X7R, X5R, C0G…: краткое руководство по типам керамических конденсаторов
В данной небольшой технической статье делается попытка рассеять туман, который окружает трехсимвольные криптограммы, используемые для описания керамических конденсаторов.
Радиоинженер 1: «Конечно, я бы никогда не использовал конденсатор Y5V в таком приложении.»
Радиоинженер 2: «Я тоже. Это было бы глупо!»
Инженер-механик: «Почему?»
Тишина.
Если вы считаете, что рискуете оказаться в разговоре, подобном вышеизложенному, эта статья, надеюсь, вам поможет. Почти каждый, кто проектировал печатную плату, знаком с трехсимвольными кодами, которые сопровождают описания конденсаторов, и я думаю, что большинство инженеров имеют общее представление о том, какие типы следует использовать, или, по крайней мере, какие типы должны не использоваться в заданной схеме.
Что на самом деле означают эти коды? Почему примечания к приложениям почти всегда рекомендуют X7R или X5R? Почему всё еще существует Y5V? Если вы ищете в онлайн-магазине керамический конденсатор 0,1 мкФ размером 0805, то почему поиск выдаст 400 результатов для X7R и ноль для C0G (он же NP0)?
Код
Для маркировки конденсаторов с диэлектриками классов 2 и 3 используется трехсимвольный код в формате буква-цифра-буква. C0G находится в классе диэлектриков 1, поэтому сюда не входит (подробнее об этом позже). X5R и X7R находятся в классе 2, а Y5V – в классе 3.
- Первый символ указывает самую низкую температуру, при которой может работать конденсатор. Буква X (как в X7R и X5R) соответствует –55°C.
- Второй символ указывает максимальную температуру. Теоретический диапазон составляет от 45°C до 200°C; 5 (как в X5R) соответствует 85°C, а 7 (как в X7R) соответствует 125°C.
- Третий символ указывает максимальное значение изменения емкости в температурном диапазоне компонента. Маркировка конденсаторов ––R (как в X5R и X7R) соответствует изменению ±15%. Емкость компонентов с кодом, заканчивающимся на V, может уменьшиться фактически на 82%! Это, вероятно, объясняет, почему конденсаторы Y5V не так популярны.
На следующем рисунке вы получите хорошее визуальное представление о том, как неустойчивые Y5V и Z5U сравниваются с X5R и X7R.
Данная диаграмма также помогает нам ответить на вопрос «почему всё еще существует Y5V?». Поскольку он подходит для устройств, которые всегда работают при комнатной температуре или вблизи нее.
Конденсаторы класса 1
Как вы могли заметить на диаграмме, C0G чрезвычайно устойчив (обратите внимание, что C0G и NP0 в маркировке имеют знак нуля, а не заглавную «O»). C0G использует диэлектрик класса 1 и является суперзвездой в мире конденсаторов: на емкость не оказывают существенного влияния ни температура, ни приложенное напряжение, ни старение.
Однако у него есть один недостаток, который стал особенно актуальным в эту эпоху непреклонной миниатюризации: он неэффективен по размерам. Например, если вы будете искать конденсатор C0G на 0,1 мкФ, то самым маленьким будет размер 1206. И напротив, вы можете найти конденсатор X7R на 0,1 мкФ в корпусе 0306 и с номинальным напряжением (10 В), достаточно высоким для схем 3,3 В или даже 5 В.
Шумные конденсаторы
Если вы разрабатываете аудиоустройства или просто предпочитаете тихие печатные платы, то у вас есть еще одна причина выбора C0G по сравнению с X7R или X5R: конденсаторы класса 2 демонстрируют пьезоэлектрическое поведение, которое может заставить их функционировать и как микрофон (который преобразует звук в электрический шум), и как зуммер (который преобразует сигналы переменного тока в звуковой шум). У конденсаторов класса 1 такой проблемы нет.
Я уверен, что вы можете найти гораздо больше информации о типах конденсаторов и диэлектриков от таких производителей как Kemet, AVX и TDK. Если хотите увидеть полную таблицу трехсимвольных кодов, то смотрите следующую статью.