【经验】以NTS系列为例讲解多层陶瓷电容在板载DCDC电源设计中的应用和使用要点
多层陶瓷电容因为有很低的等效电阻（ESR）、很强的抗浪涌能力，以及较大的抗纹波电流能力，并且体积很小，得到了广泛的应用。本文以实际案例讲解了多层陶瓷电容在板载DC-DC电源中的应用，以及设计和使用中的要点。
本文选用的是Nippon Chemi-Con的多层陶瓷电容，NCC作为知名电容制造商，产品质量有保障。不选择铝电解电容的原因是铝电解电容的电解质一般都是液体，在高温环境下工作时，液体会逐渐挥发，最终电解电容就会失效，电路中的电容一旦失效，电源的纹波、外界的干扰就都会进入到我们脆弱的芯片里，使芯片不能正常工作，那么整个系统也就失效了；不选择钽电容的原因在于其易燃易爆炸特性和耐压不够高。军工行业的很多应用场合，最担心的问题之一就是起火，而钽金属易燃易爆的特性一直是钽电容使用中不可忽视的问题，而且钽电容耐压很难做到很高。
陶瓷电容采用钛酸钡材料制作，其熔点为1618℃，不易燃，具有小型、高耐压、无极性和频率特性好等特点，而且随着技术发展，电容容量也越来越大，最大容量已经可以做到330uF，最高耐压可以做到3千多伏，价格也在稳步降低。综上，因为陶瓷电容体积小、耐压高、ESR小、抗纹波电流高、抗脉冲电压等优异特性，我们首选陶瓷电容作为DCDC电源的滤波器件，以减小电源纹波，并用NCC的NTS系列和AVX的X5R系列做了一些对比。
从上面的对比来看，NCC有一定优势。并且因为项目要求工作环境温度为-40~+85℃，当环境温度为85℃时，电容的温度会超过85℃，所以我们优先选择了NTS系列。下图是某研究所通信处理板上的部分DC-DC电源电路。
图 1 DC/DC电源原理图
该DC-DC电路采用凌特公司的LTM4644作为电源转换器件，负责把12V转换为3.3V、2.5V、1.8V和1.35V，供给主处理器和外设使用。在12V输入处选用了4颗NCC的22uF /25V陶瓷电容对电源进行滤波和平滑处理。该DC-DC电源的PCB布局布线如下图所示。
图 2 PCB布局和布线图
电容在板载DC-DC电源的PCB布局中很关键。所有电容都要靠近电源芯片放置，因为输出电流大，所以电容和电源芯片之间的走线都采用铺铜进行连接，缩短长度，减少走线造成的电压降，并且电容的两端应该采用铺铜来提高电流的通流能力。同时电容的正负极铺铜需要加多个过孔和中间层进行连接，从而减小过孔的电感效应，消除地弹效应对电源质量的影响。该DC-DC电源的实物照片如下图所示。
图3 DC-DC电源实物图
陶瓷电容虽然有不易燃、ESR低、抗脉冲电压的优秀特性，但也有不足，那就是它的静电偏置问题，即陶瓷电容的静电容量会随着偏置电压的升高下降。如下图所示。
图4 陶瓷电容的容量和直流电压关系曲线图
从图中可见，不同类型的陶瓷电容容量会随着偏置电压的升高而下降，特别是Y5V类型。其中C0G的特性最好，而Y5V的最差。目前解决此问题的办法有几种：一是采用多颗电容并联，增加电容的总容量来抵消容量的下降；二是选择高耐压的型号，这样在同样直流偏置电压条件下其容量下降会减小；三是选择X5R或X7R类型的电容，避免电容量大幅下降。
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产品型号
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品类
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系列
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直径(mm)
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长度(mm)
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高度(mm)
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引脚类型
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电压(V)
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容值(uF)
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电容容差
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最小工作温度(℃)
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最大工作温度(℃)
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KTS250B105K31N0T00
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贴片型MLCC
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NTS Series
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3.2mm
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1.6mm
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1.8mm
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Chip
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25V
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1uF
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±10%(K)
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-55℃
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125℃
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选型表 - Nippon Chemi-Con 立即选型
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Nippon Chemi-Con（黑金刚）多层陶瓷电容器选型指南（英文）
描述- Nippon Chemi-Con will continue to use the development of small electronic components to address the challenge of creating a bright future.
