиеся к первому классу, обладают более высокими параметрами точности, измеряемой в ppm (одна миллионная часть). Стабильность параметров конденсаторов второго класса измеряется в процентах от номинального значения емкости. Это поясняет рисунок 2 с расшифровкой типов диэлектриков чип-конденсаторов.

Рис. 2. Расшифровка типов диэлектриков чип-конденсаторов

Из рисунка 2 становится понятным, откуда появились наименования распространенных диэлектриков, приведенные в таблице 1:

Компания Yageo кроме обычных чип-конденсаторов выпускает конденсаторы с низким эквивалентным сопротивлением (Low ESR). Конденсаторы с низким ESR выпускаются в чип-корпусах с «обратными» размерами 0306, 0508, 0612. Это поясняет таблица 2, где приведены соответствия между дюймовыми и метрическими размерами для стандартных и Low ESR чип-конденсаторов.

Таблица 2. Метрические и дюймовые размеры чип-конденсаторов YAGEO

Обратите внимание, что конденсаторы Low ESR имеют другое расположение выводов. Именно такая конструкция позволяет уменьшить эквивалентное последовательное сопротивление.

Для схем, в которых конденсаторы работают на высоких частотах необходимо учитывать частотную зависимость изменения емкости и ESR. На рисунке 3 приведены для сравнения типовые частотные зависимости емкости и ESR для керамических (MLCC) и танталовых чип-конденсаторов при разных температурах. У керамических конденсаторов емкость практически не изменяется. У танталовых конденсаторов уменьшение емкости начинается уже при частотах около 100 кГц. Еще более контрастное сравнение наблюдается у зависимостей ESR для танталовых и аналогичных по емкости керамических конденсаторов (см. графики в правой части рисунка 3). На высоких частотах эквивалентное последовательное сопротивление керамических конденсаторов в десятки раз меньше, что дает им неоспоримое преимущество по сравнению с танталовыми конденсаторами.

Рис. 3. Зависимости изменения емкости и ESR для керамических и танталовых конденсаторов

В некоторых схемах керамические чип-конденсаторы могут с успехом заменить танталовые и электролитические. Однако значительно лучшие частотные свойства и допустимость значительно больших пульсаций керамических конденсаторов делают замену с полным совпадением номиналов емкости и рабочего напряжения неоправданной. Например, для одинакового подавления пульсаций с частотой 1 МГц танталовым конденсатором 10 мкФ и керамическим конденсатором, емкость керамического можно уменьшить в 5…10 раз и использовать номиналы 1,0…2,2 мкФ. При этом экономится место на печатной плате и увеличивается ресурс работы схемы. Низкий уровень ESR позволяет, несмотря на существенно меньшие размеры, значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, несмотря на их существенно меньшие размеры, что исключает перегрев при более высоких напряжениях перегрузки. Это особенно важно для сглаживающих конденсаторов в импульсных источниках питания, так как при запуске и выключении могут появляться импульсы со значительным превышением номинальных значений. Высокие значения емкости чип-конденсаторов достигаются для диэлектриков X5R и Y5V, которые не отличаются очень высокой стабильностью параметров, но для сглаживающих и разделительных конденсаторов это не критично.

Система обозначений керамических чип-конденсаторов YAGEO приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Система обозначений керамических чип-конденсаторов YAGEO

Керамические чип-резисторы YAGEO

Сейчас трудно найти электронную схему без резисторов для поверхностного монтажа. Компания Yageo выпускает широкую номенклатуру керамических чип-резисторов для самых различных применений. Резисторы выпускаются в распространенных типоразмерах корпусов и удовлетворяют жестким требованиям современной электронной аппаратуры. Основные параметры некоторых наиболее популярных серий чип-резисторов Yageo сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Основные параметры некоторых серий чип-резисторов Yageo

Таблица 4. Размеры тонкопленочных чип-резисторов серии

Система обозначений чип-резисторов Yageo приведена на рисунке 5.

Рис. 5. Система обозначений чип-резисторов YAGEO

Конечно, далеко не любая комбинация букв и цифр в системе обозначений резисторов и конденсаторов сформирует правильное наименование (partnumber). Корректность наименования можно проверить на сайте производителя http://www.yageo.com/.

Электролитические конденсаторы Yageo

Компания Yageo выпускает электролитические конденсаторы с радиальными выводами, с жесткими выводами Snap-In для механической фиксации на печатной плате, а также электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Серии и основные параметры этих конденсаторов показаны на рисунке 6.

