【工程师分享】是否可以把0603电容换0402的电容

Image

作者:蒋修国,来源:信号完整性

问题的背景:今天在PCB制造工艺群里面看到在讨论一个关于0402封装电容与0603封装电容的问题。这个问题讨论的焦点是A工程师希望把电路上的部分0603封装电容修改为0402封装的电容,这样可以更好的采购、检验、加工和管理等;B工程师不同意,说此电路已经调好了,改动器件会导致电路工作有问题。

这种讨论情形我相信在很多公司都有出现过。对于两位工程师的观点,本人都是认同的。对于A工程师而言,他的出发点是供应链和加工工艺等,这样做确实有很多的好处,如果是大器件换成小器件,还可以节省空间。何乐而不为呢?而对于B工程师而言,他的出发点是从模块化电路设计,对于做好了的电路,再换器件就相当于要重新再调试,做各种老化测试等等。

其实这个问题可以从两个角度来讨论,一个是研发流程的问题,如果在产品研发一开始A就把这个问题提出来,就不会出现A工程师和B工程师这种讨论了,大家和谐的把项目就完成了。另一个是电路方面的问题。下面我们主要从电路方面展开来讨论。

大家都知道,在电子产品中,电容是不可或缺的。在低速电路中,我姑且把电容称之为电容,这时候我们在选择电容时,(以贴片电容为例)主要关注其容值、耐压值、封装大小、工作温度范围、温漂等参数即可。在这种情况下,工程师把0603的电容修改为等容值的0402的电容不会出现什么问题。

但是在高速电路上或者电源系统中,电容已经不仅仅是电容,是一个由等效电容、等效电阻和等效电感组成的一个电路,简单的结构如下图所示:

简单的结构

既然这是一个电路,那么就不再是一颗独立电容那么简单了。这个等效电路性能受很多因素的影响,在选择这类电容时,不仅仅要关注前面提到的那些参数,还要关注在特定频率下的等效参数,以Murata的1uF的电容为例,在谐振频率点时,对应的等效电容为602.625nf,等效电阻为11.5356mohm,等效电感为471.621pH(下图红色框中,在ADS SIPro中可以直接查看)。

2

 

这时我们看到的电容器已经与原本标称为1uf容值相去甚远。它们的特性也会相差很大,如下图所示为1uf理想电容与其等效电路的阻抗曲线(注:阻抗曲线不同,其滤波的效果不同):

3

阻抗曲线差异很明显,这样就很容易理解它们表现出来的性能有很大不一样了。下面是在ADSSIPro元件库中把所有1uf电容都选上,查看其阻抗曲线:

阻抗曲线

这样也可以看出来,它们即使容值相同,其阻抗曲线都可能不一样。当然,哪怕不仅仅是容值相同,其它参数都相同,如果电容材质(或者配方)不一样,其阻抗曲线都是有可能不一样的。

还是以Murata1uf 0603和0402的电容为例,在Murata官网查看它们的阻抗曲线对比如下,蓝色曲线为0603封装的阻抗曲线,绿色的为0402封装的阻抗曲线:

0402封装的阻抗曲线

到这里,相信大家也能理解B工程师的观点了,换电容很有可能会导致他的设计需要另外调试或者做其它更多的测试。

当然,所有的事情都不能一概而论,也有可能不同的封装只要各个参数比较均衡(比例一致),也有可能会有一样的阻抗曲线。

所以,那到底是能不能把0603的电容换成0402的电容呢?我认为是可以更换的,但是更换之后要再进一步的调试和测试。当然,最好的方式就是在研发之初就考虑好各类问题,免得在研发过程中经常做一些重复的工作,比较人力都是有限的嘛(屁股决定脑袋)。

文章分类

相关文章

最新内容

关注微信公众号,抢先看到最新精选资讯

关注村田中文技术社区微信号,每天收到精选设计资讯