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2011年10月12日 (水)

コンデンサーの容量変化のはなし

コンデンサーの容量変化とは
 コンデンサーは、電解コンデンサーなどは化学変化に依存しているので温度が低くなると容量が減ります。多かれ少なかれコンデンサーは温度による特性変化がありますが、比較的高温で使える積層セラミックコンデンサーにも、実は注意すべき容量変化があります。2_z3s
 それは直流印加電圧による容量の変化です。右図は6.3V定格のコンデンサーの印加電圧と容量値のグラフですが、アルミ電解コンデンサーやタンタルコンデンサーが印加電圧によってほとんど容量が変化しないのに比べ、セラミックコンデンサーはB特性でも4V時には20%、定格時には40%近く容量が減ってしまい、特にF特性では20%以下の容量になってしまいます。
小型大容量のセラミックコンデンサーは印加電圧に注意
 このため、セラミックコンデンサーを使う場所でどの程度の直流が印可されているかを確認しないと、「電解コンデンサーで動作していたから、セラミックコンデンサーに変えれば高温でも使えるし、ノイズも減るに違いない」と思って変えたら、不安定になったり、ノイズだらけで原因追及に苦労した。なんてことがありえます。
 かつて、小型積層セラミックコンデンサー1608型で 10uFだからと電解コンデンサーの代わりに電源ICの周辺に使おうとした時に、この問題に出くわしました。安定化した5V出力に付けるのだから6.3V品を使えば十分と思って使っても実は 1uF程度にしか容量がなかったのです。実験中では同じSMD型のセラミックコンデンサーを付けるには基板のスペースが無かったので、リード線のついた電解コンデンサーの10uFをこのコンデンサーと同じ場所に追加して安定したので、量産基板では同じ 10uFのセラミックコンデンサーをもう1個追加する設計に修正しましたが、まったく改善されずさらに変更を強いられました。この電圧による容量低下を知っていたら、もっと早く開発できましたね。

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