Capacitor Voltage Derating Guidelines bakeng sa Moqapi oa PCB

Selelekela: Theko ea ho Hlalosa Hantle

Kamora ho hlahloba makholo a ho haella ha phepelo ea motlakase ho Highleap Electronics, mokhoa o le mong o hlaha khafetsa: ho fokotseha ha motlakase oa capacitor. Seporo sa 12V se tsamaisoang ke li-MLCC tse lekantsoeng ka 16V se bonahala se le litšenyehelo ho fihlela li-returns li qala likhoeli tse tšeletseng kamora ho romelloa. Sesosa se bonahala e le ho senyeha ha dielectric pele ho nako, botsofali bo potlakileng, kapa tahlehelo e feletseng ea ts'ebetso tlas'a maemo a sebele a ts'ebetso ea lefatše.

Ho tlosa motlakase oa capacitor ho bolela ho sebelisa capacitor ka tlase ho motlakase oa eona o phahameng ka ho fetisisa. Mokhoa ona o ama ka ho toba liparamente tse tharo tsa bohlokoa tsa moralo: ts'epo ea nako e telele, taolo ea khatello ea mocheso, le bokhoni bo sebetsang tlas'a leeme la DC. Bakeng sa baqapi ba PCB, ho tlosa motlakase hantle ha se boenjiniere bo feteletseng bo bolokang nako e telele empa ke tlhoko ea motheo bakeng sa lihlahisoa tse lokelang ho phela ka mor'a linako tsa waranti.

Capacitor Voltage Derating ke Eng?

Ho fokotseha ha motlakase oa capacitor ho theha moeli oa polokeho pakeng tsa motlakase oa sebele o sebetsang le motlakase o phahameng ka ho fetisisa oa karolo. Karolelano ea ho fokotseha e hlalosa kamano ena e le DR = V_operating / V_rated . Sistimi ea 12V e sebelisang capacitor e nang le tekanyo ea 25V e fihlella ho fokotseha ha 48%, e fanang ka tšireletso e kholo khahlanong le liphetoho tsa motlakase le litlamorao tsa botsofali.

Baetsi ba hlakisa litekanyetso tse phahameng ka tlas'a maemo a loketseng a laboratori a nang le litebello tse fokolang tsa bophelo bohle, ha lisebelisoa tsa sebele tsa lefats'e li hlahisa libaesekele tsa mocheso, li-voltage ripple, le liketsahalo tsa surge tse senyang ka potlako li-capacitor tse sebetsang haufi le moeli oa motlakase.

Hobaneng ha Capacitor Voltage Derating e sa Buisanoe

Thibela Karohano ea Dielectric

Ho senyeha ha dielectric ho bontša ho hlōleha ho kotsi le ho ke keng ha etsolloa. Ha matla a sebaka sa motlakase a feta matla a ho mamella thepa ea dielectric, ho phatloha ha 'mele ho etsahala. Phapang ea tlhahiso le bofokoli ba microscopic li fokotsa maemo a ka tlase ho boleng bo hlophisitsoeng. Ho fokotseha ha motlakase ho etsa bonnete ba hore matla a motlakase a lula a le ka har'a meeli e sireletsehileng esita le ka ho fetoha ha karolo-to-component.

Ntlafatsa ho Tšepahala le Botsofali ba Nako e Telele

Nako ea bophelo ea Capacitor e latela likamano tsa exponential le khatello ea motlakase le mocheso. Ho sebetsa ho 90% ea matla a motlakase a lekantsoeng ho ka fokotsa nako e lebelletsoeng ea bophelo ka 50% ha e bapisoa le khatello ea motlakase ea 50%. Ho senyeha ha dielectric ho itšetlehileng ka nako ho potlakisa ha motlakase o ntse o atamela meeli e behiloeng, 'me litekanyetso tsa ho hlōleha li eketseha ka potlako. Ho fokotseha ho nepahetseng ha motlakase oa capacitor ho fana ka ntlafatso ea 5-10x ka nako e lekaneng pakeng tsa ho hlōleha.

