随着对更多突破性产品和产品的需求,电子设备和设备不断发展。这种演变的核心支柱是高性能LSI芯片,它集成在各种数字设备和设备中,包括通信设备。多层陶瓷电容器支持这些高性能LSI芯片,其中大量定位为去耦LSI芯片周围的器件,用于吸收工作期间的负载波动并抑制噪声。
直到最近,噪声对策基础背后的一般思考可以表达为“降低相关线路中的阻抗。”因此,已考虑使用称为ESR(等效串联电阻)的低电阻元件的多层陶瓷电容器是一种非常适合作为抗噪声对策的设备,并且其中包含了大量的设备。另一方面,使用不适用的情况产生了某种电路。由于它们的ESR太低,所以形成阻抗峰,其被称为反共振,并且因此在峰形成的频率处的去耦性能劣化。
为了解决这个问题,村田制作所创造了LLR系列,这是一系列ESR控制型低ESL陶瓷电容器,具有更高的ESR值。本文介绍了“LLR系列”。
LLR系列的特点:“LLR系列”的特点是故意高ESR值,支持从100mΩ到1000mΩ的四级电阻。(表格1)
理想情况下,只有表示电容的ESC(等效串联电容)才能代表电容器的电气特性。然而,作为所用材料的电介质中的损耗和内部电极中的损耗产生称为ESL(等效串联电感)的线圈组件和称为ESR的电阻组件。这就是为什么阻抗特性采用如图1所示的波谷形状的原因。多层陶瓷电容器的特点是低ESR(高Q值),但这可能会导致具有不同电容水平的电容器中的反谐振或LSI封装的电容元件。为了防止这种情况,“LLR系列”具有增加电容器ESR值(降低Q值)和提供浴缸曲线形状的阻抗特性的功能。此外,作为最小化LSI芯片的负载波动的方法,理想的是最小化电容器的ESL值并提高充电/放电特性。然而,改变过去通常可用的多层陶瓷电容器的内部电极图案的ESR控制的问题在于同时也提高了ESL值。现在,通过使用专有设计,村田制作所成功地控制了ESR值,同时将ESL值保持在原始水平。这实现了在宽带中起作用的电容器性能。作为最小化LSI芯片的负载波动的方法,理想的是最小化电容器的ESL值并提高充电/放电特性。然而,改变过去通常可用的多层陶瓷电容器的内部电极图案的ESR控制的问题在于同时也提高了ESL值。现在,通过使用专有设计,村田制作所成功地控制了ESR值,同时将ESL值保持在原始水平。这实现了在宽带中起作用的电容器性能。作为最小化LSI芯片的负载波动的方法,理想的是最小化电容器的ESL值并提高充电/放电特性。然而,改变过去通常可用的多层陶瓷电容器的内部电极图案的ESR控制的问题在于同时也提高了ESL值。现在,通过使用专有设计,村田制作所成功地控制了ESR值,同时将ESL值保持在原始水平。这实现了在宽带中起作用的电容器性能。ESR控制的问题改变了过去通常可用的多层陶瓷电容器的内部电极图案,同时也提高了ESL值。现在,通过使用专有设计,村田制作所成功地控制了ESR值,同时将ESL值保持在原始水平。这实现了在宽带中起作用的电容器性能。ESR控制的问题改变了过去通常可用的多层陶瓷电容器的内部电极图案,同时也提高了ESL值。现在,通过使用专有设计,村田制作所成功地控制了ESR值,同时将ESL值保持在原始水平。这实现了在宽带中起作用的电容器性能。
如何使用LLR电容器
(1)最小化反共振 如果电容器的ESR值过度降低,则可能导致反共振。下面描述LSI封装中发生的反共振的情况。如果为此使用正常的电路配置,则在高性能LSI芯片和用作芯片电源的DC-DC转换器之间放置各种转换器(参见图2)。在表示为C01(封装在LSI封装板上的电容器)的封装电容器中,用作高频区域去耦器件的大电容陶瓷电容器和电容超过100μF的铝电解电容器表示为安装CO 2和C03用于在低频和中频区域中去耦。在这种电路配置的情况下,在LSI封装和封装电容器(C01)之间容易感受到反共振效应的一个地方。反共振是由LSI封装的极低电容元件和安装在封装上的电容器(C01)的ESL元件产生的LC谐振引起的。
使这种反共振最小化的一种方法是增加LSI封装的静态电容,第二种方法是降低电容器的ESL值,第三种方法是增加电容器的ESR值。由于在设备设计阶段选择的组件确定的那些方面在方法1和2的情况下是最重要的,所以增加方法3中的ESR值是最简单的方法,并且这是“通过”的方法。 LLR系列。“
图3显示了当安装在LSI封装上的所有电容器(C01)已被“LLR系列”替换时产生的仿真数据。这表明随着电阻值的增加,反谐振峰值下降。在这里进行的模拟中,峰值已减小到1/50,并且可以预期目标频率范围内的降噪。
图2 LSI芯片安装板上的电路配置示例
图3电路阻抗仿真数据
(2)防止DC-DC转换器振荡 在降压DC-DC转换器的输出侧,使用电容器以最小化输出电压的波动(纹波电压波动)。此外,在输出侧形成LC低通滤波器,以平滑从DC-DC转换器输出的电压(见图4)。如果在相关位置使用低ESR多层陶瓷电容器,则会产生振荡。防止这种振荡的一种方法是增加电容器的ESR值以提供相位裕度:现在通过使用LLR串联电容器来实现,从而克服由低ESR引起的振荡,这是多层陶瓷电容器的弱点。 。结果,现在认为可以扩展电路设计阶段的可能性范围。
图4降压DC-DC转换器
结论 先前对多层陶瓷电容器所要求的特性仅仅是高电容和低ESR,以使电源线和I / O线保持在低阻抗水平。然而,为了响应设备和设备日益复杂的功能,出现了一个新概念:ESR控制。通过灵活地支持这些新需求,村田制作所相信多层陶瓷电容器的价值可以作为无源元件使用,从而比以往更容易使用。 通过恰当地确定其LLR系列所需的性能,村田制作所打算扩大其产品阵容。 |