贴片电容的命名规则与选型的要素的什么?
在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同,所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
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好的,这是贴片电容的命名规则和选型要素的中文解释:
一、 贴片电容的命名规则 (通常遵循 EIA 标准)
贴片电容本身的本体上通常不会印像贴片电阻那样完整的参数代码。相反,它们可能印有:
- 制造商内部代码/标识: 某些品牌会用特定字符表示系列、尺寸或特性,但这需要查该品牌的规格书。
- 颜色: 有时通过本体颜色区分材料类型(如MLCC中,NPO/C0G常用米白/棕色,X7R常用橙色,Y5V常用灰色)。
- 无标识: 很多小型电容尤其小容量的MLCC没有任何标识。
因此,我们通常所说的“命名规则”是指描述其参数时使用的行业通用标准代号,主要用于规格书、料号清单(BOM)、规格描述中,涵盖以下关键信息(常按顺序列出):
-
尺寸封装: 用4位数字表示,单位是1/100英寸(即10 mils) 或直接用 mm。
- 前两位:表示长度 (英制) / 毫米数的前两位(公制)
- 后两位:表示宽度 (英制) / 毫米数的后两位(公制)
- 例如:
0805-> 英制:长0.080英寸 x 宽0.050英寸 (≈ 2.0 mm x 1.25 mm);也常用公制表示2012-> 2.0 mm x 1.2 mm (本质相同)。常用尺寸如:0201, 0402, 0603, 0805, 1206 等。
-
介质材料:
- 用英文字母和数字组合表示,代表电容的温度稳定性和介电常数。
- 最常见MLCC介质:
- C0G (或 NP0): I类陶瓷,温度稳定性最好,损耗低(低ESR),温漂接近0 ppm/°C,通常容量小,价格较高。适用于要求高稳定性和低损耗的场合(如谐振电路、滤波器、VCO、定时)。
- X7R, X5R: II类陶瓷,介电常数较高,容量可以做得较大(尤其大尺寸),但温度稳定性和损耗不如C0G(容值随温度/电压/时间有变化)。X7R温度范围通常为-55°C 到 +125°C(容差变化 ±15%以内);X5R通常为 -55°C 到 +85°C(容差变化 ±15%以内)。广泛用于电源旁路、耦合、滤波等普通电路。
- Y5V: II类陶瓷,介电常数最高,成本最低,但温度稳定性和电压稳定性差(容值变化很大)。温度范围通常为-30°C 到 +85°C(容差变化可达 +22%/-82%)。适用于对性能要求不高、成本敏感的非关键电路。
- 例如:
X7R,C0G
-
标称电容量:
- 用三位数字表示(尤其常见于较小容量)。
- 前两位是有效数字。
- 第三位是后面跟随的零的个数。
- 单位是皮法。
- 例如:
104-> 10 x 10⁴ pF = 100,000 pF = 100 nF = 0.1 μF;103-> 10 x 10³ pF = 10,000 pF = 10 nF = 0.01 μF。 - 对于小于10pF的电容,用两位数字+字母R(代表小数点)表示,如
1R0表示 1.0 pF。大于99pF但小于10nF也可能这样标(如R56=0.56pF),或直接用数值+单位(如4.7pF)。大容量(如µF级)通常直接标数值+单位,如2.2uF、10µF。
-
额定电压:
- 表示该电容能长期安全工作的最大直流电压。
- 常用数值+V表示,如
16V,25V,50V,100V等。在料号描述中也常用简写如50、6V3。 - 是选型的极重要参数!
-
容值精度(公差):
- 表示实际容量与标称容量之间的允许偏差。
- 常用字母或组合表示:
- C: ±0.25 pF(常见于小容量C0G)
- D: ±0.5 pF(常见于小容量C0G)
- F: ±1%
- G: ±2%
- J: ±5%(非常常见)
- K: ±10%(非常常见)
- M: ±20%
- Z: +80%/-20% 或类似(常与Y5V等介质关联)
- 例如:
K(±10%),J(±5%)。
一个完整的示例描述符
0805 X7R 104 50V K
- 0805: 封装尺寸(大约 2.0 mm x 1.25 mm)
- X7R: 陶瓷介质材料(II类,-55°C 到 +125°C)
- 104: 标称电容量 100,000 pF = 100 nF = 0.1 µF
- 50V: 额定电压 50V DC
- K: 容值精度 ±10%
二、 贴片电容选型的要素
选择贴片电容时,必须综合考虑以下关键因素:
- 标称电容量: 这是最基本的要求,要满足电路功能所需的值。
- 介质材料:
- 决定电容的温度稳定性、电压系数、老化特性、损耗因子(ESR)、频率特性。
- 根据应用场景(对稳定性、损耗的要求)和价格预算选择合适的材料。高频、滤波、定时选C0G/NP0;一般退耦耦合选X7R/X5R;非关键、成本敏感选Y5V。
- 额定电压(DC电压):
- 最重要参数之一! 必须保证电容能承受电路中可能出现的最高直流工作电压。
- 强烈建议降额使用(如取工作电压的1.5-2倍以上作为额定电压),尤其在电源部分,要考虑纹波电压尖峰和可能的瞬态冲击。
- 尺寸封装:
- 必须能安装在PCB提供的空间上,并符合板卡设计的规格要求(自动化贴片)。
- 小尺寸利于高密度设计但容量和耐压通常受限;大尺寸可以承载更高耐压和更大容量。
- 容值精度(公差):
- 不同应用对精度要求不同。滤波、旁路电路对精度要求不高(常用K, M级);谐振、匹配、调谐、精密定时电路要求高精度(J, F, G甚至C0G的小公差)。
- 等效串联电阻:
- 影响电容的充放电效率、纹波电流承受能力和发热量(I²R损耗)。
- 在高频应用、大电流回路(如开关电源输入/输出滤波电容)和去耦应用中非常重要。要求ESR越低越好,此时应选用专门的低ESR系列电容(如聚合物钽电容、低ESR MLCC、铝电解电容)。
- 温度范围/温度系数:
- 确保电容在工作环境温度范围内性能符合要求。
- C0G/NP0几乎不变,X7R/X5R变化较大(约±15%),Y5V变化非常大。
- 频率特性:
- 电容的容量和ESR会随着频率升高而变化(通常容量下降,ESR可能先下降后因引线/介质损耗而上升)。
- 高频应用必须关注该电容的自谐振频率和工作频率下的阻抗特性。
- 直流偏压特性:
- 尤其是II类(X7R/X5R)和III类(Y5V)MLCC,施加直流电压后实际容量会显著下降(有时甚至下降50%或更多)。设计时必须考虑到这点,实际选用的标称容量应大于理论设计值,或选择更高耐压档位的电容。
- 损耗角正切 / 品质因数:
- 在谐振、滤波、定时等需要低损耗的应用中(C0G/NP0)很重要。
- 可靠性要求:
- 高温、高湿、高可靠性、长寿命、航空航天等严苛环境需要选择符合更高等级标准的器件。
- 成本:
- 在满足性能要求的前提下,选择最具成本效益的物料。
- 其他环保要求:
- 如RoHS(无铅)、HF(无卤)等符合性要求。
总结
理解贴片电容的命名规则有助于解读规格书和料号清单。成功的选型则是一个多因素优化平衡的过程:首要确保电压和容量符合要求(考虑电压降额和容值压降),然后根据应用特性(温度稳定性、ESR、频率、成本等)选择合适的介质材料,最终确定尺寸、精度等级并满足其他如可靠性、环保等要求。详细阅读目标电容的制造商规格书至关重要!
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