Sebetsana le Liketsahalo tse Fetang ka Nako e Fetang le Ho Bua

Lisebelisoa tsa motlakase tse fetotsoeng li hlahisa li-spikes tsa voltage nakong ea phetoho. Maqhubu a matla a motlakase a etsa hore ho be le lipehelo tsa seporo tse fetang 150% ea matla a motlakase. Liketsahalo tsena tsa nakoana li etsahala khafetsa lits'ebetsong tse kentsoeng empa ha li hlahe hangata nakong ea liteko tsa benche. Khatello ea motlakase e lekaneng e fana ka kamore ea hlooho e hlokahalang bakeng sa ho amohela liketsahalo tse ngata ntle le khatello kapa tšenyo ea karolo.

Fokotsa Litahlehelo tsa DC Bias ho MLCC

Li-capacitor tsa ceramic tse nang le mekhahlelo e mengata li lahleheloa ke capacitance e matla tlas'a motlakase oa DC bias. Li-dielectric tsa Sehlopha sa II tse kang X5R le X7R li ka lahleheloa ke 60-80% ea capacitance e tloaelehileng ha li sebetsa haufi le motlakase o lekantsoeng. 10μF MLCC e lekantsoeng bakeng sa 16V e ka fana ka 2-3μF feela ha e le tlas'a khethollo ea 12V DC. Ketsahalo ena e etsa hore ho fokotseha ha motlakase oa capacitor ho be bohlokoa bakeng sa ho boloka boleng ba capacitance bo sebetsang.

Bakeng sa tlhahlobo e felletseng ea tlhahiso, sebelisa sengoloa sena hammoho le tlhahlobo ea DFM le likarolo tsa boto ea potoloho ha u hlahloba litlhoko tsa stackup, kopano, kapa liteko.

Capacitor Voltage Derating Guidelines ka Mofuta

Litlhoko tsa ho fokotsa matla a MLCC

1. X5R / X7R MLCCs - 50-70% e fokotseha
   Phello e matla ea khethollo ea DC e qala ka holimo ho ~ 50% ea motlakase o lekantsoeng, e fokotsang matla a sebetsang haholo. Bakeng sa liporo tsa 12V, hangata sena se hloka ho khetha likarolo tse lekantsoeng tsa 25V kapa 50V ho boloka bokhoni le ts'epahalo ea nako e telele.
2. C0G / NP0 MLCCs - ~ 20% e fokotseha
   Li-dielectric tsena li bonts'a phapang e fokolang ea khethollo ea DC empa e ntse e rua molemo ho tloha moeling oa tšireletso ho thibela ho senyeha le ho netefatsa ts'ebetso e tsitsitseng tlas'a mocheso le khatello ea mochine.

Tantalum Capacitor Derating

1. Li-capacitor tse tloaelehileng tsa tantalum - 50% derating (bonyane)
   Mokhoa oa ho hloleha o sa fetoheng oa Tantalum o ka baka ho baleha ha mocheso le ho khantša ha o imetsoe haholo. Molao oa ho nyenyefatsa oa 50% o khothaletsoa hohle bakeng sa lisebelisoa tsa elektroniki tsa khoebo.
2. Lisebelisoa tsa sesole / tsa sefofane - 60-70% e fokotsehile
   Makala a ts'eptjoang haholo a latela litataiso tse thata le ho feta (tse sebetsang ho 30-40% ea motlakase o lekantsoeng) ho felisa kotsi ea ho hloleha ha koluoa.

Aluminium Electrolytic Voltage Derating

1. Tataiso e akaretsang ea ho nyenyefatsa - 20–30%
   Khatello ea motlakase e potlakisa moea oa electrolyte, o seng o ntse o imena habeli bakeng sa ho phahama ho hong le ho hong ha mocheso oa 10°C. Ho fokotsa matla a ho sebetsa ho theola mocheso oa kahare mme ka mokhoa o hlakileng ho lelefatsa bophelo ba capacitor.

Filimi le High-Voltage Capacitor Derating

1. Li-capacitor tsa lifilimi - 10-20% e fokotseha
   Li-dielectric tsa lifilimi li fana ka botsitso bo botle ba motlakase le boits'oaro ba ho ipholisa, ka hona, ho hlokahala feela ho fokotseha ha leseli tlas'a maemo a tloaelehileng.
2. Li-capacitor tsa matla a phahameng (> 1kV) - 30-50% e fokotseha
   Mekhahlelo e meholo e fokotsehileng e ea hlokahala ho qoba ho qala ha karolo e itseng, moo ho tsoa ha corona sebakeng se bakang ho senyeha ha dielectric ka potlako.