型号- KTS350B476□76N0T00,KVD250L225□32A0T00,KTS101B225□43N0T00,KTD101B155□32A0T00,KTS350B685□43N0T00,KTS251B155□55N0T00,KTJ250B336M55BFT00,KVF250L474□31NLT00,KTS350B155□31N0T00,KTS251B103□31N0T00,KTD101B226M90A0B00,KTF101B685□55FHT00,KTS500B685□43N0T00,KTS500B155□31N0T00,KVF500L475□55NHT00,KTD250B107M80A0B00,KTS501B564□55N0T00,KTD500B686M90A0B00,KTS101B225M32N0T00,KTS251B683□31N0T00,KTF500B335□32NHT00,KTF500B155□32NHT00,KVJ500L106M55BRT00,KVF250L685□43NHT00,KTF350B156□55NHT00,KTF250B155□31NLT00,KTF500B106□55NHT00,KTD500B475□43A0T00,KVD500L684□32A0T00,KVD SERIES,KTF250B105□31NLT00,KTS501B105□76N0T00,KTS251B334□32N0T00,KTS501B125 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Nippon Chemi-Con（黑金刚）多层陶瓷电容器选型指南（中文）
描述- 日本贵弥功株式会社，自1931年创业以来，以开发铝电解电容器为出发点，并在这此基础上展开了各种电子元器件的开发工作。
型号- KTS500B155 □ 31N0T00,KTS350B685 □ 43N0T00,KTS101B225 □ 31N0T00,KTJ250B336M55BFT00,KTS101B685 □ 76N0T00,KTF101B334 □ 31NLT00,KVF101L154 □ 32NLT00,KTS501B105 □ 76N0T00,KTF101B475 □ 32NHT00,KTF25OB335 □ 32NHT00,KTD101B226M90A0B00,NTS系列,KTS101B335 □ 55N0T00,KVD101L684 □ 43A0T00,KTS350B226 □ 55N0T00,KTS350B476 □ 76N0T00,KTF251B105 □ 55NLT00,KVD500L474 □ 32A0T00,KTD250B107M80A0B00,KTS101B155 □ 32N0T00,KTF251B224 □ 32NLT00,KTD500B686M90A0B00,KTF101B155 □ 43NHT00,KVF500L154 □ 31NLT00,KVJ500L106M55BRT00,KTF250B685 □ 32NHT00,THCS系列,THD系列,KVF500L685M55HT00,KTD501B105 □ 76A0T00,KTS101B225M320T00,KTF250S335 □ 31NLT00,KVF500L475 □ 55NHT00,KTS500B106 □ 55N0T00,KTF250B106 □ 43NHT00,KTD350B476 □ 76A0T00,KTD101B476M99A0B00,KTJ101B685M55BFT00,KTD350B226 □ 55A0T00,KTD101B685 □ 76A0T00,KTD251B155 □ 55A0T00,KTD101B225 □ 43A0T00,KVD系列,KVJ101L155M55BRT00,KTS251B224 □ 32N0T00,KTD350B685 □ 43A0T00,KTD101B106M80A0B00,KTS250S335 □ 31N0T00,KTD250B227M90A0B00,KTD101B335 □ 55A0T00,KVD500L155 □ 43A0T00,KTS101B335 □ 43J0T00,KVD,KTJ350B686M76BFT00,KTD500B336M80A0B00,KTJ101B685M76AFT00,KVF,KTF101B475 □ 43EHT00,KTF101B225 □ 31NLT00,KVJ,TCD系列,KVF250L106 □ 55NHT00,NTJ系列,KTD250B336 □ 55A0T00,KTD101B335 □ 43A0T00,KTD350B335 □ 32A0T00,KTF101B105 □ 32NHT00,KVF500L685 □ 55NHT00,KTS250B475 □ 32N0T00,KTD101B685 □ 55A0T00,KTS101B334 □ 31N0T00,KTS350B225 □ 31N0T00,KTS251B103 □ 31N0T00,KTF251B104 □ 31NLT00,KTS250S226 □ 43N0T00,KTF500B155 □ 31NLT00,KVJ101L105M55ART00,KTF101B684 □ 31NLT00,KVJ250L106M55ART00,KTS101B685 □ 43N0T00,KTD500B225 □ 32A0T00,KTD500B106M550T00,KTS500B475 □ 32N0T00,KTJ500B156M55BFT00,KTS251B155 □ 76N0T00,KVJ500L335M55ART00,KTD500B156 □ 55A0T00,KTS500B105 □ 31N0T00,KTS101B224 □ 31N0T00,KTS251B105 □ 