Condensador
Guía de condensadores
Informe técnico Evolving Capacitors - Condensadores cerámicos multicapa - Parte 1 Tendencia (parte 2/2)
Este artículo es una continuación de "Condensadores en evolución: Condensadores cerámicos multicapa, Parte 1 Tendencia (parte 1/2)".
Lea primero la "parte 1/2" para obtener una perspectiva general.
La aplicación del desacoplamiento representa el 70% del mercado
Como se ha mencionado anteriormente, los condensadores cerámicos multicapa se disponen alrededor de microprocesadores, DSP, microordenadores, FPGA u otros dispositivos semiconductores para favorecer el correcto funcionamiento de estos dispositivos. El número de condensadores cerámicos multicapa utilizados en un dispositivo electrónico es enorme. Por ejemplo, en un ordenador portátil se utilizan unas 730 unidades y en un teléfono móvil, unas 230, mientras que los televisores digitales y los sistemas de navegación de los automóviles utilizan unos 1.000 (Tabla 1).
Tabla 1: Número de condensadores cerámicos monolíticos utilizados en los dispositivos electrónicos
Dispositivo eléctrico | Número de condensadores |
|---|---|
Ordenador portátil | 730 |
Teléfono móvil | 230 |
Videocámara digital | 400 |
Televisión digital | 1000 |
Sistema de navegación | 1000 |
Los condensadores cerámicos multicapa tienen dos funciones principales. En primer lugar, sirven para alimentar los dispositivos semiconductores. En general, la corriente necesaria para un dispositivo semiconductor varía significativamente en función de las condiciones de funcionamiento. En algunas situaciones, puede necesitarse repentinamente una gran cantidad de energía eléctrica. El circuito de alimentación eléctrica (convertidor CC-CC, etc.), que está situado relativamente lejos del dispositivo semiconductor, no podrá responder rápidamente a un cambio brusco de carga. Para hacer frente a este problema, la energía eléctrica se almacena en un condensador montado cerca del dispositivo semiconductor y se suministra desde allí (Figura 1).
Alrededor de un dispositivo semiconductor se montan varios condensadores de desacoplamiento. Estos condensadores desempeñan dos funciones. Una es suministrar energía al dispositivo semiconductor. La otra es derivar el componente de ruido a la capa de alimentación/tierra. Hay tres tipos de condensadores que se utilizan principalmente para el desacoplamiento. Se trata de condensadores electrolíticos de tántalo, condensadores cerámicos monolíticos de alta capacidad y condensadores cerámicos monolíticos con una inductancia en serie equivalente (ESL) excepcionalmente baja.
Alrededor de un dispositivo semiconductor se montan varios condensadores de desacoplamiento. Estos condensadores desempeñan dos funciones. Una es suministrar energía al dispositivo semiconductor. La otra es derivar el componente de ruido a la capa de alimentación/tierra. Hay tres tipos de condensadores que se utilizan principalmente para el desacoplamiento. Se trata de condensadores electrolíticos de tántalo, condensadores cerámicos multicapa de alta capacidad y condensadores cerámicos multicapa con una inductancia en serie equivalente (ESL) excepcionalmente baja.
Otra función de los condensadores cerámicos multicapa es la eliminación del componente de ruido, que puede causar interferencias electromagnéticas (EMI). En cierto sentido, actúa como un filtro. Al utilizar la pequeña impedancia de alta frecuencia de un condensador cerámico multicapa, solo el componente de ruido de alta frecuencia puede derivarse a la capa de alimentación/tierra.
Generalmente, los condensadores que tienen la primera función se denominan condensadores de desacoplamiento, mientras que los que tienen la segunda se llaman condensadores de derivación. Ahora, ambas funciones pueden cumplirse al mismo tiempo gracias a la introducción de condensadores cerámicos multicapa de alta capacidad.
La segunda aplicación más generalizada después del desacoplamiento y la derivación son los filtros de suavizado dispuestos a la salida de los convertidores CC-CC. Inicialmente se utilizaban condensadores electrolíticos de aluminio y tantalio. Sin embargo, a partir de finales de los años 90, se empezaron a utilizar condensadores cerámicos multicapa para reducir el tamaño y el grosor de los dispositivos electrónicos.
Gracias en gran parte a los esfuerzos de los fabricantes de dispositivos semiconductores de potencia, ahora se dispone de condensadores cerámicos multicapa para esta función de filtro de suavizado. Un condensador que sirve de filtro de suavizado forma parte del bucle de control de realimentación de un convertidor CC-CC. Por lo tanto, si la resistencia serie equivalente (ESR) es demasiado baja, el margen de fase del bucle de control disminuye, lo que provoca que el convertidor CC-CC no funcione de forma estable.
Mientras tanto, los fabricantes de electrónica tienen una fuerte demanda de convertidores CC-CC más pequeños y delgados. Para satisfacer esta demanda, los fabricantes de dispositivos semiconductores de potencia hicieron posible el uso de condensadores cerámicos multicapa mejorando el circuito de control en los circuitos integrados de los convertidores CC-CC. Alrededor del año 2000, los fabricantes de dispositivos semiconductores de potencia empezaron a vender el nuevo circuito integrado del convertidor CC-CC a los fabricantes de productos electrónicos, argumentando la posibilidad de utilizar condensadores cerámicos multicapa en el circuito integrado.
En la actualidad, las aplicaciones de filtros de desacoplamiento y suavizado representan por sí solas cerca del 70% del mercado de condensadores cerámicos multicapa. Otras aplicaciones típicas son los filtros de alta frecuencia, la adaptación de impedancias y la compensación de temperatura.
Murata ofrece demostraciones y organiza seminarios en los que se destacan ejemplos de resolución de problemas que ilustran métodos fáciles de entender para sustituir los condensadores electrolíticos por condensadores cerámicos multicapa.
Además, también proporcionamos soporte de diseño para ayudar a asegurar el funcionamiento estable del convertidor CC-CC cuando se utilizan condensadores cerámicos multicapa para aplicaciones de suavizado. No dude en ponerse en contacto con su representante de ventas de Murata para cualquier consulta.
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*El contenido de este artículo que aparece en el número de febrero a marzo de 2010 de "Tech On!" de Nikkei Business Publications, Inc. fue reestructurado.
*Para más detalles sobre los condensadores cerámicos multicapa de Murata Manufacturing, consulte lo siguiente:
▼Capacitor WEB site
La información presentada en este artículo estaba actualizada en la fecha de publicación. Tenga en cuenta que puede diferir de la información más reciente.
