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用于电磁干扰抑制的片式元件(一)

   2010-06-27 《磁性元件与电源》钱振宇3710


在村田,片式电容器产品极其丰富,有一般的去耦和滤波用电容器(规格多、容量大,还有排容产品),还有一些特殊的电容器可以使用。

图12为GRM15/18/21/31系列的片式电容器的外形。
其中:
● GRM18/21/31系列片式电容器适合于波峰及回流焊接; GRM15系列只适合回流焊接。
● GRM15/18/21/31系列片式电容器备有长×宽×厚度为1.0×0.5×0.5mm至3.2×1.6×1.6mm的多种尺寸可供选用。
● GRM15/18/21/31系列片式电容器的适用电压包括6.3V、10V、16V、25V、50V、100V、200V和500V等多个等级;根据使用的介质材料分,有COG至Y5V等多种可以选择。
● GRM15/18/21/31系列片式电容器可用在一般用途的电子设备中。
村田还有一种排容,在一个器件中有2至4个电容器,尤其适合在单片机总线上使用,见图13。


5.3.2 片式三端电容器
在分离元件的电容器中还有一种贯通电容器,亦称为穿芯电容器,堪称是最理想的电容器。穿芯电容的结构是地电极围绕在介质周围,同时信号线通过介质。由于这种电容器的接地端面和信号端面都不存在剩余电感,因此它提供的插入损耗近乎是理想的(见图14,作为特性的比较,图中也给出了普通引线电容和三端电容的损耗特性)。

将穿芯电容的结构原理运用到片式电容器的制作上,这就是片式三端穿芯电容器。采用独石结构实现的片式多层穿心电容器,它纵向部分的一侧为信号的输入,另一侧为信号的输出,电容器的这种结构使信号通过整个芯片。电容器的接地端子开口在横向两侧。由于有两个信号端子和两个接地端子同时引出,而形成外观四端式结构,如图15所示。使用片式三端穿芯电容器时,横向侧的两个接地端子要同时接地。


图16给出了多种电容器的插入损耗和自谐振频率的比较。从图中可以看出片式三端电容的性能要明显优于片式二端电容器。
村田的NFM18C(1.8×0.8×0.6mm,16V,400~700mA)、NFM21C(2.0×1.25×0.8mm,50V,700~2000mA)、NFM3DC(3.2×1.25×0.7mm,50V,300mA)和NFM41C(4.5×1.8×1.0mm,100V,300mA)系列片式三端电容器(容量范围22、47、100、220、470、1000、2200、22000pF)可以将残留电感降到极低水平,使其对高频噪声有极好的抑制作用。常用在数字电路、计算机和外围设备中,也用在便携式的设备,如PDA、计算机卡和移动电话中。
图17为NFM21C系列外形、等效电路和插入损耗特性。





村田还有一种内部具有中心距为0.8mm的NFA31C系列片式三端电容器,为4个电路的排容,见图18,其外形尺寸为3.2×1.6×0.8mm,额定电压为25V,额定电流为200mA,静电容有22、47、100、220、470、1000、2200、22000pF等几种。由于三端结构有低的残留电感,因而适合于对高频噪声的抑制。4个电路采用共用的双端子简单接地,实现了极好的高频噪声抑制功能。可用在计算机和外围设备,便携式电话、PDA,以及DVD等设备上。尤其适合于数字输入/输出线的高频噪声抑制。

5.3.3 大电流片式三端电容器
村田的大电流NFM18P/21P/3DP/41P/55P系列片式三端电容器(视型号不同,外形尺寸从1.6×0.8×0.6mm至5.7×5×2.2mm,工作电压有6.3V,10V,16V和50V等数种,通过电流达到2~6A)。用在电脑、外设、掌上电脑、通信设备、数字电视和DVD等设备中高速IC电路电源线的噪声抑制。这里专门列为一节,以示它与前面三端电容器的区别。这种电容器的残留电感低、静电容大(静电容可选规格有0.1μF,0.22μF,0.47μF,1.0μF,1.5μF,2.2μF,4.7μF等数种),在宽频率范围内有很高的插入损耗,而小巧的外形尺寸更有利于高密度的安装。

5.3.4 片式平衡线滤波器
除了前述片式电容器外,英国SYFER公司还将两个Y电容器和一个X电容器集成在一起,构成一个片式叠层型X2Y电容组件,可同时抑制共模和差模噪声。被用在DC电源作为滤波器使用;也可以用在平衡线和双绞线上,抑制寄生在信号线上的共模和差模噪声,见图19。



SYFER的片式平衡线滤波器,根据尺寸不同,从16V至100V有数档可选择;片中电容C1=2C2,C2从50pF~600nF分成许多档次可以选择。SYFER公司的片式平衡线滤波器所采用的介质材料有COG和X7R两种,由于介电系数不同,同样尺寸下COG材料电容的容量要比X7R小很多。
片式平衡线滤波器的优点:
● 用一个元件取代两个或两个以上的电容和电感。减少了线路板上的元件数量,节省了线路板的使用面积,提高了组装的效率,有利于微型化。
● 内部结构特殊,残留电感非常低(一般的线-地电感仅为100pH,而线-线电感仅50pH),因此在高频工作时的性能尤其突出。

5.4 不同片式电容器的比较
表2是不同片式电容器的比较。
 

 
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