X7r конденсатор что это

X7R, X5R, C0G…: краткое руководство по типам керамических конденсаторов

В данной небольшой технической статье делается попытка рассеять туман, который окружает трехсимвольные криптограммы, используемые для описания керамических конденсаторов.

Радиоинженер 1: «Конечно, я бы никогда не использовал конденсатор Y5V в таком приложении.»

Радиоинженер 2: «Я тоже. Это было бы глупо!»

Если вы считаете, что рискуете оказаться в разговоре, подобном вышеизложенному, эта статья, надеюсь, вам поможет. Почти каждый, кто проектировал печатную плату, знаком с трехсимвольными кодами, которые сопровождают описания конденсаторов, и я думаю, что большинство инженеров имеют общее представление о том, какие типы следует использовать, или, по крайней мере, какие типы должны не использоваться в заданной схеме.

Что на самом деле означают эти коды? Почему примечания к приложениям почти всегда рекомендуют X7R или X5R? Почему всё еще существует Y5V? Если вы ищете в онлайн-магазине керамический конденсатор 0,1 мкФ размером 0805, то почему поиск выдаст 400 результатов для X7R и ноль для C0G (он же NP0)?

Для маркировки конденсаторов с диэлектриками классов 2 и 3 используется трехсимвольный код в формате буква-цифра-буква. C0G находится в классе диэлектриков 1, поэтому сюда не входит (подробнее об этом позже). X5R и X7R находятся в классе 2, а Y5V – в классе 3.

На следующем рисунке вы получите хорошее визуальное представление о том, как неустойчивые Y5V и Z5U сравниваются с X5R и X7R.

Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры

Данная диаграмма также помогает нам ответить на вопрос «почему всё еще существует Y5V?». Поскольку он подходит для устройств, которые всегда работают при комнатной температуре или вблизи нее.

Конденсаторы класса 1

Как вы могли заметить на диаграмме, C0G чрезвычайно устойчив (обратите внимание, что C0G и NP0 в маркировке имеют знак нуля, а не заглавную «O»). C0G использует диэлектрик класса 1 и является суперзвездой в мире конденсаторов: на емкость не оказывают существенного влияния ни температура, ни приложенное напряжение, ни старение.

Однако у него есть один недостаток, который стал особенно актуальным в эту эпоху непреклонной миниатюризации: он неэффективен по размерам. Например, если вы будете искать конденсатор C0G на 0,1 мкФ, то самым маленьким будет размер 1206. И напротив, вы можете найти конденсатор X7R на 0,1 мкФ в корпусе 0306 и с номинальным напряжением (10 В), достаточно высоким для схем 3,3 В или даже 5 В.

Корпус 0306. В этом крошечном форм-факторе могут изготавливаться конденсаторы X7R.

Шумные конденсаторы

Если вы разрабатываете аудиоустройства или просто предпочитаете тихие печатные платы, то у вас есть еще одна причина выбора C0G по сравнению с X7R или X5R: конденсаторы класса 2 демонстрируют пьезоэлектрическое поведение, которое может заставить их функционировать и как микрофон (который преобразует звук в электрический шум), и как зуммер (который преобразует сигналы переменного тока в звуковой шум). У конденсаторов класса 1 такой проблемы нет.

Я уверен, что вы можете найти гораздо больше информации о типах конденсаторов и диэлектриков от таких производителей как Kemet, AVX и TDK. Если хотите увидеть полную таблицу трехсимвольных кодов, то смотрите следующую статью.

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

A_D Electronics

development and research

Различия между диэлектриками керамических конденсаторов

В этой заметке будет показано различие между диэлектриками керамических конденсаторов (или, более правильно, различия в температурном коэффициенте емкости, ТКЕ), часто используемых как в радиолюбительской практике, так и в серьезных разработках. Речь о трёхсимвольном коде из букв и цифр в даташите или в описании магазина на тот или иной керамический конденсатор, чаще всего можно увидеть такие коды: X7R, X7S, X5R, X8R, Z5U,Y5V, C0G.

