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片式多层陶瓷电容器代替钽质、铝质电解电容器、薄膜电容器 技 术 资 料 二○○三年 十二月 深圳市宇阳科技发展有限公司 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 2 深圳市宇阳科技发展有限公司 目 录 片式多层陶瓷电容器简介 1.内部结构 ------------------------------------------------------ 3 2. MLCC的分类 ------------------------------------------------------- 3 关于片式多层陶瓷电容器代替钽质电解电容器、铝质电解电容器的方案 1. 电源旁路电容器的代替 ----------------------------------------------------- 4 2. 电源滤波电容器的代替 ------------------------------------------------------ 4 3. MLCC与钽质、铝质电解电容器的特性比较 -------------------------- 5 4. 电路测试案例 ------------------------------------------------------ 6 5. 测试电路及波形 ------------------------------------------------------ 7 关于片式多层陶瓷电容器和薄膜电容器的电气特性对比 1. 片式多层陶瓷电容器的温度特性 ------------------------------------------ 8 2. 薄膜电容器的温度特性 ----------------------------------------------------- 8 3. 片式多层陶瓷电容器的阻抗-频率特性 ------------------------------ 9 4. 薄膜电容器的损耗角正切值（tgδ）-频率特性 -------------------------------------------------------------- 9 附 录 关于片式多层陶瓷电容器替代钽质、铝质电解电容器、薄膜电容器参考数据 本资料仅供参考，错误之处敬请指导。

请至电+86-0769-7507825或E-mail:guozhijun@ 深圳市宇阳科技发展有限公司 技术部： 郭志军 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 3 深圳市宇阳科技发展有限公司 片式多层陶瓷电容器 （Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor，英文缩写MLCC） 简 介 一、内部结构（如图A） 图A 二、MLCC的分类 根据所采用陶瓷介质材料的类型，MLCC可分为两大类： l 1类陶瓷介质MLCC（C0G或称NP0） 具有极高的稳定性，其电容量几乎不随时间、交流信号、外加直流偏压的变化而变化，同时具有极低的介质损耗，即高Q值适用于对容量精度和应用频率要求较高的谐振电路根据电容量的温度系数又可分为温度稳定型和温度补偿型 l 2类陶瓷介质MLCC（X7R、X5R、Z5U、Y5V） 很高的比体积电容量，适合用于旁路、耦合、滤波以及对容量稳定性要求不高的鉴频电路在DC—DC（AC）变换器和开关电源滤波电路正逐步代替钽质、铝质电解电容器 陶瓷介质 内部电极（Ag/Pb或Ni电极） 端部电极Ag(或Cu)/Ni/Sn三层结构 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 4 深圳市宇阳科技发展有限公司 关于片式多层陶瓷电容器代替 钽质电解电容器、铝质电解电容器的方案 一、 电源旁路电容器的代替 电源的旁路电容器（Bypass）一般是以电解电容器（钽质或铝质）和一只0.1uF的陶瓷电容器并联而成，如图1。

由于片式多层陶瓷电容器（Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor，英文缩写 MLCC）的损耗角正切值（tgδ）、等效串联电阻（ESR）都优于电解电容器，因此这个并联电路完全可以用一个容量较大的MLCC取代，如图2 钽质、铝质电解电容器 陶瓷电容器 钽质、铝质 电解电容器 陶瓷电容器 用一只MLCC取代 二、 电源滤波电容器的代替 在开关电源和DC-DC转换器的电路中，电源滤波电容器的容值取决于电容器本身的脉动电流允许值，而脉动电流允许值决定于电容器的等效串联电阻（ESR） 同等的电容值，钽质、铝质电解电容器的ESR比MLCC大的多，因此可用容值较小的MLCC来代替钽质、铝质电解电容器，如图3 钽质、铝质电解电容器 用一只MLCC取代 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 5 深圳市宇阳科技发展有限公司 三、 MLCC与钽质、铝质电解电容器的特性比较 实验以47uF铝质电解电容器，10uF钽质电解电容器和4.7uFMLCC做相应测试。

