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『前沿电容』之陶瓷电容龙虎榜

2021-12-01 17:20 ? 次阅读
咪乐|其他|直播|直播| 无论国际风云如何变幻,无论中国发展到哪一步,中国始终同非洲国家等广大发展中国家站在一起,永远做非洲的真诚朋友和可靠伙伴。

如果将电子元器件市场看做门派林立的大“江湖”,那么电容领域这个小“江湖”在很多人眼里恐怕是比较云淡风轻的一类——电容器产品看上去都大同小异,升级迭代也不那么频繁。不过,你要是真这么认为,那就错了!

越是看似“简单”的东西,越是在“同质化”的产品堆里,越需要有异于他人的特质,才能脱颖而出。

尤其是当电容处于高温、高湿、高振动等比较“险恶”的环境中,电容产品是否有无惧挑战的真功夫,就显得尤为关键。

在这个全新的『前沿电容』?系列栏目中,我们就将陆续为大家介绍一些来自 Vishay 的电容高手,与它们同行,你才会发现:

? 江(环)湖(境)再险(苛)恶(刻)
你的开发工作也可以得心应手
笑傲自如

闲言碎语不多讲,在本回『前沿电容』中,我们先来盘一盘藏龙卧虎的?Vishay 陶瓷电容,看看里面有哪些“高手”。

陶瓷电容,顾名思义是以陶瓷为核心组件的电容器,此类产品具有耐热性能好、绝缘性能优良、结构简单、价格低廉等优点。根据陶瓷材料配方不同,陶瓷电容可以被分为两类:

1类陶瓷电容: 这类陶瓷电容器温度特性好,且高频损耗值很小,适用于对容量和稳定度要求较高的高频谐振、滤波和温度补偿等电路。

2类陶瓷电容: 其陶瓷材料介电常数较大,单位体积的电容量更高,但是精度和稳定性比1类陶瓷电容差,适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路,起到旁路、耦合、滤波的作用。

安规三杰? ? ??

陶瓷电容的一个重要用途是安规电容。所谓安规电容器,就是抑制电源电磁干扰用固定电容器,这个定义中有两层含义:一是要能够消除电源线路中的噪声,对共模、差模干扰起滤波作用;二是要满足安全规范要求,即使在电容器失效后,也不会导致电击、燃烧等危害,不危及人身安全。这种特殊的要求,也就催生了安规电容这一特殊的产品类别。

安规电容根据其用途被分为两类(见图1):

X类: 这是跨于火线和零线之间,用来抑制差模干扰的电容器,此类电容器多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容,其内阻较小,瞬间充放电电流较大,容值一般在 μF 级。

Y类: 此类电容跨界在火线与地、零线与地之间,用于抑制共模干扰,其电容值一般在2nF范围内。然而, 此类电容需要有较高的绝缘特性和抗电强度。为了耐受高电压,往往要求在电气和机械性能方面有足够的安全余量。从图1中可以看到,这是陶瓷电容器的主要应用领域,尤其是在电磁干扰滤波下。

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图1:安规电容器的典型电路和主要类型

一款合格的安规电容,需要满足以下一些要求:

首先,安规电容的额定电压必须适应应用场合的电压要求。比如 Y 类安规电容不同的安全等级和绝缘类型,就对应着不同的额定电压,如表1所示。

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▲Y类安规电容的额定电压

其次,安规电容需要有足够的承受异常脉冲电压冲击的能力,因此峰值脉冲电压也是一个很关键的性能参数,比如 Y1??安规电容的峰值脉冲电压需要高达 8kV 以上。

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▲安规电容耐受峰值脉冲电压的特性要求

再有,也是非常重要的一点,鉴于安规电容的特殊性,其必须有较强的恶劣环境的适应能力,这对于许多应用来说尤为关键,如汽车、工业和消费品等。元器件这一可靠性特性的界定,可通过高温高湿(Temperature Humidity Bias,THB)试验来进行,IEC 60384-14.4标准为安规电容的 THB 测试定义了所需的条件(如图2)。

其中测试条件 B 和测试条件 A 是等效的,两个测试均证明,85 °C / 85 % RH / 1000 h 条件下的 THB Class IIIB 测试,意味着该安规电容就达到并超过了最高的温、湿度耐受等级要求。

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图2:IEC 60384-14.4标准的安规电容THB测试条件

如果按照上述这样的标准去筛选,

Vishay 的陶瓷电容中有三位“高手”应该能够榜上有名。

? 1.?VY1…C

安规电容 这个外形紧凑的引线封装圆盘式陶瓷电容具有 X1, 760 VAC/ Y1,500 VAC?的额定电压,耐受的峰值脉冲电压高达 10 kV,最值得一提的是其在 THB 测试中通过了可靠性级别最高的 Class IIIB 的测试(85 °C / 85 % RH / 1000 h)!因此,当你希望选择一款在恶劣环境中具有高可靠性表现的小型化安规电容时,VY1…C 安规电容无疑是优选。