Керамические конденсаторы разделяются на 4 класса (1, 2, 3, 4), последние два практически не используются и даже не стандартизированы, поэтому речь будет только о первых двух (1, 2).

Конденсаторы 1-го класса:

Ключевые особенности конденсаторов это типа:

Благодаря совокупности или даже некоторым по отдельности особенностям керамических конденсаторов этого класса их применяют в резонансных схемах, осцилляторах, PLL, фильтрах с высокой добротностью и даже для фильтрации ВЧ помех по критическим шинам питания.

Тип диэлектрика конденсаторов этого класса обозначается тремя символами в следующем порядке (пример обозначения):

Расшифровать ТКЕ можно по следующей таблице:

Более подробное описание можно найти в стандарте EIA-RS-198.

Конденсаторы 2-го класса:

Ключевые особенности конденсаторов это типа:

Такие конденсаторы зачастую применяются как разделительные, фильтрующие или накопительные.

Тип диэлектрика конденсаторов этого класса обозначается тремя символами в следующем порядке (пример обозначения):

Расшифровать ТКЕ можно по следующей таблице:

Более подробное описание можно найти в стандарте EIA-RS-198.

Вывод

Эти таблицы помогут вам понять, что случается с ёмкостью конденсаторов во всём температурном диапазоне и какая ёмкость конденсатора будет «реальной» по сравнению с номинальной.

В качестве примера:

В итоге можно выделить наиболее рекомендуемые к применению типы конденсаторов — X7R, X7S, X8R, X5R и не рекомендуемые к применению типы конденсаторов — Y5V, Z5U. В идеале, конечно же, собирать всё на C0G или аналогичных типах, но они зачастую имеют огромные размеры для таких рядовых номиналов, как 0,1 мкФ, а ещё более решающим фактором их применения будет стоимость — такие номиналы стоят в разы дороже, чем аналогичные конденсаторы типа X7R или X5R.

Источник

Конденсаторы типоразмера 1206, 50В 10мкФ X7R

В конце ноября я публиковал обзор на понижающие преобразователи MP1584, которые при проверке показали кошмарные пульсации под нагрузкой. Тот обзор неминуемо должен был получить продолжение, ибо не выкидывать же преобразователи?! 😉 Несомненно, я решил сыграть в китайскую лотерею еще раз, и заказать конденсаторы на ибее, а не в каком-нить чипе-дипе.

Упаковка — простой пакет. Было куплено два лота по 50шт (и еще два лота другой емкости, но они к делу не относятся в данном случае), конденсаторов в ленте насчитал 107 штук, что чрезвычайно радует — продавец молодец, не жадный.

Я проверил десяток транзистортестером. Я прекрасно понимаю, что это не тот прибор которым нужно проверять конденсаторы, но тем не менее во-первых он хоть что-то да показал, а во-вторых другого прибора у меня нету. Результаты будут ниже, а пока перейдём к тестированию на практике. Берем плату из прошлого обзора (новую! поэтому пульсации несколько отличаются), обвешиваем проводами, грузим двумя амперами и смотрим пульсации.

Ура, ничего не изменилось с прошлого раза, на выходе такая же дичь 😉

Перепаиваем конденсаторы

Подключаемся, перепроверяем.

Ой. А где все?! Я даже несколько раз проверил — а подключился ли я? Подключился. Нету пульсаций практически совсем. Точнее, без нагрузки появляется пила где-то 20мВ

Старые и новые конденсаторы:

У новых другой цвет изолятора, ну и размеры тоже другие — они квадратные в профиль, в отличие от старых, которые вдвое тоньше, да и вообще немножко отличаются друг от друга…

Проверка транзистортестером:

Как видим, у некачественных конденсаторов существенно выше ESR, и это смог увидеть даже такой «непрофессиональный» прибор как транзистортестер. Кроме того, у них выше Vloss, но уже не так существенно, ну и разброс емкости гораздо больше.

Подытоживая — может конечно мне продали и не X7R, но тем не менее преобразователи с этим конденсаторами заработали просто волшебно, так что могу рекомендовать к покупке. Правда продавец почему-то перестал отправлять в Беларусь.

Источник

X7r конденсатор что это

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