深入了解电容(五):不同种类电容的特性对比&电容选择基本原则

作者:AirCity 2020.1.27
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不同种类电容的特性对比

容量vs温度

温度特性良好的电容器有:
温度补偿用独石陶瓷电容器(MLCC),非常小
导电性高分子铝电解电容器(高分子AI,也叫聚合物电容ECAS),±10%以内
导电性高分子钽电容器(高分子Ta,也叫聚合物电容Poscap),±10%以内
二氧化锰型钽电容,±10%以内
薄膜电容器(Film)

温度特性不好的电容器:
高介电常数独石陶瓷电容器(MLCC<X5R,Y5V>)
铝电解(液体)电容,低温变化很大

下面是几种类型电容的对比曲线:

聚合物电容的介绍见《 深入了解电容(四):钽电容、聚合物有机半导体电容(POSCAP,ECAS)和薄膜电容》
深入了解电容(五):不同种类电容的特性对比&电容选择基本原则
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容量vs电压

深入了解电容(五):不同种类电容的特性对比&电容选择基本原则

高分子电容,薄膜电容,C0G电容的直流偏压性能最好,Class2类电容(X5R,Y5V)性能很差。

阻抗和ESR vs 频率(6.3V/100uF)

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一般来说电容器的ESR和阻抗越低,实际电路中的平滑特性和瞬态响应特性就越好。MLCC的ESR和阻抗都是最低的,其次是多层型聚合物铝电解电容器(ECAS系列)、其次是聚合物电容器,钽电解电容器(二氧化锰型),铝电解(液状)。

MLCC的电解质的钛酸钡和电极是多层的,在等价电路上一层一层的并联连接,因此能够使ESR很低。ECAS也像MLCC,因为有多层的铝元素,所以能使ESR变低。其他的电容器基本上只有一个电容器元素,因此ESR值都相对较高。

温度vs纹波电流((6.3V/100uF))

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深入了解电容(五):不同种类电容的特性对比&电容选择基本原则
温度上升越困难说明电容器的特性越优良。发热的程度相对的也是ESR和电容器的体积引起的,过热的话会对可靠性和使用寿命产生影响。比如说,温度上升10℃的话,比较能有多少电流流出的话,ESR较低的MLCC流出的纹波电流肯定是最多的。接下来是多层型聚合物铝电解电容器(ECAS系列),其他的聚合物电容器,铝电解(液状),钽电解电容器(二氧化锰型)。
因为一般来说MLCC的发热量很小,因此不太会被作为规范来保证,包括聚合物电容器在内的电解电容器是无法避免这种影响的,因此一般会对每个种类都有规定。

选择电容的基本原则

想要超大容量,铝电解电容便宜好用。

既要大容量,又要小体积,选钽电容。

既要大容量,小体积,又要低ESR,高可靠性,选聚合物电容。

想要高耐压,频率特性好,选薄膜电容。

以上三者在电源,模拟领域用的很多。

对容积率要求高(很小尺寸又要大容量),MLCC是最理想的,即使是您需要的是在电压异常的情况下也很强大的电容器,高耐压、能承受逆电压的MLCC是当仁不让的。

下图是几种不同材料电容的阻抗曲线图,作为选型参考。
深入了解电容(五):不同种类电容的特性对比&电容选择基本原则

非常有用的连接

村田电容参数获取器:
https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=zh-cn#
电容量测试注意事项:
https://www.murata.com/zh-cn/products/capacitor/mlcc/solution/insufficient
为什么电容量总是测不准:
https://www.murata.com/zh-cn/support/faqs/products/capacitor/mlcc/char/0012
电容量的详细测量方法:
https://www.murata.com/zh-cn/products/emiconfun/capacitor/2012/06/28/en-20120628-p1