55N0T00,KTJ250B107M76BFT00,KTJ350B476M55BFT00,KTD251B106M99A0B00,KTF501B474 □ 55NLT00,KTF101B225 □ 32NHT00,KTD251B225M80A0B00,KTJ101B226M55BFT00,KVD500L685M550T00,KTF250B475 □ 32NHT00,KTD250B477M99A0B00,KTD501B564 □ 55A0T00,KTJ500B336M76BFT00,KTF251B473 □ 31NLT00,KVF101L683 □ 31NLT00,KTF250B155 □ 31NLT00,KTS250B156 □ 43N0T00,KTJ350B476M76AFT00,KTS251B474 □ 43N0T00,KVD250L155 □ 32A0T00,KTF250B156 □ 43NHT00,KTD501B474 □ 55A0T00,KVF250L334 □ 31NLT00,KTD251B156M99A0B00,KTF101B685 □ 55FHT00,KTS101B475 □ 43E0T00,KTS101B474 □ 31N0T00,KTD101B107M99A0B00,KTS250B155 □ 31N0T00,KTS251B473 □ 31N0T00,KTD500B476M90A0B00,KTD101B475 □ 43A0T00,KTS501B564 □ 55N0T00,KTD251B474 □ 43A0T00,KTJ500B336M55BFT00,KTD250B156 □ 43A0T00,KTS500B474 □ 31N0T00,KTD251B334 □ 32A0T00,KTS501B684 □ 76N0T00,KTS350B106 □ 43N0T00,KVF250L684 □ 31NLT00,KTJ250B686M76BFT00,KTD101B334 □ 32A0T00,KVJ系列,KVD250L105 □ 32A0T00,KTJ251B105M55AFT00,KVF101L474 □ 43NLT00,KVF500L334 □ 31NLT00,KVD101L105 □ 55A0T00,KTJ251B225M55BFT00,KVD101L474 □ 43A0T00,KTF350B685 □ 43NHT00,KTF101B106 □ 55NHT00,KVD250L685 □ 43A0T00,KTD500B475 □ 43A0T00,NTD系列,KVF250L475 □ 43NHT00,KTS251B155 □ 55N0T00,KTJ500B476M76BFT00,KTF350B475 □ 32NHT00,KTF251B334 □ 32NLT00,KTF350B156 □ 55NHT00,KTD251B105 □ 55A0T00,KTS101B475 □ 32N0T00,KTF250B105 □ 31NLT00,KTD500B226 □ 76A0T00,KVD101L154 □ 32A0T00,KTD500B106 □ 55A0T00,KTD251B224 □ 32A0T00,KTF350B106 □ 43NHT00,KVF250L155 □ 32NHT00,KTD101B225 □ 32A0T00,KTD350B336 □ 76A0T00,KVD101L224 □ 32A0T00,KTD250B686M80A0B00,KVF250L225 □ 32NHT00,KVJ250L226M55RT00,KTF500B474 □ 31NLT00,KTS501B474 □ 55N0T00,KTS500B106M55N0T00,KTS500B156 □ 55N0T00,KTF101B154 □ 31NLT00,KTF500B685 □ 43NHT00,THCR系列,KTS501B125 □ 76N0T00,KTF500B106 □ 43NHT00,KVF101L333 □ 31NLT00,KTJ500B226M76AFT00,KTD500B227M99A0B00,TCCS系列,KVF101L334 □ 32NLT00,KTF101B224 □ 31NLT00,KTD500B106M55A0T00,KTS500B685 □ 43N0T00,KVF101L224 □ 32NLT00,KVF250L335 □ 32NHT00,KTF250S106 □ 32NHT00,KTJ101B156M55BFT00,KTD101B155 □ 32A0T00,KVD101L334 □ 32A0T00,KTF350B225 □ 31NLT00,KTF251B474 □ 43NLT00,KTS250S106 □ 32N0T00,KTS350B156 □ 55N0T00,KTS500B106 □ 43N0T00,KTF350B155 □ 31NLT00,KVF250L105 □ 31NLT00,KVF500L224 □ 31NLT00,KTJ250B476M55FT00,KTF35OB226 □ 55NHT00,KTF250S226 □ 43NHT00,KVD500L685 □ 55A0T00,KTS250B335 □ 32N0T00,THP系列,KTD250B106 □ 43A0T00,KTF250B336 □ 55NHT00,KTF101B104 □ 31NLT00,KVF500L105 □ 32NHT00,KVD250L225 □ 32A0T00,KTS500B225 □ 31N0T00,KTS101B155 □ 31N0T00,KTS251B154 □ 32N0T00,KTF500B334 □ 31NLT00,KTD250B335 □ 32A0T00,KTF500B156 □ 55NHT00,KVF250L685 □ 