贴片电容 ESR

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1、贴片电容ESR1、那些贴片电容选用贴片电容的时候，比较迷惑的应该是它的材质，什么C0G，什么X5R，什么Y5V。。。不就是个电容嘛，搞这么复杂。。。困惑了没多久，老工程师告诉我，选C0G就行了。可上星期一同学问起这事来，说是面试的时候被问到了。。。这才重视起来，为啥啊？就搜之下，找到下面这张灰常有说服力的图。先说明，X5R，X7R，Y5V，Z5U，C0G（也常叫NP0）。。。。等等这些，都是陶瓷电容，这些名字是一个叫EIA的组织给起的，他们的最大不同之处就是温度相关性能变化。从下面两张图可以看出个大概：明白了吧？虽说都是贴片陶

2、瓷电容，据说是因为他们层间用的电介质不一样，所以他们讲就呈现出不同的温度特性。这些陶瓷电容的容值和误差（生产误差，不是每个都能造一样的）都是在25℃，即室温下定义的。当他们工作温度不在室温下时，不管是加热还是冷冻，他们的容值都会发生改变。EIA定义如下：估计会有些好奇，为啥没C0G（NP0）。我也暂时不明白，但是，C0G和他们几个最大区别是，C0G是一类材质，上面列的几种都是二、三类材质。说说他们的用途：①C0G(EIAcode)或者叫NP0(产业习惯称呼)所用的材料一般收到温度影响比较小（Negative-Positivez

3、ero），温度系数在0±30ppm/℃以內，电容值随频率和电压变化小于±0.05%。正因为C0G/NP0所用的电介质lose比较小,所以呢，多会用在滤波器，时钟电路，还有晶振匹配电路中；高频特性较好，最高可用到Gbit级的电路中。但是这类电容容值比有限，一般<10nF.其它常用的一类电介质材料：P350,N1000/M3K.②X7R是在工业中被广泛采用的一种温度稳定型电容器，具有中等介电常数，电气性能较稳定，在温度、电压等改变时，性能变化并不显著，适用于隔直、耦合、旁路与容量稳定性要求不太高的鉴频电路。在使用温度（-55℃~+

4、125℃）范围內容值变化率在±15%以內，老化率为10年1%。X7R是一种强电介质，所以这种电容一般在100pF~2.2uF。③Y5V这种材料具有较高的介电常数，常用于生产比容较大的大容量電容器产品，可以用小的尺寸做大容量的电容，但其容量稳定性较X7R差，容量、损耗对温度，电压等测试条件较敏感。Y5V是一种普通用途的电容器，在使用溫度（-30~+85℃）范围內容值变化率较大，+22/-82%以內，老化率为10年5%。容值范围1000pF~10μF。2、另一个深奥话题--------ESR（Equivalentseriesres

5、istance）你可以直接把它看做电容的内阻，或者你可以认为是有一个电阻和它串联在一起。这个电阻就是ESR。一个理想的电容应该是没有loss的，同时，它的ESR应该为0，它应该呈现完美的容性。它对交流信号的相位（phase）应该是没任何影响的。。。唯独不应该的，这是个真实世界，没那么完美的玩意。真实的电容，除了有ESR特性外，还有ESL特性（感性）。这里我们说说ESR，因为。。。好吧，是因为我对ESL了解还不多。。。还是略微提下吧，对于ESL，有这么一段话：ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串

6、连谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。开讲ESR。其实总结为一句话，ESR越大，在电容上浪费的能量就越多。发热量Q=I²*R。R即ESR。电容的Q值计算方法为：Q=Xc/R。其中Xc=1/wc=1/（2*pi*f*c），R为ESR。明显的R增大，Q是减小的。而Q的倒数就是闻名遐迩的tan(δ)，也就是tan(δ)=ESR/Xc。。。于是乎，ESR越大，tan(δ)就越大，浪费电越多。。。又说回去了。。。好吧，

7、考虑ESR对我们设计有什么用呢？看下面一段话：主板上的每个电容，设计时一般是按最大负载时的工作情况来设计的，因此，在大多数情況下，只要更换和原电容参数值相等的电容即可，当然，如果追求超频性或稳定性，可以适当提高一些。ATTENTION！这里有个误区：原参数值指的主要是什么？大多数人可能以为是电容的容量。其实你错了。在高频开关电源中，决定电容取值的主要参数是耐压及ESR（等效串联电阻），而不是容量。电容的容量，只在信号发生、高通、低通、带通等几类电路中有意义，而在滤波方面并沒起多大作用。电源的稳定性，主要体现在纹波电压的大小，一

8、般情況，CPU的供电要求在输出最大负载电流时，纹波电压低于100mV，最大负载电流可以这样计算：假如某CPU的最大功耗为90W，核心电压为1.5V，那么最大负载电流为：90W/1.5V=60A假设最大纹波电压为100mV,则要求电容的ESR值:ESR＜100mV/60A=1.