重要なポイント

• コンデンサの種類に関係なく、セラミックコンデンサは、印加電圧や温度によって引き起こされる過大な負荷やその他の悪影響を防ぐために定格が下げられています。

• ディレーティングは、印加電圧を定格電圧の約 50% 未満に制限することで実行できます。このタイプのディレーティングは電圧ディレーティングと呼ばれます。

• 最大定格動作温度より 15℃低い温度に制限するディレーティング方法を温度ディレーティングといいます。 

リスクのない動作を保証するには、セラミック コンデンサのディレーティング電圧は予想電圧の少なくとも 50% である必要があります。

セラミックコンデンサは、精度、許容差、サイズ、高電圧、高電力処理能力などの特性により、電子回路でよく使用されます。あらゆる回路アプリケーションにおけるセラミック コンデンサの選択プロセスでは、セラミック コンデンサの両端に現れる予想電圧を考慮する必要があります。印加電圧が定格電圧値に近づくことによって引き起こされるコンデンサの劣化は、回路だけでなくコンポーネントにも悪影響を及ぼすからです。コンデンサの定格容量を下げるディレーティング技術は、セラミックコンデンサをそのようなリスクから保護するのに役立ちます。リスクのない動作を保証するには、セラミック コンデンサの定格電圧を予想電圧の少なくとも 50% にする必要があります。この記事では、セラミックコンデンサのディレーティングとその電圧要件について説明します 。 

セラミックコンデンサの種類 

セラミックコンデンサは、コンパクトな物理的サイズ、大きな静電容量、および高い絶縁抵抗で有名です。これらは、積層されたセラミック誘電体層の両側に金属の薄膜を高温で焼成することによって製造されます 。金属膜は通常銀からなる。端子リードは金属フィルムに半田付けまたは圧接により取り付けられます。環境保護と電気絶縁のためにパッケージ全体がカプセル化されています。このタイプのセラミックコンデンサはセラミックディスクコンデンサと呼ばれます。

積層セラミック コンデンサ (MLCC) と呼ばれる別のタイプのセラミック コンデンサは、サイズが小さく、 表面実装技術、  EMI または RFI 抑制システム、または貫通コンデンサとしてよく使用されます。コンデンサの種類に関係なく、セラミックコンデンサは、印加電圧や温度によって引き起こされる過大な負荷やその他の悪影響を防ぐために定格が下げられています。 

セラミックコンデンサのディレーティング 

信頼性、過剰なサージ電流に対する保護、および主要な電気的パラメータの安定性は、あらゆる種類のコンデンサの定格を下げる物理的な理由です。セラミックコンデンサは湿気を通さない性質を持っているため、高湿度条件下での信頼性が高くなります。ただし、セラミックコンデンサは温度に対して信頼性が低くなります。セラミックコンデンサは、短絡、断線、またはパラメータのドリフトなどの形での故障に対しても脆弱です。過剰なサージ電流は、熱劣化や致命的な故障を引き起こす可能性があります。電圧と温度により、静電容量、等価直列抵抗 (ESR)、等価直列インダクタンス (ESL) などの電気パラメータが変化します。 

セラミックコンデンサのディレーティング方法

ディレーティングとは、コンデンサの動作が故障の影響を受けにくくなるように、負荷加速要因の量を減らすことを意味します。電圧と温度はコンデンサの負荷加速要因です。電圧と温度の累積的な影響は、コンデンサの負荷にとって重要です。静電容量値は電圧上昇と温度の影響を受けます。印加電圧が定格電圧に近づくとコンデンサ値の劣化が見られます。温度が上昇すると、回路内の静電容量が減少します。

セラミックコンデンサでは、電圧と温度といったディレーティングパラメータを制御することでディレーティングを実現できます。ディレーティングは、セラミックコンデンサの故障やパラメータのドリフトを防ぐ最も効果的な方法であることがわかっています。これは、印加電圧を定格電圧の約 50% 未満に制限することで実現できます。このタイプのディレーティングは電圧ディレーティングと呼ばれます。もう 1 つのディレーティング方法は、温度を最大定格動作温度より 15℃ 低く制限することです。この方法は温度ディレーティングと呼ばれます。

セラミックコンデンサの軽減電圧

セラミックコンデンサは、印加電圧による静電容量の劣化に弱いです。X7R、X5R、および Y5V セラミック コンデンサでは、コンデンサ内の電気双極子の緩和または再調整により、時間の経過とともに静電容量が減少します。セラミック静電容量の減少は、定格電圧で最大 80% に達します。この現象は、静電容量の電圧係数として知られています。

セラミックコンデンサは静電容量の電圧係数の影響を避けるため、定格電圧よりも低い電圧で使用することを推奨します。電圧ディレーティングは、定格電圧から差し引かれる電圧のパーセンテージとして表されます。たとえば、セラミック コンデンサの定格電圧が 30% であるということは、セラミック コンデンサが定格電圧の 70% で動作する必要があることを意味します。

特定のアプリケーションで両端に印加される電圧の 2 倍以上の電圧定格を持つセラミック コンデンサを選択することが、定格を下げるためのベスト プラクティスです。コンデンサに蓄えられるエネルギーは電圧の二乗に依存するため、セラミック コンデンサの電圧ディレーティングはセラミック コンデンサのエネルギー処理能力に影響を与えます。

爆発や静電容量の電圧係数を防止するには、定格電圧の約 50% のセラミック コンデンサのディレーティング電圧を選択するのが最善です。

出典：ケイデンス