43NHT00,KTF500B475 □ 32NHT00,KVD250L106 □ 55A0T00,KTD350B475 □ 32A0T00,KTD101B684 □ 32A0T00,KTF101B685 □ 43NHT00,KTJ500B156M55AFT00,KTD350B156 □ 55A0T00,KTS251B223 □ 31N0T00,KTD250B337M99A0B00,KTF500B225 □ 31NLT00,KVF250L474 □ 31NLT00,TMCS系列,KTS251B683 □ 31N0T00,KTS500B155 □ 32N0T00,KTS250B106 □ 43N0T00,TCCR系列,KTF251B154 □ 32NLT00,KTD500B685 □ 43A0T00,KTD251B685M99A0B00,KTS101B685 □ 55F0T00,TCP系列,KTS251B333 □ 31N0T00,KVF101L105 □ 55NLT00,KTJ251B155M55BFT00,KTD251B335M90A0B00,KTF101B155 □ 31NLT00,KTD251B154 □ 32A0T00,KTS350B155 □ 31N0T00,NTF系列,KTS250B105 □ 31N0T00,KTS350B475 □ 32N0T00,KTS251B225 □ 76N0T00,KTS101B106 □ 55N0T00,KTF251B333 □ 31NLT00,NTD,NTF,KVD500L225 □ 43A0T00,KTD500B157M99A0B00,NTJ,KTF501B564 □ 55NLT00,KTD501B125 □ 76A0T00,KTJ250B476M55BFT00,NTS,KTS500B226 □ 76N0T00,KTD500B15
【产品】具有X8L温度特性的汽车级多层陶瓷电容器，0.1μF~15μF容量，-55~150℃宽温度范围
NIPPON CHEMI-CON（黑金刚）公司推出了KVD系列的多层陶瓷电容器，具有X8L的温度特性、小体积、宽范围电容和高电容等特点，可应用于车载设备上的噪声滤波器（ECU等）和高温环境中使用的设备等领域。
新产品 发布时间 : 2018-12-22
多层陶瓷电容选型：0.033~47uf高性能黑金刚牌多层陶瓷电容，温度循环高达1000次
Nippon Chemi-Con，俗称黑金刚，创立于1931年，总部位于日本，是铝电解电容器的顶级制造商，全球市场占有率位列首位，同时，在铝电极箔的生产方面，其产量位居也世界第一。黑金刚的主要产品包括铝电解电容，多层陶瓷电容，薄膜电容，陶瓷压敏电阻，超级电容等，具有高电压、寿命长的特点，主要应用于汽车、工业变频、新能源、家电、ICT、PC、IoT、通信基站等领域。其生产的多层陶瓷电容具有25~50
厂牌及品类 发布时间 : 2018-07-19
【产品】金属支架型多层陶瓷电容器，工作温度最高125℃吸收噪音能力强
NIPPON CHEMI-CON 公司的NTJ系列低ESR、引线型金属支架型多层陶瓷电容器，符合ROHS2、AEC-Q200标准，最适合用于开关模式AC-DC或DC-DC转换器的平滑电路、车载电源、各种设备的噪音抑制器等领域。NTJ系列电容器额定电压为25V、50V、100V、250V，其工作温度范围是-55℃~125℃，静电容量范围1.0~100μF。
新产品 发布时间 : 2018-04-27
【产品】温度循环高达1000次的NTS、NTF系列多层陶瓷电容器
近日，黑金刚推出了NTS、NTF系列多层陶瓷电容器，该系列电容器具有额定X7R的温度特性、宽工作电压范围、尺寸小、多种容量可选（0.01-47uF）、最高工作温度125℃的特性，可用于DCDC变换器平流电路、车上供电、电脑稳压器、噪声抑制器和高可靠性设备等应用。
新产品 发布时间 : 2019-01-06
MLCC多层陶瓷电容器
型号- NTS 系列,NTF,NTJ系列,KVF SERIES,KVJ系列,NTJ,NTJ SERIES,NTF SERIES,NTS系列,NTS,KVD系列,KVF系列,NTJSERIES,HXC,NTS SERIES,NTF 系列,NTD SERIES,KVD,KVJ SERIES,KVF,NTD系列,NTF系列,KVJ,NTD
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品牌：Nippon Chemi-Con
品类：METAL CAP TYPE MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS
价格：
现货： 0
品牌：Nippon Chemi-Con
品类：METAL CAP TYPE MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS
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服务
可加工PCB层数：4~32层，加工板材：多层板/HDI板/FR4板/高频板/高速板/高温板/铜基板/铝基板/陶瓷基板/软硬结合板，成品尺寸：3~1100mm，板厚：0.15-80mm，最小孔径：0.1mm，铜厚：最高14oz。
最小起订量： 1 提交需求>
可加工PCB板层数：1~30层，板材类型：单双面板/多层板/HDI盲埋孔板/高频高速板/微波射频天线板/高精度阻抗板/厚铜板/微波FR4/耐腐蚀光模块PCB等，成品尺寸：5*5cm~58*70cm； 板厚0.2~6mm。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
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