电容器指南

进化中的电容器~多层陶瓷电容器~ Part1 趋势编 ~后编~

本专辑是"进化中的电容器~多层陶瓷电容器"~Part1趋势编~前编的后续。
首先请阅读前编。详情请参考如下。

去耦用途占到市场份额的7成

如上所述,片状多层陶瓷电容器被广泛用于配备在微处理器、DSP、MCU及FPGA等半导体器件的周围电路,以使这些半导体器件能够正常工作。配备的个数(总数)非常多。比如,笔记本PC约为730个,手机为230个,数码摄像机及导航仪甚至要使用多达1000个左右(表1)。

表1 电子设备中配备的片状独石陶瓷电容器的数量

电子设备 片状独石陶瓷电容器的配
备数量
笔记本PC 730
手机 230
数码摄像机 400
数字电视 1000
导航仪 1000

 

这些片状多层陶瓷电容器的作用大致分为两种。一是为半导体器件提供电力供应的支持。一般而言,半导体器件根据不同的工作状态,所需电流会有很大变化。有时会突然需要大量电力。当遇到这种负荷突变的情况时,配备在相对较远部位的电源电路(DC-DC转换器等)会无法迅速满足需求。因此,事先在配备在半导体器件周围的电容器中先积蓄电力,由电容器来满足突然出现的供电需求(图2)。

图2: 帮助半导体芯片工作的去耦电容器

半导体器件的周围通常配备有大量去耦电容器。作用有两个。一是向半导体器件供应电力。另一个是使噪声成分直达电源/接地层。
去耦电容器大致使用三种电容器。分别为钽电解电容器、大容量的片状独石陶瓷电容器,以及ESL(等效串联电感)极低的片状独石陶瓷电容器。

另一个作用是去除导致EMI(Electro-Magnetic Interference,电磁干扰)的噪声成分。也就是滤波器作用。通过利用电容器高频阻抗较低这一特点,使高频噪声成分到达电源/接地层。

一般而言,前一种作用被称为去耦电容器,后一种作用被称为旁路电容器。而大容量片状多层陶瓷电容器则可同时承担这两种作用。

继去耦及旁路之后,用途较多的是配备在DC-DC转换器的输出部分用作平滑滤波器。原来该用途广泛使用的是铝电解电容器及钽电解电容器。但是,业内为使电子设备实现小型化和薄型化,从20世纪90年代下半期开始使用片状多层陶瓷电容器。

片状多层陶瓷电容器之所以得以在该用途中应用,电源半导体厂商的努力功不可没。用作平滑滤波器的电容器构成了DC-DC转换器中反馈控制环路的一个部分。因此,等效串联阻抗(ESR:Equivalent Series Resistance)过小的话,控制环路的相位余量就会变小,容易发生DC-DC转换器无法稳定工作的问题。

而另一方面,电子设备厂商又对DC-DC转换器实现小型薄型化有着强烈的需求。因此,电源半导体厂商通过改进DC-DC转换器IC的控制电路,使得使用片状多层陶瓷电容器成为现实。从2000年起,电源半导体厂商开始以能够使用片状多层陶瓷电容器为卖点,向电子设备厂商推销DC-DC转换器IC。

现在,仅去耦和平滑滤波器用途就已占到片状多层陶瓷电容器市场份额的约7成。此外,用量较大的用途是高频滤波器用途、阻抗匹配用途以及温度补偿用途等。

本公司也正在为了使用多层陶瓷电容器取代电解电容器思考解决问题的方法,将采用演示或者研讨会形式就行通俗易懂的解说。
特别是多层陶瓷电容器作为平滑用途使用的场合,DC-DC转换器的设计起到了稳定运行的作用,详情请您致电我们的销售询问。
详情请参考如下。

※公司名称,产品名称,各公司的商标均为注册商标。
※本稿件是日经BP公司网络上「Tech On! 」2010年2-3月刊登内容的再编稿。
※本公司的多层陶瓷电容器详细内容请参考如下链接。
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