【避坑指南】电容耐压降额裕量不合理导致电容频繁被击穿

鸣涧

【避坑指南】电容耐压降额裕量不合理导致电容频繁被击穿

MLCC虽然是比较简单的，但是，也是失效率相对较高的一种器件.失效率高：一方面是MLCC结构固有的可靠性问题；另外还有选型问题以及应用问题。由于电容算是“简单”的器件，所以有的设计工程师由于不够重视，从而对MLCC的独有特性不了解。在理想化的情况下，电容选型时，主要考虑容量及耐压两个参数就够了。但即便是容量和耐压这两个问题，在设计的时候如果不小心，也会翻车。今天讲下我所遇到电容耐压这个问题上遇到的坑。

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问题描述

问题 起因是这样的， 新设计的一块电源板卡在小批量时出现多例板卡损坏的情况，故障率较高

进一步排查发现均是MLCC电容失效，对失效MLCC进行测量发现均为短路失效模式。板卡供电是19V供电，而选取的电容均为25V耐压，在插拔设备适配器时，19V电压会产生2-3V的毛刺。已经接近所使用电容的耐压极限参数。因此比较容易损坏。

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解决方案

解决这个问题的办法也很简单，那就是替换耐压更高的电容选型，例如上述的板子中，后面修改了SMT 生产BOM，把22uf/25V换成了22uf/35V规格的，把0.1uf/25V换成0.1uf/100V规格的。经过整改后，后面批量中再无因电容耐压降额不够而导致MLCC失效的问题。

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扩展：电容容量与工作电压的关系

静态容量随其直流偏置工作电压的增大而减少，最大甚至会下降90%。比如一个X5R 47UF 25V的电容，在25V的直流电压下，其容量可能只有4.7uF,下图附录TDK 一个X5R电容的规格书 关于容量与电压的关系图，（其实仔细看下图的的话，你会发现电容容量温度跟容量也有关系）

下图为X7R 材质的电容（TDK 0.1UF 50V）的参数图

这也是为什么电容需要电容的使用必须保证足够多的降额的原因。