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【避坑指南】電容耐壓降額裕量不合理導致電容頻繁被擊穿

jf_pJlTbmA9 ? 來源:創(chuàng)易棧 ? 作者:創(chuàng)易棧 ? 2023-11-23 09:04 ? 次閱讀
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MLCC雖然是比較簡單的,但是,也是失效率相對較高的一種器件.失效率高:一方面是MLCC結(jié)構(gòu)固有的可靠性問題;另外還有選型問題以及應用問題。由于電容算是“簡單”的器件,所以有的設計工程師由于不夠重視,從而對MLCC的獨有特性不了解。在理想化的情況下,電容選型時,主要考慮容量及耐壓兩個參數(shù)就夠了。但即便是容量和耐壓這兩個問題,在設計的時候如果不小心,也會翻車。今天講下我所遇到電容耐壓這個問題上遇到的坑。

1. 問題描述

問題 起因是這樣的, 新設計的一塊電源板卡在小批量時出現(xiàn)多例板卡損壞的情況,故障率較高

wKgaomVdaPeASY8fAAKOfnvMjSI803.png

進一步排查發(fā)現(xiàn)均是MLCC電容失效,對失效MLCC進行測量發(fā)現(xiàn)均為短路失效模式。板卡供電是19V供電,而選取的電容均為25V耐壓,在插拔設備適配器時,19V電壓會產(chǎn)生2-3V的毛刺。已經(jīng)接近所使用電容的耐壓極限參數(shù)。因此比較容易損壞。

2. 解決方案

解決這個問題的辦法也很簡單,那就是替換耐壓更高的電容選型,例如上述的板子中,后面修改了SMT 生產(chǎn)BOM,把22uf/25V換成了22uf/35V規(guī)格的,把0.1uf/25V換成0.1uf/100V規(guī)格的。經(jīng)過整改后,后面批量中再無因電容耐壓降額不夠而導致MLCC失效的問題。

3. 擴展:電容容量與工作電壓的關(guān)系

靜態(tài)容量隨其直流偏置工作電壓的增大而減少,最大甚至會下降90%。比如一個X5R 47UF 25V的電容,在25V的直流電壓下,其容量可能只有4.7uF,下圖附錄TDK 一個X5R電容的規(guī)格書 關(guān)于容量與電壓的關(guān)系圖,(其實仔細看下圖的的話,你會發(fā)現(xiàn)電容容量溫度跟容量也有關(guān)系)

wKgaomVdaP6AQSJGAAScIF6Lz_k763.png

下圖為X7R 材質(zhì)的電容(TDK 0.1UF 50V)的參數(shù)圖

wKgZomVdaQWAX3o_AATVBaf_WTU222.png

這也是為什么電容需要電容的使用必須保證足夠多的降額的原因。

本文轉(zhuǎn)載自:創(chuàng)易棧微信公眾號

審核編輯 黃宇

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