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图3:VY1…C 系列安规电容

2. AY1系列

如果你需要为汽车应用找一款具备同样耐高温、高湿,以及同样出色的抗高压脉冲能力的安规电容,Vishay 的 AY1 系列陶瓷电容是明智之选该电容同样经过了 85 °C / 85 % RH / 1000 h 的 THB Class IIIB 测试的考验,而且通过了 AEC-Q200 车规认证,因此汽车应用中的高可靠性 EMI/RFI 抑制应用,别犹豫,就选这颗料!?

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图4:AY1 系列安规电容?

3. SMDY1系列

如果面对的设计对于小型化(特别是系统的高度)更为敏感,需要 SMD 封装的安规电容,那么 Vishay 的 SMDY1 系列陶瓷电容非常值得推荐——其最大本体厚度为 4 mm,远低于插件型电容器。同时,SMDY1 系列允许采用回流焊工艺,能为工程师提供低轮廓和紧凑间距的PCB应用,与许多传统的含铅产品具有类似的功能。

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图5:SMDY1 安规电容 该系列产品容值最高可达 4700 pF,AC 额定电压同样达到了 X1,760 VAC/ Y1,500 VAC,DC 额定电压为 1500 VDC,在行业内有出色的表现。

在可靠性方面,SMDY1 系列通过了 THB Class IIB 测试(85 °C / 85 % RH / 500 h),这样的性能表现在同类的 SMD 安规电容中,也是先进的代表。

简单小结一下,上面提到的三款安规电容之所以能够“上榜”,不仅是因为其自身的电气性能优异,更重要的是它们在应对复杂环境应用方面的杰出表现,特别是在 THB 高温高湿测试方面表现极为抢眼

顺便提一句,这三者只是 Vishay 丰富安规电容产品组合中具有代表性的产品,在 Vishay 广泛的安规电容产品组合中,为特定的应用选择合适的电容器有时可能是一项乏味的任务。图6展示了一个完整的“Vishay 安规电容选型指南”,按图索骥,可以帮助你快速锁定合适的安规电容产品。

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图6:安规电容选型决策树

高温圣手 ? ? ?

除了安规电容,Vishay 的陶瓷电容产品线中还有一位不得不提的“高手”,与上面三位安规电容不同,它扬名立万所凭借的是其高温特性。这位“高手”就是 Vishay 的?HOTcap? 电容器

1. 耐高温

在特殊的应用中,特别是汽车中的发动机控制单元、发动机传感器保护、排气系统、电源转换器等应用,对于高温特性的要求尤为严苛,这就要求在这些系统中承担滤波等工作的电容器在这方面要有卓越的表现。

一般来说,对于车规级的陶瓷电容,最高工作温度能够达到 125℃ 就已经是相当不错的表现了,而?Vishay 的 HOTcap? 电容器是一款在正常工作时长条件下,可以支持高达 175℃ 工作温度的陶瓷电容,其在 500 小时内甚至可以耐受最高 200℃ 的高温!这的确难能可贵。

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图7:HOTcap? 电容器出众的高温特性

2. 稳定性

除了高温特性,HOTcap? 电容器的其它一些性能表现也是可圈可点。比如在稳定性方面,HOTcap? 系列的 C0G(NPO)电容(1类电容)在 -55℃ 到 200℃ 的温度范围内,电容温度系数具有 ±30 ppm/K 的高稳定性;同产品系列的 X0U 电容(2类电容)在工作温度范围内电容容值的变化为 +22%/–56%,也能够满足 X7R 和 X9V 标准对于电容温度系数的要求。

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图8:HOTcap? 电容器出色的稳定性

3. 高可靠

再有,由于 HOTcap? 电容器采用了带引线的封装形式,与 SMD 元件相比,对于机械应力振动具有更强的耐受力,而且电容可以直接焊接(熔焊或软钎焊)到端子上,这一特性在一些没有 PCB 板的运用环境下,对于提升可靠性十分有益。 这几个方面优势综合起来,HOTcap? 电容器的高温、高稳定、高可靠性的特性,足以满足甚至是超过了车规标准的需要,汽车应用的关键的岗位由它来值守,开发者大可放心。 ?

总之,在 Vishay 陶瓷电容这条产品线上,可谓卧虎藏龙、高手辈出,今天在“龙虎榜”上题名的这四颗陶瓷电容,也是个个特点鲜明,通过这篇文章,它们的真本事,想必你已经get到了吧?

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