設(shè)計(jì)和采購(gòu)工程師須知：電容的選型

從電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到采購(gòu)，無(wú)源元件是個(gè)配角，在整個(gè)電子產(chǎn)品中所占的物料成本約占有一成，但電子產(chǎn)品中無(wú)源元件數(shù)量眾多。以電容為例，從2G發(fā)展到3G，光一部手機(jī)中的MLCC數(shù)量就從平均165個(gè)增加到了288個(gè)；電視機(jī)中的電容數(shù)量從CRT時(shí)代的200多顆增加到了液晶電視時(shí)代的1000多顆。數(shù)量眾多，按可靠性累積的結(jié)果是無(wú)源器件的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于IC，任何一個(gè)微小的無(wú)源器件的失效都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。

無(wú)源器件可靠性問(wèn)題可以通過(guò)優(yōu)選供應(yīng)商，對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品定期抽樣檢測(cè)等措施把來(lái)料質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)降到最低，但事情并沒(méi)有結(jié)束。所選的元件參數(shù)符合電路要求了，也可以工作了，但問(wèn)題是所選的這些元件能否讓系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，ESD是否滿足要求了，增減和調(diào)整阻容元件是否讓手機(jī)獲得了完美的音頻效果。

如果說(shuō)性能也滿足了，那么元件價(jià)格是否合適？對(duì)于高端電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，性能要求高于價(jià)格要求；對(duì)于低端電子產(chǎn)品而言，價(jià)格要求高于性能要求。如何掌握平衡點(diǎn)？質(zhì)量好的產(chǎn)品價(jià)格高，價(jià)格低的產(chǎn)品質(zhì)量總是讓人放心不下。如果價(jià)格也令人滿意，但是供應(yīng)商供貨周期有點(diǎn)長(zhǎng)，那又怎么辦？

這一環(huán)套一環(huán)的問(wèn)題都是無(wú)源元件選型過(guò)程要解決的問(wèn)題。選型是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是個(gè)設(shè)計(jì)工程師，物料認(rèn)證工程師，采購(gòu)，供應(yīng)商乃至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)互動(dòng)的過(guò)程，脫離了任何一個(gè)角色的參與，這個(gè)過(guò)程可能就會(huì)進(jìn)行的很艱難。經(jīng)常在論壇里看到采購(gòu)人員抱怨：設(shè)計(jì)工程師給出的規(guī)格難找。事實(shí)上很多剛?cè)胄械拈_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工程師只是按理論計(jì)算，并不了解供應(yīng)商的實(shí)際生產(chǎn)狀況，常常列出一些很少生產(chǎn)甚至不存在的規(guī)格。例如按理論計(jì)算得到0603/C0G/25V/3300pF規(guī)格的MLCC，但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。由于設(shè)計(jì)工程師對(duì)選型的一些情況不了解，造成采購(gòu)成本上升而且影響交期。

元件選型中各個(gè)角色要對(duì)整個(gè)過(guò)程要相當(dāng)熟悉。設(shè)計(jì)工程師要了解供應(yīng)商的情況，也要了解產(chǎn)品情況。采購(gòu)也要判斷設(shè)計(jì)工程師給出的規(guī)格是否切合實(shí)際。正是基于這樣的狀況，電子元件技術(shù)網(wǎng)推出了選型專(zhuān)題系列，本期推出的是電容的選型要領(lǐng)，以后會(huì)陸續(xù)推出電感、連接器、MOSFET等元器件的選型話題。我們認(rèn)為選型是基礎(chǔ)電路創(chuàng)新的開(kāi)始。

電容是電子設(shè)備中用量最大的無(wú)源元件。中國(guó)生產(chǎn)世界上超過(guò)4成的電容，國(guó)產(chǎn)電容與國(guó)外電容的質(zhì)量水平差距在縮小。在國(guó)產(chǎn)元件替代中，電容扮演著重要的角色。而且電容中以MLCC與鋁電解電容的數(shù)量最多，應(yīng)用最廣，所以本期電容的選型選擇的是MLCC與鋁電解電容。國(guó)外電容大廠網(wǎng)站通常都提供有選型工具進(jìn)行輔助選型，一般有兩種：按參數(shù)選型和按應(yīng)用選型，本期專(zhuān)題將介紹一些主流的選型工具。另外元件的最終選用還要通過(guò)仿真工具優(yōu)化，有哪些主流的仿真工具以及各自的特點(diǎn)也將在本專(zhuān)題中介紹。

MLCC選型：僅僅滿足參數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

MLCC的選型時(shí)，電容值、容差、耐壓、使用溫度、尺寸等參數(shù)滿足電路要求時(shí)還應(yīng)該注意什么？為什么采購(gòu)說(shuō)設(shè)計(jì)工程師給出的規(guī)格找不到？MLCC替代電解電容是應(yīng)該注意什么？MLCC是否真的非?？煽?？為什么檢測(cè)過(guò)關(guān)的產(chǎn)品使用中會(huì)失效，哪里出了問(wèn)題？樣品檢測(cè)時(shí)為什么容量不正常？MLCC的直流偏置效應(yīng)考慮不周對(duì)系統(tǒng)有什么影響？

鋁電解電容選型要素探討

在所有的被動(dòng)元件中，鋁電解電容的失效率最高，所以選型尤為重要。鋁電解電容的選型是建立在對(duì)鋁電解電容各種參數(shù)的認(rèn)識(shí)上的。熟悉了參數(shù)，還應(yīng)該了解參數(shù)背后的東西，例如標(biāo)稱2000小時(shí)壽命的鋁電解電容是不是一定比1000小時(shí)的壽命長(zhǎng)......

從應(yīng)用入手選型的三大作用

法國(guó)著名雕塑家羅丹講起他的創(chuàng)作時(shí)曾有過(guò)名言：“拿起工具，把不需要的部分去掉”。這句名言讓他創(chuàng)造了傳世名作《思想者》。今天，對(duì)于從事電子研發(fā)和制造的工程師來(lái)說(shuō)，也如同雕塑家一樣，需要利用選型工具，在種類(lèi)繁多的元器件中找到最符合自己要求的元器件，從而設(shè)計(jì)和制造出最具性價(jià)比的產(chǎn)品。選型工具能夠滿足設(shè)計(jì)工程師三個(gè)方面的需求，即新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、供應(yīng)商的對(duì)比選擇、以及設(shè)計(jì)優(yōu)化和降低成本等。因此，在設(shè)計(jì)、研發(fā)和生產(chǎn)以及測(cè)試的過(guò)程中，選型工具起到篩選、甄別、對(duì)比的重要作用。

電子元器件S參數(shù)的含義和用途

“橘生淮南為桔，橘生淮北為枳”，外部環(huán)境就是這么有力量，連電路也無(wú)法擺脫這樣的規(guī)律，當(dāng)進(jìn)入高頻的世界，適用于節(jié)點(diǎn)電路的傳統(tǒng)電路理論已不再適用，必須采用微波網(wǎng)絡(luò)分析的方法來(lái)分析電路的性能，這時(shí)S參數(shù)成為最要的參數(shù)。阻抗和導(dǎo)納矩陣反映了端口的總電壓和電流的關(guān)系，而S參數(shù)散射矩陣是反映端口的入射電壓波和反射電壓波的關(guān)系。S參數(shù)在射頻段很容易被測(cè)量，特別適合用于微波段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。