Mokhoa oa ho Bala ho fokotseha ha Capacitor Voltage ho Moralo oa 'Nete oa PCB

Foromo e fokolang ea karo-karolelano e fana ka temohisiso ea hang-hang mabapi le ho lekana ha moralo: DR = V_operating / V_rated. Bakeng sa terene ea 12V e sebelisang 16V-rated X7R MLCC, DR = 12/16 = 75%, e fetang litataiso tse khothalelitsoeng le ho hlalosa mekhoa e tloaelehileng ea ho hlōleha ho meralo e fokotsang litšenyehelo.

Nahana ka mohlala o sebetsang: karolo ea taolo ea matla e boletsoeng ka ho hlaka li-capacitor tsa 10μF X7R tse lekantsoeng bakeng sa 16V seporong sa 12V. Karolelano ea ho fokotseha ha 75% e tlōtse tataiso ea 50-70%, 'me li-curve tsa DC bias li bontšitse hore capacitance ea 'nete e theohile ho hoo e ka bang 3μF ho 12V, e leng se entseng hore ho be le khaello ea ts'ebetso ea 70%. Ho fetohela ho likarolo tse lekantsoeng ka 25V ho fihletse ho fokotseha ha motlakase ka 48% ha ho ntse ho bolokoa capacitance e sebetsang ea 8-9μF.

Capacitor Voltage Derating Tlas'a Maemo a Khethehileng

DC Bias Effect on MLCC Capacitance

Leeme la DC ke ntlha e mahlonoko ka ho fetesisa le e khelloang fatše ho MLCC. Kaha matla a database a hlalositsoe ho 0V, boleng ba 'nete ba lefats'e bo theoha haholo ha motlakase o sebelisoa o ntse o eketseha. Li-capacitor tsa X7R li ka lahleheloa ke 40-60% ea matla a tsona ho 50% ea motlakase o lekantsoeng, le ho fihla ho 60-80% ho 75%. Ho boloka motlakase o sebetsang ka tlase ho halofo ea boleng bo lekantsoeng ka tloaelo ho boloka 60-80% ea matla a lebitso le ho netefatsa boitšoaro bo tsitsitseng ho pholletsa le mocheso le maemo a mojaro.

Mocheso o Phahameng le ho fokotseha ha Voltage

Mocheso o eketsa khatello ea motlakase mme o potlakisa ho senyeha ha dielectric. Ha maemo a ts'ebetso a ntse a feta 85 ° C, dielectric e ba bonolo haholoanyane ho senyeha ho itšetlehileng ka nako, e hlokang likarolo tse fokolang tse fokolang. Tataiso e sebetsang ke ho fokotsa sekhahla se lumelletsoeng sa theolelo ka liphesente tse 5–10 bakeng sa 10°C e 'ngoe le e 'ngoe ka holimo ho 85°C. Lisebelisoa tse sebetsang ka holimo ho 105 ° C li lokela ho sebelisa 60-70% ho fokotsa esita le bakeng sa mefuta ea capacitor eo ka tloaelo e mamellang tšebeliso e phahameng.

Tšireletso ea hona joale ea Ripple le ea Surge

Ripple current e eketsa khatello ea mocheso ka mocheso oa I²R o amanang le ESR, hangata o phahamisa mocheso oa ka hare ka 20-30°C. Ho phahama hona ha mocheso ho fokotsa motlakase o bolokehileng oa ts'ebetso mme ho etsa hore ho be le tlamo e eketsehileng ho boloka ts'epahalo ea nako e telele. Lipotoloho tse nang le meroalo e boima ea nakoana - joalo ka bakhanni ba makoloi, li-capacitor tsa DC-link, le li-interface tsa hot-plug-li tobana le liketsahalo tse kholo tsa ts'oaetso le ts'ebetso ea ts'ebetso, moo ho kopanya 40-50% ho fokotseha ha motlakase le khatello e nepahetseng ea surge ho fana ka tšireletso e matla ka ho fetisisa.

