X7R, X5R, C0G…: краткое руководство по типам керамических конденсаторов

Добавлено 13 июля 2018 в 22:39

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.

Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры
Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры

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.

Корпус 0306. В этом крошечном форм-факторе могут изготавливаться конденсаторы X7R.
Корпус 0306. В этом крошечном форм-факторе могут изготавливаться конденсаторы X7R.

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.

«Поющий кондесатор»
«Поющий кондесатор»

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.


На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.


Сообщить об ошибке