Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pionowo integrowane kondensatory dla współczesnej mikroelektroniki

ghost666 09 Paź 2020 21:08 921 0
  • Pionowo integrowane kondensatory dla współczesnej mikroelektroniki
    Ciągła ewolucja mikroelektroniki prowadzi do poważnego niedoceniania znaczenia elementów pasywnych, w szczególności kondensatorów ceramicznych. Jednak kondensatory, rezystory i cewki odgrywają fundamentalną rolę we wszystkich systemach elektronicznych i mają znaczący wpływ na ogólne wymiary i koszty gotowych produktów.

    Seria SV firmy Knowles Precision Devices umożliwia nowym pionowo ułożonym kondensatorom ceramicznym zmniejszenie zajmowanego miejsca na PCB dzięki zastąpienia kondensatorów elektrolitycznych. Kondensatory ceramiczne są odporne na bardzo wysokie napięcia, dzięki zastosowaniu materiałów ceramicznych do izolacji. Seria ta pozwala na spełnienie wymagań dotyczących filtrowania zasilania, a także standardów jakości i trwałości.

    Knowles Precision Devices (KPD), oddział Knowles Corporation, koncentruje się na produkcji szerokiej gamy wysoce zaawansowanych technicznie kondensatorów i komponentów mikrofalowych do systemów fal milimetrowych (mmWave) do użytku w krytycznych zastosowaniach w wojsku, medycynie, pojazdach elektrycznych i systemach 5G na wielu segmentach rynku.

    Równoważna indukcyjność szeregowa i rezystancja kondensatora

    Równoważny obwód rzeczywistego kondensatora składa się z idealnej pojemności, równoważnej indukcyjności szeregowej, zwanej ESL (suma elementów indukcyjnych, w tym wyprowadzeń, ścieżki dla prądu stałego, zazwyczaj o wysokiej rezystancji (Rp) równoległą do pojemności, co odpowiada prądowi upływu i równoważnej rezystancja szeregowej, zwanej ESR (różne efekty rezystancyjne umieszczone szeregowo do pojemności, zsumowane w jednym elemencie).

    ESR i ESL powodują zwiększanie się impedancji kondensatora wraz ze wzrostem częstotliwości i są zależne od konstrukcji kondensatora. Wartość ESR zmienia się w zależności od częstotliwości, temperatury i wieku elementu. Potrzeba zmniejszenia równoważnej rezystancji szeregowej kondensatorów wynika głównie z ciągłego obniżania napięć zasilania mikroprocesorów. Potrzeba zmniejszenia wartości szeregowej indukcyjności zastępczej jest związana z kolei ze wzrostem częstotliwości zegara tych elementów. Redukcja ESL jest realizowana głównie na poziomie architektury urządzenia.

    "Minimalizując straty kondensatorów, elementy o niskim ESR mają tę zaletę, że zwiększają stabilność i sprawność zasilacza, jednocześnie obniżając napięcia tętnienia wyjściowego" mówi Dan Callen, kierownik produktu w Knowles Precision Devices. "W zastosowaniach wysokoprądowych ESR wytwarza ciepło i może prowadzić do degradacji i skrócenia żywotności kondensatora". "Dodatkowo ESL przyczynia się do niepożądanego przepływu prądu i generuje zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), które dodatkowo powodują problemy w aplikacjach o wysokiej częstotliwości pracy" dodał Callen.

    Kondensatory mogą być używane (zwłaszcza kondensatory elektrolityczne) jako bufory wejściowe dla zasilania, aby zapewnić energię w systemie, gdy moc wymagana przez obciążenie okresowo rośnie. Na wyjściu przekształtników kondensatory te pełnią z kolei rolę filtrów prądowych dla elementów indukcyjnych.

    We wszystkich przypadkach straty spowodowane ESR utrudniają rzeczywistą funkcję kondensatora. Na wyjściu wyższa wartość ESR powoduje zwiększenie napięcia tętnienia, wpływając na stabilność pętli sterowania. Wartość ESR szczególnie wpływa na aplikacje z niskim cyklem pracy i impulsami prądu o wysokiej częstotliwości. Dzięki niskiej zawartości ESR i ESL, kondensatory ceramiczne są szeroko stosowane w obwodach o wysokiej częstotliwości i są doskonałym wyborem do filtracji zasilaczy w obwodach, które tego wymagają.

    Seria SV firmy Knowles Precision Devices

    Nowe kondensatory serii SV mają na celu zwiększenie wydajności filtrowania w zasilaczach. „Seria SV jest w 100% testowana pod kątem wytrzymałości dielektrycznej, rezystancji izolacji, pojemności i współczynnika rozpraszania” - powiedział Callen.

    Seria kondensatorów SV oferuje rezystancję izolacji (przy 25°C) na poziomie minimum 500 MΩ/µF oraz współczynnik rozpraszania na poziomie maksymalnie 5% przy 1,0 ± 0,2 VRMS przy 120 Hz. Seria SV jest dostosowana do stopni wejściowych i wyjściowych zasilaczy impulsowych i przetwornic DC-DC. Dielektryk X7R oferuje wysoki stosunek pojemności do objętości, zapewniając niską szeregową rezystancję zastępczą (ESR) i równoważną indukcyjność (ESL), co daje zespołom tym zdolność do radzenia sobie z dużymi prądami tętnienia przy wysokich częstotliwościach.

    "Aby uzyskać dobrą informację zwrotną dotyczącą ostatecznego zastosowania, przeprowadza się testy równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) i efektywnej indukcyjności szeregowej (ESL), oprócz testów MIL-STD dotyczących szoku termicznego, cykli zanurzeniowych i odporności na ciepło lutowania" powiedział Callen.

    Ponieważ prądy tętnienia mogą powodować straty, samonagrzewanie się i degradację kondensatora, zmniejszenie ESR pomaga zminimalizować te wpływy, skutkując mniejszymi stratami mocy i zwiększoną niezawodnością.

    "Nowa seria zespołów kondensatorów SV firmy Knowles Precision Devices jest zbudowana w postaci pionowego stosu kondensatorów ceramicznych, co skutkuje wysoką pojemnością i zmniejszonym całkowitym obszarem zajmowanym na płytce drukowanej przez te elementy oraz pomaga w zmniejszeniu naprężeń mechanicznych i termicznych" opowiada Callen. "Zespoły te mogą być wykonane z maksymalnie 10 chipów tej samej wielkości z różnymi konfiguracjami wyprowadzeń chroniącymi przed naprężeniami termicznymi i mechanicznymi".

    Wysoka złożoność współczesnych systemów prowadzi do coraz bardziej złożonej struktury systemów zarządzania energią, a tym samym do coraz większego wykorzystania elementów pasywnych, które muszą nadążać za ewolucją samej elektroniki. Najbardziej widoczny aspekt dotyczy miniaturyzacji, ale także zarządzania występującymi prądami charakteryzującymi się stosunkowo dużymi wartościami (ze względu na spadek napięć zasilania) i skrajnie gwałtownymi zmianami (z powodu wysokich częstotliwości taktowania). Aby nadążyć za postępem w mikroelektronice, impedancje pasożytnicze muszą zostać maksymalnie zredukowane w tych elementach.

    Źródło: Link

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 10013 postów o ocenie 8273, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • Computer ControlsComputer Controls