Характеристики MLCC-конденсаторов при смещении по постоянному току
20 ноября 2025При проектировании импульсных источников питания мы обычно рассчитываем выходные пульсации по следующей формуле:
Если используемый конденсатор является MLCC (Multi-Layer Ceramic Capacitor), его ESR можно пренебречь из-за очень малого значения. Поэтому на основе входного/выходного напряжения, частоты переключения и целевых пульсаций емкость можно рассчитать по следующей формуле:
Однако емкость, рассчитанная по приведенной выше формуле, при реальном тестировании привела к большим выходным пульсациям. Почему так происходит? Это связано с тем, что MLCC (Multi-Layer Ceramic Capacitors) обладают характеристикой смещения по постоянному току: приложение постоянного напряжения к конденсатору уменьшает его емкость.
На рисунке 1 ниже показана характеристика смещения по постоянному току у конденсатора Murata 22uF/10V.
Рисунок 1
Как видно, при приложении к конденсатору постоянного напряжения 5 В его емкость уменьшается примерно до 50% от начального значения. Характеристика смещения по постоянному току у MLCC-конденсаторов выражена очень заметно: чем больше емкость, тем быстрее она уменьшается с ростом напряжения, и это необходимо учитывать при проектировании схем. Как правило, характеристики смещения по постоянному току у MLCC-конденсаторов имеют следующие особенности:
① Чем больше емкость, тем сильнее выражена характеристика смещения; емкость сильнее уменьшается с ростом напряжения.
② Для конденсаторов одинаковой емкости, но с разными номиналами напряжения уменьшение емкости при одном и том же напряжении примерно одинаково (не существует конденсатора с более высоким номиналом напряжения, который уменьшался бы меньше).
③ Для конденсаторов одинаковой емкости и одинакового номинала напряжения чем больше корпус, тем медленнее уменьшается емкость.
Уменьшение емкости MLCC является объективной реальностью. Проектирование следует вести, исходя из емкости при фактическом напряжении смещения, а не из номинальной емкости. Например, если в схеме требуется конденсатор 10uF и выбран MLCC типа X7R (с номиналом 10 В), при фактическом напряжении смещения 5 В (когда емкость уменьшается примерно на 50%) следует соединить параллельно два конденсатора с номинальной емкостью 10uF, чтобы гарантировать соответствие фактической емкости требованию.