Capacitor
Guia de condensadores
Relatório técnico Evolving Capacitors - Condensadores cerâmicos multicamada - Parte 1 Tendência (parte 2/2)
Este artigo é uma continuação de "Condensadores em evolução: Condensadores cerâmicos multicamada, Parte 1 Tendência (parte 1/2)".
Leia primeiro a "parte 1/2" para ter uma perspetiva geral.
A aplicação de desacoplamento representa 70% do mercado
Como já foi referido, os condensadores cerâmicos multicamadas estão dispostos em torno de microprocessadores, DSP, microcomputadores, FPGA ou outros dispositivos semicondutores para apoiar o funcionamento correto destes dispositivos. O número de condensadores cerâmicos multicamada utilizados num dispositivo eletrónico é enorme. Por exemplo, são utilizadas cerca de 730 unidades num computador portátil e cerca de 230 unidades num telemóvel, enquanto os televisores digitais e os sistemas de navegação para automóveis utilizam cerca de 1.000 unidades (Quadro 1).
Tabela 1: Número de condensadores cerâmicos monolíticos utilizados em dispositivos electrónicos
Dispositivo elétrico | Número de condensadores cerâmicos monolíticos |
|---|---|
Computador portátil | 730 |
Telemóvel | 230 |
Câmara de vídeo digital | 400 |
TV digital | 1000 |
Sistema de navegação automóvel | 1000 |
Os condensadores cerâmicos multicamada têm duas funções principais. Em primeiro lugar, apoiam a alimentação eléctrica dos dispositivos semicondutores. Em geral, a corrente necessária para um dispositivo semicondutor varia significativamente, dependendo das condições de funcionamento. Em algumas situações, uma grande quantidade de energia eléctrica pode ser subitamente necessária. O circuito de alimentação (conversor DC-DC, etc.), que está localizado relativamente longe do dispositivo semicondutor, não conseguirá responder rapidamente a uma mudança abrupta de carga. Para fazer face a este problema, a energia eléctrica é armazenada num condensador montado perto do dispositivo semicondutor e fornecida a partir daí (Figura 1).
Em torno de um dispositivo semicondutor são montados vários condensadores de desacoplamento. Estes condensadores desempenham dois papéis. Uma é fornecer energia ao dispositivo semicondutor. A outra é desviar o componente de ruído para a camada de alimentação/terra. Note-se que são utilizados principalmente três tipos de condensadores para o desacoplamento. São os condensadores electrolíticos de tântalo, os condensadores cerâmicos monolíticos de elevada capacitância e os condensadores cerâmicos monolíticos com uma indutância em série equivalente (ESL) excecionalmente baixa.
Em torno de um dispositivo semicondutor são montados vários condensadores de desacoplamento. Estes condensadores desempenham dois papéis. Uma é fornecer energia ao dispositivo semicondutor. A outra é desviar o componente de ruído para a camada de alimentação/terra. Note-se que são utilizados principalmente três tipos de condensadores para o desacoplamento. São eles os condensadores electrolíticos de tântalo, os condensadores cerâmicos multicamadas de elevada capacitância e os condensadores cerâmicos multicamadas com uma indutância em série equivalente (ESL) excecionalmente baixa.
Outra função dos condensadores cerâmicos multicamadas é a eliminação da componente de ruído, que pode causar interferências electromagnéticas (EMI). De certa forma, actua como um filtro. Utilizando a pequena impedância de alta frequência de um condensador cerâmico multicamadas, apenas o componente de ruído de alta frequência pode ser desviado para a camada de potência/terra.
Geralmente, os condensadores com a primeira função são designados por condensadores de desacoplamento, enquanto os que têm a segunda função são designados por condensadores de derivação. Atualmente, ambas as funções podem ser desempenhadas ao mesmo tempo através da introdução de condensadores cerâmicos multicamadas de elevada capacidade.
A segunda aplicação mais difundida, depois do desacoplamento e do bypass, são os filtros de suavização dispostos à saída dos conversores CC-CC. Inicialmente, foram adoptados condensadores electrolíticos de alumínio e de tântalo para este fim. No entanto, a partir do final da década de 1990, começaram a ser utilizados condensadores cerâmicos multicamadas, a fim de reduzir o tamanho e a espessura dos dispositivos electrónicos.
É em grande parte devido aos esforços dos fabricantes de dispositivos semicondutores de potência que estão atualmente disponíveis condensadores cerâmicos multicamadas para esta função de filtro de suavização. Um condensador que serve de filtro de suavização constitui parte do circuito de controlo de realimentação de um conversor CC-CC. Por conseguinte, se a resistência equivalente em série (ESR) for demasiado baixa, a margem de fase do circuito de controlo diminui, o que faz com que o conversor CC-CC não funcione de forma estável.
Entretanto, os fabricantes de eletrónica têm uma forte procura de conversores CC-CC mais pequenos e mais finos. Para satisfazer esta procura, os fabricantes de dispositivos semicondutores de potência tornaram possível a utilização de condensadores cerâmicos multicamadas, melhorando o circuito de controlo nos circuitos integrados dos conversores CC-CC. Por volta de 2000, os fabricantes de dispositivos de semicondutores de potência começaram a vender o novo CI de conversor CC-CC aos fabricantes de produtos electrónicos, argumentando que os condensadores de cerâmica multicamadas podem ser utilizados no CI.
Atualmente, as aplicações de filtros de desacoplamento e de suavização representam, só por si, cerca de 70% do mercado de condensadores cerâmicos multicamadas. Outras aplicações típicas incluem filtros de alta frequência, casamento de impedância e compensação de temperatura.
A Murata fornece demonstrações e realiza seminários que destacam exemplos de resolução de problemas que ilustram métodos fáceis de compreender para a substituição de condensadores electrolíticos por condensadores cerâmicos multicamada.
Além disso, também fornecemos apoio ao projeto para ajudar a garantir um funcionamento estável do conversor DC-DC quando se utilizam condensadores cerâmicos multicamada para aplicações de suavização. Por favor, não hesite em contactar o seu representante de vendas Murata para quaisquer questões.
Para mais informações, visite o seguinte sítio Web.
Os nomes de empresas e produtos indicados são marcas comerciais ou marcas registadas de cada empresa.
* O conteúdo deste artigo listado na edição de fevereiro a março de 2010 da "Tech On!" Nikkei Business Publications, Inc., foi reestruturado.
* Para mais detalhes sobre os condensadores cerâmicos multicamada da Murata Manufacturing, consulte o seguinte:
▼Site WEB de condensadores
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