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커패시터 가이드
기술 보고서 진화하는 커패시터 - 다층 세라믹 커패시터 - 1부 트렌드(2부/2부)
이 글은 "진화하는 커패시터: 다층 세라믹 커패시터, 1부 트렌드(1/2부)"에 이은 글입니다.
전체적인 관점을 보려면 "1/2부"를 먼저 읽어보시기 바랍니다.
시장의 70%를 차지하는 디커플링 애플리케이션
위에서 언급했듯이 다층 세라믹 커패시터는 마이크로프로세서, DSP, 마이크로컴퓨터, FPGA 또는 기타 반도체 장치 주변에 배치되어 이러한 장치의 적절한 작동을 지원합니다. 전자 장치에 사용되는 다층 세라믹 커패시터의 수는 엄청나게 많습니다. 예를 들어 노트북 컴퓨터에는 약 730개, 휴대폰에는 약 230개가 사용되며, 디지털 TV와 내비게이션 시스템에는 모두 약 1,000개가 사용됩니다(표 1).
표1: 전자 기기에 사용되는 모놀리식 세라믹 커패시터의 수
전기 장치 | 모놀리식 |
|---|---|
노트북 컴퓨터 | 730 |
휴대폰 | 230 |
디지털 캠코더 | 400 |
디지털 TV | 1000 |
차량용 내비게이션 시스템 | 1000 |
다층 세라믹 커패시터의 주요 역할은 두 가지입니다. 첫째, 반도체 장치의 전원 공급을 지원합니다. 일반적으로 반도체 장치에 필요한 전류는 작동 조건에 따라 크게 달라집니다. 어떤 상황에서는 갑자기 많은 양의 전력이 필요할 수도 있습니다. 이때 반도체 소자와 비교적 멀리 떨어져 있는 전원 회로(DC-DC 컨버터 등)는 갑작스러운 부하 변화에 빠르게 대응하지 못합니다. 이러한 문제에 대응하기 위해 반도체 소자와 가까운 곳에 장착된 커패시터에 전력을 저장하고 이곳에서 전력을 공급합니다(그림 1).
반도체 장치 주변에는 여러 개의 디커플링 커패시터가 장착되어 있습니다. 이러한 커패시터는 두 가지 역할을 합니다. 하나는 반도체 장치에 전원을 공급하는 것입니다. 다른 하나는 노이즈 성분을 전원/접지 레이어로 션트하는 것입니다. 디커플링에는 주로 세 가지 유형의 커패시터가 사용됩니다. 탄탈 전해 커패시터, 고용량 모놀리식 세라믹 커패시터, 등가 직렬 인덕턴스(ESL)가 매우 낮은 모놀리식 세라믹 커패시터가 그것입니다.
반도체 장치 주변에는 여러 개의 디커플링 커패시터가 장착되어 있습니다. 이러한 커패시터는 두 가지 역할을 합니다. 하나는 반도체 장치에 전원을 공급하는 것입니다. 다른 하나는 노이즈 성분을 전원/접지 레이어로 션트하는 것입니다. 디커플링에는 주로 세 가지 유형의 커패시터가 사용됩니다. 탄탈 전해 커패시터, 고용량 다층 세라믹 커패시터, 등가 직렬 인덕턴스(ESL)가 매우 낮은 다층 세라믹 커패시터입니다.
다층 세라믹 커패시터의 또 다른 기능은 전자기 간섭(EMI)을 유발할 수 있는 노이즈 성분을 제거한다는 것입니다. 어떤 의미에서는 필터 역할을 하는 것입니다. 다층 세라믹 커패시터의 작은 고주파 임피던스를 활용하면 고주파 노이즈 성분만 전원/접지 레이어로 션트할 수 있습니다.
일반적으로 전자의 기능을 가진 커패시터를 디커플링 커패시터라고 하고, 후자의 기능을 가진 커패시터를 바이패스 커패시터라고 합니다. 이제 고용량 다층 세라믹 커패시터의 도입으로 두 가지 기능을 동시에 충족할 수 있게 되었습니다.
디커플링 및 바이패싱 다음으로 널리 사용되는 애플리케이션은 DC-DC 컨버터의 출력에 배치된 스무딩 필터입니다. 초기에는 알루미늄 및 탄탈 전해 커패시터가 이 용도로 채택되었습니다. 그러나 1990년대 후반부터 전자 장치의 크기와 두께를 줄이기 위해 다층 세라믹 커패시터가 사용되기 시작했습니다.
전력 반도체 디바이스 제조업체의 노력 덕분에 이 스무딩 필터 기능에 다층 세라믹 커패시터를 사용할 수 있게 되었습니다. 스무딩 필터 역할을 하는 커패시터는 DC-DC 컨버터의 피드백 제어 루프의 일부를 구성합니다. 따라서 등가 직렬 저항(ESR)이 너무 낮으면 제어 루프의 위상 마진이 감소하여 DC-DC 컨버터가 안정적으로 작동하지 않을 수 있습니다.
한편 전자제품 제조업체는 더 작고 얇은 DC-DC 컨버터에 대한 수요가 높습니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 전력 반도체 소자 제조업체는 DC-DC 컨버터 IC의 제어 회로를 개선하여 다층 세라믹 커패시터를 사용할 수 있게 되었습니다. 2000년 무렵 전력 반도체 장치 제조업체는 전자 제품 제조업체에 새로운 DC-DC 컨버터 IC를 판매하기 시작하면서 IC에 다층 세라믹 커패시터를 사용할 수 있는 사례를 만들었습니다.
현재 디커플링 및 스무딩 필터 애플리케이션만 다층 세라믹 커패시터 시장의 약 70%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 다른 일반적인 애플리케이션으로는 고주파 필터, 임피던스 매칭, 온도 보정 등이 있습니다.
무라타는 전해 커패시터를 다층 세라믹 커패시터로 대체하는 방법을 알기 쉽게 설명하는 데모를 제공하고 문제 해결 사례를 소개하는 세미나를 개최합니다.
또한 다층 세라믹 커패시터를 평활화 애플리케이션에 사용할 때 안정적인 DC-DC 컨버터 작동을 보장하기 위한 설계 지원도 제공합니다. 문의 사항이 있으시면 언제든지 Murata 영업 담당자에게 문의하시기 바랍니다.
자세한 내용은 다음 웹사이트를 참조하시기 바랍니다.
표시된 회사 및 제품명은 각 회사의 상표 또는 등록상표입니다.
*2010년 2월부터 3월까지 발행된 닛케이 비즈니스 출판물 "테크 온!"에 게재된 이 기사의 내용을 재구성한 것입니다.
*무라타제작소 적층 세라믹 커패시터에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하시기 바랍니다:
커패시터 웹 사이트
이 문서에 제시된 정보는 발행일 기준으로 최신 정보입니다. 최신 정보와 다를 수 있습니다.