Maemo a Indasteri bakeng sa Ho fokotseha ha Motlakase oa Capacitor

Litekanyetso tse ngata tsa machabeng li fana ka likhothaletso tse hlakileng tsa ho fokotsa matla a motlakase tseo baenjiniere ba ka li buang nakong ea khetho ea capacitor le moralo oa PCB.

• MIL-HDBK-338B - E hlalosa melao ea motheo ea ho theola boima ba 'mele: 60% ea motlakase o lekantsoeng bakeng sa litsamaiso tse tšepahalang haholo, 80% bakeng sa lisebelisoa tsa elektroniki tsa khoebo.
• NASA Tekanyetso Maemo - E hloka 50% derating bakeng sa li-capacitor tsa ceramic le 40% bakeng sa tantalum ka har'a lisebelisoa tsa sepakapaka ho netefatsa ts'epo ea bohlokoa ea thōmo.
• EA-9592B - E fana ka tataiso ea khoebo ea elektroniki, e khothaletsang khatello e phahameng ea motlakase ea 70-80% bakeng sa lits'ebetso tse ts'epahalang tse tloaelehileng.

Maemo ana a indasteri a kopana ho latela maemo a ts'oanang a fokotsehileng leha a sebeletsa mafapha a fapaneng, a bonts'a tumellano e pharalletseng ea boenjiniere mabapi le kamano lipakeng tsa khatello ea motlakase le ts'epahalo ea nako e telele.

Litlhahiso tse sebetsang tsa PCB Design

Ho kenya ts'ebetsong e nepahetseng ea derating ea capacitor ho hloka mekhoa e 'maloa ea bohlokoa:

• Sheba li-curve tsa DC pele u phethela likhetho tsa MLCC - Maemo a capacitance ka lebitso a fetoha lefeela bakeng sa dielectric tsa Sehlopha sa II ntle le ho utloisisa litlamorao tsa motlakase.
• Hlalosa li-MLCC tse lekantsoeng ka 50V bakeng sa liporo tsa 12V joalo ka tloaelo - Sena se tiisa hore 1μF capacitor e hlile e fana ka haufi le 1μF tlas'a maemo a leeme.
• Kenya ts'ebetsong maqheka a nyenyefatsang a thehiloeng ho bohlokoa ba potoloho - Litšepe tsa motlakase tse bohlokoa ka polokeho li fana ka tumello ea 40-50% ea ho nyenyefatsa ha lits'ebetso tse seng tsa bohlokoa tsa ho feta li ka amohela 60-70%.
• Document derating ratios ka ho hlaka ho BOM le litšoantšo tsa kopano - Hlalosa "10μF 25V (derating bakeng sa 12V seporo)" ho e-na feela "10μF 16V" ho thibela substitutions nakong ea khaello ea likarolo.

Tšebeliso e tsitsitseng ea mekhoa ena e etsa bonnete ba hore li-capacitor li sebetsa joalokaha ho boletsoe maemong a sebele a ts'ebetso, ho fokotsa ho hlōleha ha masimo le ho ntlafatsa botšepehi ba tsamaiso ka kakaretso.

fihlela qeto e

Litlhahlobong tsa ka tsa moralo oa PCB ho Highleap Electronics, paterone e le 'ngoe e tsitsitse: derating e nepahetseng ea voltage ke eona e bolokang lihlahisoa li tšepahala tšimong. MLCC ea 50V seporong sa 12V ha e na moralo o fetelletseng - ke seo DC bias curve e se hlokang hore capacitor e fane ka boleng ba eona ba 'nete ba ho sebetsa.

Ntlha ea bohlokoa e hlakile: DC bias curve e bohlokoa ho feta bokhoni ba lebitso. "10 µF" MLCC e theohelang ho 3 µF ka leeme e ke ke ea ts'ehetsa botsitso bo tsitsitseng ba matla, ho sa tsotelehe hore na database e reng.

Meetso e atlehang e latela melao e 'maloa e netefalitsoeng: 50-70% e nyenyefatsa bakeng sa MLCCs, 50% bakeng sa tantalum, le 20-30% bakeng sa li-electrolytics tsa aluminium, tse nang le moeli o eketsehileng bakeng sa mocheso o phahameng, ripple, le maemo a surge. Sebelisa tsena khafetsa, 'me li-capacitor li tla sebetsa ka mokhoa o hlakileng bophelo bohle ba sehlahisoa.