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結構固有的可靠性問題;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。
01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多例板卡損壞的情況,故障率較高
進一步排查發現均是MLCC電容失效,對失效MLCC進行測量發現均為短路失效模式。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電壓會產生2-3V的毛刺。已經接近所使用電容的耐壓極限參數。因此比較容易損壞。
02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BOM,把22uf/25V換成了22uf/35V規格的,把0.1uf/25V換成0.1uf/100V規格的。經過整改后,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。
03擴展:電容容量與工作電壓的關系
靜態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電容的規格書 關于容量與電壓的關系圖,(其實仔細看下圖的的話,你會發現電容容量溫度跟容量也有關系)
下圖為X7R 材質的電容(TDK 0.1UF 50V)的參數圖
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。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:【避坑指南】電容耐壓降額裕量不合理導致電容頻繁被擊穿
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