CC BY
45Компоненты и технологии, № 3'2003
Компоненты
Использование трехвыводных проходных конденсаторов
в цепях питания высокочастотных устройств
Увеличение рабочих частот цифровых интегральных схем является сейчас основной устойчивой тенденцией в электронике. Но наряду с увеличением частоты происходит и увеличение энергопотребления, что делает актуальной задачу стабилизации питания высокочастотных узлов и снижения влияния их работы на остальную часть электронной схемы — так называемая развязка по питанию.
Валерий Степуков
vste@symmetron.ru
Таблица
Обычно для этих целей используются многослойные керамические конденсаторы, монтируемые непосредственно в цепи питания высокочастотных узлов. Однако на частотах свыше 10 МГц эффективность фильтрации пульсаций ими
Тип Размер, Емкость, Допуск Допустимый Допустимое Диапазон рабочих
мм мкФ по емкости ток, А напряжение, В температур
МРМ18РС1041?1С 1,6х0,8 0,1 ±20% 2 16 -55...+125 °С
МРМ18РС2241Ш 1,6х0,8 0,22 ±20% 2 6,3 -55...+125 °С
МРМ18РС4741Ш 1,6х0,8 0,47 ±20% 2 6,3 -55...+125 °С
МРМ18РС1051Ш 1,6х0,8 1,0 ±20% 2 6,3 -55...+125 °С
МРМ21РС1041?1Е3 2,0x1,25 0,1 ±20% 2 25 -55...+125 °С
МРМ21РС224ІЇ1С3 2,0x1,25 0,22 ±20% 2 16 -55...+125 °С
МРМ21РС474ІЇ1С3 2,0x1,25 0,47 ±20% 2 16 -55...+125 °С
МРМ21РС105Б1Л3 2,0x1,25 1,0 ±20% 4 10 -55...+125 °С
ИРМ21РС105Р1С3 2,0x1,25 1,0 +80...-20% 2 16 -55...+85 °С
МРМ30РС223Ш2 3,2x1,25 0,022 ±20% 2 50 -55...+85 °С
ИРМ41РС204Р1Н3 45x1,6 0,2 +80.-20% 2 50 -55...+85 °С
ИРМ55РС155Р1Н4 57x5,0 1,5 +80.-20% 6 50 -55...+85 °С
резко падает. Связано это с ростом импеданса конденсатора из-за наличия у него индуктивности и, соответственно, эквивалентного последовательного индуктивного сопротивления. Потому инженеры начали обвешивать высокочастотные микросхемы и узлы множеством соединенных параллельно керамических чип-конденсаторов, подобно гирляндам для новогодних елок. Об использовании выводных конденсаторов здесь не может идти речи из-за дополнительной индуктивности выводов.
Большинство производителей конденсаторов для подобных применений выпускают специальные серии конденсаторов со сниженной эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Для этих целей выводы конденсаторов располагают по длинной стороне (рис. 1). При таком исполнении удается снизить конструктивную индуктивность примерно вдвое.
Но даже этот уровень индуктивности не является достаточно низким для современных высокочастотных схем, зачастую работающих в диапазоне свыше 100 МГц, да и емкость подобных конденсаторов у большинства производителей, ограниченная обычно номиналом 0,2 мкФ, не позволяет добиться высокой эффективности подавления высокочастотных помех при их использовании в силовых цепях высокочастотных устройств.
12
- www.finestreet.ru -
Компоненты и технологии, № 3'2003
Компоненты
Интересное решение в этой области предлагает японская фирма Мига1а. Ею разработана серия трехвыводных проходных конденсаторов высокой емкости и высокой нагрузочной способности, включающая исключительно компактные изделия размером 1,6х0,8 мм и емкостью в 1 мкФ на основе диэлектрика Х7И. Внешний вид этих изделий представлен на рис. 1. Эквивалентная электрическая схема трехвыводного конденсатора изображена на рис. 2, а в таблице даны основные характеристики некоторых изделий данной серии.
Сравнение одного из конденсаторов новой серии ОТМ18РС105И с обычными многослойными керамическими конденсаторами и с конденсаторами с пониженной индуктивностью аналогичных емкостей представлено на рис. 3. На графике показано примерно 10-кратное снижение импеданса у ОТМ18РС105И на высоких частотах, связанное с его сниженной конструктивной индуктивностью.
Примечание: поскольку конденсаторы с выводами по длинной стороне корпуса с размерами 1,6x0,8 мм на 1 мкФ серийно не выпускаются, исследователи использовали для сравнения конденсатор такого же номинала с размерами 2x 1,25 мм.
Известно, что при параллельном включении конденсаторов суммарная эффективная индуктивность схемы уменьшается. На рис. 4 представлены результаты сравнения одного и десяти параллельно включенных много-
слойных конденсаторов с одним трехвыводным конденсатором ОТМ18Р. Как видно, один трехвыводной конденсатор заменяет по качеству фильтрации высокочастотных помех 10 обычных многослойных керамических.
Следует отдельно отметить высокую для номиналов 0,1-1 мкФ стабильность емкости, которая обеспечивается благодаря диэлектрику Х7И, использованному при производстве большинства представленных в таблице конденсаторов. Малые габариты, высокая нагрузочная способность (до 6 А), исключительно низкий импеданс на частотах свыше 10 МГц делает использование этих изделий исключительно привлекательным во множестве высокочастотных схем и безальтернативным — в современных компактных устройствах, таких, как переносные ВЧ- и СВЧ-передатчики, игровые приставки, карманные компьютеры.
5.05 “ 5
05
І495 | 4.9
4.85
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0
Время, не
Многослойный керамический конденсатор
Рис. 4
5.05 “ 5
си
І4,5 І 4.9 4.85
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0
Время, НС 10 параллельно включенных многослойных керамических конденсаторов
5.05 т 5
аэ"
14.95 ^ 4.9 4.85
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0
Время, не
№М18Р
Л . Ал і А ІЛ
\п Л /Аул
Ч у п У /1
\tfiJ Ал
Є~
-www.finestreet.ru -
13
