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认识元器件 · 贴片电容 MLCC · 规格书解读3

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张小明

前端开发工程师

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认识元器件 · 贴片电容 MLCC · 规格书解读3

规格书16到19页

Fig.6 电容值随温度变化的关系,这个也解释了之前的疑惑,为什么见到很多电容都是-20%到+80%的疑惑,电容值在室温的时候测试的,温度范围不是对称的。

为什么是 -55℃ ~ +125℃?

这个范围不是随便定的,它对应着陶瓷介质材料本身的物理极限和行业通行的可靠性标准:

  • -55℃是最低工作温度,取自军用/航天电子广泛遵循的标准下限(如 MIL 标准体系),同时也接近陶瓷介质材料可靠工作的实际边界;
  • +125℃是标准上限温度,对应 X7R 等常见 II 类介质的高温极限,超出后介质绝缘性能会显著恶化。

接下来看下另外两个个重要的概念,ESR和阻抗Impedance

先复习一下在普通电路设计中,通常只需要关注电容的容值、精度、耐压值、封装、工作温度、温漂等参数。但是,在高速电路或者电源系统中,以及一些对电容要求很高的时钟电路中,需要考虑电容的各种寄生参数。此时的电容是由一个等效串联电阻ESR、等效串联电感ESL和一个等效并联电阻Rleak组成的电路。

电容的等效模型如下图所示:

  • ESL:由电容器的引脚电感和电容器两极间的等效电感串联组成
  • ESR:由电容器件的引脚电阻和电容器件两极间等效电阻构成,主要取决于电容的工作温度、工作频率以及电容本身的导线电阻等
  • Rleak:取决于电容的泄露特性

版权声明:本文为CSDN博主「卯木丶」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:硬件基础元器件【2.电容篇】_电容等效模型-CSDN博客

官网有更准确的SPICE Model

损耗因数 DF、Q值、容抗Xc、等效串联电阻 ESR 它们的关系如下:

DF = \tan\delta = \frac{1}{Q} = \frac{ESR}{X_C}

Q = \frac{1}{DF} = \frac{1}{\tan\delta} = \frac{X_C}{ESR}

X_C = \frac{1}{2\pi fC} = \frac{ESR}{DF} = ESR \times Q

ESR = X_C \times DF = X_C \times \tan\delta = \frac{X_C}{Q}=\frac{D_F}{{2\pi fC}}

使用LTspice仿真结果:

这个是使用自带的器件模型仿真的结果:

下面是官网给的SPICE模型仿真的结果:

下面是通过村田下载的SPICE模型的codex反推的电路图仿真结果:

下面是官网的结果:

根据上面的图示,电容等效模型只是可以简单计算ESR的拐点,实际仿真结果差距较大,村田模型把损耗拆成多级 R∥C 梯级,让损耗随频率变化,所以能同时对上数据手册的 |Z| 和 ESR 两条曲线,尤其是低频段按 1/f 抬升的那段 ESR。普通 RLC 模型只有一只固定电阻,ESR 是条平线,对不上。如果对精度要求高,使用官网的S参数或者SPICE模型。

国巨官网查询电容信息网站ksim

村田官网信息:SimSurfing

另外提下Ltspice可以之间接入codex,现在仿真只是简单发指令就可以完成,AI太方便了!!!

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