Рис. 6. Электролитические конденсаторы Yageo

Рис. 7. Типовые частотные зависимости импеданса электролитического конденсатора для разных температур

Окончание гарантированного срока эксплуатации электролитического конденсатора не означает его катастрофический отказ, а только снижение емкости ниже допустимого значения, указанного в технической документации (обычно допустимое отклонение составляет 20%). Снижением рабочей температуры корпуса электролитического конденсатора можно существенно увеличить его время жизни. Срок службы возрастает в два раза при снижении температуры корпуса на каждые 10°С, но это правило действует только до температуры около 40°С. Ниже этого значения увеличение срока службы не приводит к существенным результатам.

Из всего этого следует, что для увеличения срока службы необходимо выбирать конденсаторы с высокой максимально допустимой рабочей температурой (105°С и более). Если рабочая температура корпуса будет не более 85°С, то ожидаемое время жизни конденсатора будет в четыре раза больше. Например, если взять электролитический конденсатор с гарантированным временем эксплуатации 1000 часов при 105°С и использовать его при рабочей температуре не более 85°С и учесть, что снижение температуры на каждые 10°С увеличивает срок жизни вдвое, то по теории получим четырехкратный рост времени эксплуатации до 4000 часов. Следует учитывать, что это правило эмпирическое, поэтому относиться к таким расчетам следует с большим вниманием, так как время жизни зависит еще и от величины тока пульсаций.

Чип-индуктивности Yageo

Yageo выпускает достаточно широкую номенклатуру чип-индуктивностей. В таблице 5 приведены параметры лишь малой части чип-индуктивностей этой компании (только наиболее популярных).

Таблица 5. Чип-индуктивности для поверхностного монтажа Yageo

Старые наименования приведенных в таблице серий не имеют первой буквы Y (первая буква названия фирмы Yageo). В новых наименованиях эта буква присутствует, чем подчеркивается принадлежность серии компании Yageo. Максимальный ток чип-индуктивностей Yageo достигает 6 А. Для более высоких значений тока выпускаются индуктивности для поверхностного монтажа в SMT-корпусах.

Чип-варисторы Yageo

Для защиты схем от электростатического разряда компания Yageo выпускает чип-варисторы в корпусах 0402, 0603, 0805 и 1206. Варистор — это полупроводниковый резистор с резко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Сопротивление варистора зависит от приложенного к нему напряжения. Варистор включается параллельно защищаемой нагрузке или входу прибора. При возникновении импульсной помехи варистор резко уменьшает свое сопротивление из-за нелинейности своей характеристики и шунтирует нагрузку. Энергия помехи рассеивается на варисторе, что обеспечивает «срезание» импульсов опасного напряжения и протекание тока помехи через металлический корпус прибора и защитное заземление. Это проиллюстрировано на рисунке 8.

Рис. 8. Защита входа прибора от электростатического разряда с помощью варистора

Система кодирования чип-варисторов Yageo показана на рисунке 9.

Рис. 9. Система обозначений чип-варисторов Yageo

Сайт catalog.compel.ru — эффективный инструмент для поиска электронных компонентов

Для быстрого поиска электронных компонентов по заданным параметрам лучше всего воспользоваться сайтом catalog.compel.ru. На сайте представлено большинство электронных компонентов, поставляемых компанией КОМПЭЛ. Для параметрического поиска сначала нужно выбрать тип компонента. Например, для керамических чип-конденсаторов необходим следующий путь поиска: Пассивные компоненты ® Конденсаторы ® Керамические. В этом случае на сайте появится окно (рисунок 10) с возможностью задания нужных параметров.

Рис. 10. Окно для поиска керамических конденсаторов с возможностью задания конкретных параметров

Рекомендуется использовать программу для просмотра сайтов (браузер) «Google Chrome». Работа в этом браузере ускоряет поиск в несколько раз. Для поиска чип-конденсатора емкостью 0,01 мкФ с диэлектриком X7R нужно задать конкретный номинал конденсатора 0,01 мкФ, выбрать тип диэлектрика X7R. Если выбрать конкретный бренд Yageo, то получим результаты, показанные на рисунке 11.

Рис. 11. Результаты поиска керамического чип-конденсатора 0,01 мкФ с диэлектриком X7R

Нажатие на наименование подходящей по параметрам позиции открывает новое окно, где будет показано наличие на складе и цены компонента в зависимости от количества. Большинство керамических конденсаторов заведено в базу данных как CERCAP… Вместо многоточия указывается номинал емкости, допустимое рабочее напряжение, размеры корпуса, тип диэлектрика. Первая буква в типе диэлектрика кодирует точность номинала конденсатора. Например, буква «К» соответствует точности ±10%.

Аналогичным образом можно найти резисторы и индуктивные компоненты. Большинство чип-резисторов внесено в базу данных как RES… Вместо многоточия указывается размер корпуса, номинал резистора и его точность. При нажатии на конкретную позиции резистора можно посмотреть наименование от производителя (Partnumber) на новой открывшейся Интернет-странице.

Источник