ESR比较 脉动电流引起温度上升的比较 阻抗的温度特性 阻抗比较 从以上曲线给出的 47uF 铝质电解电容器，10uF 钽质电解电容器和 4.7uFMLCC 在不同频率的ESR、阻抗及电流的变化，不难看出钽质、铝质电解电容器比MLCC在其特性上表现较差总的来说，在高频场合用 MLCC 做电源旁路、滤波比钽质、铝质电解电容器的效果更佳，在低频场合（60Hz以下）建议采取等容量代 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 6 深圳市宇阳科技发展有限公司 四、 电路测试案例 DC-DC转换器的脉动杂音分别用三种不同类型的电容器测试结果 MLCC—2.2uF 铝质电解电容器—100 uF 钽质电解电容器—33 uF 种类 规格 电压波形 电流波形 钽质电解电容器 33uF/16V 96mVp-p 144mArms 铝质电解电容器 100uF/25V 106mVp-p 154mArms MLCC 2.2uF/16V 104mVp-p 146mArms PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 7 深圳市宇阳科技发展有限公司 测试电路及波形 不加电容 铝质电解电容器—47 uF 钽质电解电容器—10uF MLCC —4.7 uF Capacitor (Cx) Capacitance (uF) Power source Line noise (Vp-p) 不加电容 —— 2.6V 铝质电解电容器 47 25mV 钽质电解电容器 10 12mV MLCC 4.7 5mV PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 8 深圳市宇阳科技发展有限公司 关于片式多层陶瓷电容器 和薄膜电容器的电气特性对比 一、 片式多层陶瓷电容器的温度特性 标称电容量的温度系数(1类陶瓷介质) 标称电容量的温度特性(2类陶瓷介质) 二、 薄膜电容器的温度特性 见下图：薄膜电容器电容量的温度特性 （@1KHz） △C/C（%） 聚丙烯薄膜(PP)电容器 聚酯薄膜(PET)，俗称涤纶电容器 PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 9 深圳市宇阳科技发展有限公司 三、 片式多层陶瓷电容器的阻抗-频率特性 阻抗──频率 特性 (1类介质) 阻抗──频率 特性(2类介质) 0.11M0.0110M频率(Hz)100M 1G电抗(Ω)1101001000pF100pF 10pF1pFC0G0.1频率(Hz)10K0.01100K 1M 100M10M 1G100nF1电抗(Ω)1010010nF1000pF阻抗──频率 特性 (高″Q″) 电容量──频率 特性(1类介质) 0.11M 10M频率(Hz)1100M 1G101001000电抗(Ω)10M1M0.11G100M1电容量(pF)101001000频率(Hz) 四、 薄膜电容器的损耗角正切值（tgδ）-频率特性 tgδ（×10-4 ） 右图： 薄膜电容器损耗角正切值的 温度特性曲线 （@1KHz） 聚丙烯薄膜(PP) 聚酯薄膜(PET) PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 10 深圳市宇阳科技发展有限公司 tgδ（×10-4 ） 右图： 薄膜电容器损耗角正切值的 频率特性曲线 （@ 室温） △C/C （% ） 右图： 薄膜电容器电容量的 频率特性曲线 （@ 室温） 从上面的特性曲线中可以看出，薄膜电容器的电气特性和 1 类陶瓷介质（C0G）MLCC的电气特性近似，基本上可以直接代替。

但是1类陶瓷介质由于受材料的限制，目前其容量范围有限（1000pF以下），因此对于容量较大的薄膜电容器，若在其应用的电路中对其损耗、温度变化及精度要求不高的话，可以用2 类陶瓷介质（X7R）的MLCC来试用代替，以确定应用效果 聚丙烯薄膜(PP) 聚酯薄膜(PET) 聚丙烯薄膜(PP) 聚酯薄膜(PET) PDF 文件使用 "pdfFactory" 试用版本创建 Line Voltage V≤6.3V(Ex.3V,5V) V≤10V(Ex.8V,9V) V≤16V(Ex.12V,15V) V≤25V(Ex.18V,20V) frequency f≥50kHz f≥100kHz f≥500kHz f≥50kHz f≥100kHz f≥500kHz f≥50kHz f≥100kHz f≥500kHz f≥50kHz f≥100kHz f≥500kHz 1 C1608X5R1A105* C1608X5R1A105* C2012X7R1A105* C2012X7R1E105* 2.2 C2012X7R1C105* C2012X7R1E105* 4.7 10 C1608X5R1A105* C1608X7R1C224* C1608X5R1A105* C1608X7R1C224* C2012X7R1H224* 22 C1608X5R0J225* C3216X7R1E225* 47 C1608X5R0J225* C1608X5R1A474* C2012X5R1A225* C1608X7R1C224* C3216X7R1E225* 100 C2012X5R0J475* C2012X7R1E474* C3225X7R1E475* 。