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谈谈EMC的电容电感器件选择知识

2014-10-072100安规与电磁兼容网

给大家介绍一下陶瓷电容器在EMI、IMC滤波基础的知识。首先我们要知道陶瓷电容发展的最新状况以及与其他电容的关系。陶瓷电容由于近几年来陶瓷的厚度越来越薄,一层陶瓷介质的厚度大概是0.5个uM,陶瓷电容最大的容量是100,叠的层数越来越多。从发展趋势来看,我们认为陶瓷电容将会朝着 ESR、ESL发展;基板弯了,但是电容还是不能裂开,比如军工里面很恶劣的条件,陶瓷电容会以这个趋势方向发展。陶瓷电容这个东西很简单,大家知道它的特性主要是哪一些来构成,我们设计的时候、选择的时候要考虑它的哪些特性,我们知道容量,容量只是它的一个部分,还有ESR值,还有容量值和频率的关系,还有ESL值,还有温升曲线,你的温度升高的话,你的容值变化怎么样,还有直流电压特性,给一定的直流电压,容值是不断下降的。

我们设计的时候也必须考虑到这一些参数、这一些特性。我们来做一个简单的对比,陶瓷电容由于是内部采用并联结构,ESR值也比较低,钽电容是这样,铝电解是这样。这样的话,我们就可以用一个测试,电源从这边过来,这边用一个滤波的电容。当然这说明什么问题?这是陶瓷的ESR值比较低,滤波效果比较好。当然大家说,是不是说有的铝电解都可以换成陶瓷呢,不能这么说,电源的部分需要很大的容量,你也没有办法换,如果用在滤波来换,就可以用小容量的陶瓷换大容量的铝电解。

一般的情况下,铝电解我们建议换陶瓷是十分之一,钽电容我们建议是五分之一的容量来换。还有一个世纪案例,大家都知道英特尔公司 CPU的速度是越来越快,而且制作的工艺也是越来越精细化,我昨天听到安富利的辜其秋告诉我,英特尔正在开发33纳米的技术,大家看到英特尔公司从96年晶圆是越来越小,我不是在给英特尔卖广告,我是说明,由于IC做得越来越小,精细化越来越高,电压也就是越来越低,原来驱动电压一般是5V,现在看到一般是1V和1.2V,IC稳定的电压,我们是要求在10%以内,如果你是5V的情况下,过去电压可以允许大概是500毫V,现在是用了1V,允许稳波电压就是0.9V,最低的电压。要不然电压变化太大的话,IC工作就变得不稳定,我们用来稳压的陶瓷电容器,我们很容易选个0.1谬的。为什么呢?高速运转过程中,瞬间会有一个压降,这个地方压降最主要是业余陶瓷电容的容值和ESR值这个因素来决定的。第一个部分介绍了电容的应用,下一个部分主要是电感方面。

电感方面,我们太阳诱电制作工艺相对于来讲,比其他厂商要丰富一点,我们除了由下往上绕的电感,除此之外还有叠层电感,还有手机电源,还有射频的、高频的电感。这是详细的,不同的尺寸、不同的厚度,有的是0.8的厚度,因为大家知道消费类电子产品要求小型化、超薄、低成本,都是满足这个趋势,所以我们不断开发这些产品。

特别是选择一些功率电感,比如脉冲电流比较大,滤波起来可能有些困难,大家选择功率电感的时候可能有些困惑,功率电感选择的时候我们考虑的参数和指标是什么,首先你要考虑感量是多大,第二是考虑到内阻,第三要考虑到饱和电流,第四是温升电流。因为我们大家都知道电感在DCDC 方面起的作用两个,一个是作为滤波来用,第二是作为储能来用,一般来讲,饱和电流一般指的是什么呢?

VC加DC的电流我们称之为饱和电流,平均的电流我们就把它定义为温升电流,我们业界一般的情况是采用感量下降30%的时候,这个时候电流值为多少,这个就叫饱和电流,温升电流是电流不断增大,电感表面温度上升40度,这个来定义温升电流值,因为电感慢慢温度高之后可能会会被坏,所以限定一个值,在这个电流以下,电感不会被烧坏。实际使用的电流值不会超过电感的饱和电流,这样稳波电流会不断的增大。如果你超过了温升电流,很简单,这个电感就会被烧坏。我们有不同的电感放在一起的话,我们来实测一下,比如说这个是我们不同的电感、不同尺寸的效率,大家也可以看到我们在低负载电流的时候,这是不同的尺寸,大家看到电流没有多大变化,由于电流值感量下降的幅度比较大,之间的差异有出来了,感量比较大,温波电流就比较大,这就是噪声。

所以在感量变化幅度比较小,这个地方的噪声就比较小,总之一点,大家选择的时候,一定要考虑到感量下降到什么样的程度。我们在选择功率电感,就是一点,实际电阻里面的最大值就选择峰值电流,如果你的平均值电流比较小的情况下,就选择温升电流值,考虑到这两个因素大家来选,我曾经去一家公司,他跟我讲到峰值电流会到两万,大家知道TDSCDMA会有一个很高的电流,会有一个很低的电流,如果以高电流来选择的话,电感尺寸非常大,考虑到峰值电流大、平均电流值小的特点,我们就可以电容小的电感。

当然电感的话,这是我们跟其他公司的对比,我们的效率要比这家公司的要高一点点,尺寸大小是一样的,DCR值我们要小一点点。实际上我们考虑选择电感的时候,除了直流电阻以外,还有铜线绕的圈数和粗细以外,还有交流的电流,交流对它影响比较大,如果开关品是750倍赫兹的话,大概是在这个水平上,蓝色是太阳诱电的,红色是竞争对手的,我们大概是1.5欧姆,他们交流的电阻大概是3欧姆,这样他们的损耗会更大一点点。要使交流电阻比较低,有一个就是值损耗要小,绕了铜线之后,通过这个缝隙与外部金属形成涡流的损耗比较小才行,过这些迟缓的缝隙,在金属的地方形成涡流,但是电感只有一个磁芯,这个地方采用磁份和树脂来把它屏蔽。另外的话,这个成本也可以降低。

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