談?wù)凟MC的電容電感器件選擇知識(shí)

談?wù)?strong>EMC的電容電感器件選擇知識(shí)

給大家介紹一下陶瓷電容器在EMI、IMC濾波基礎(chǔ)的知識(shí)。首先我們要知道陶瓷電容發(fā)展的最新狀況以及與其他電容的關(guān)系。陶瓷電容由于近幾年來陶瓷的厚度越來越薄，一層陶瓷介質(zhì)的厚度大概是0.5個(gè)uM，陶瓷電容最大的容量是100，疊的層數(shù)越來越多。從發(fā)展趨勢(shì)來看，我們認(rèn)為陶瓷電容將會(huì)朝著 ESR、ESL發(fā)展;基板彎了，但是電容還是不能裂開，比如軍工里面很惡劣的條件，陶瓷電容會(huì)以這個(gè)趨勢(shì)方向發(fā)展。陶瓷電容這個(gè)東西很簡(jiǎn)單，大家知道它的特性主要是哪一些來構(gòu)成，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候、選擇的時(shí)候要考慮它的哪些特性，我們知道容量，容量只是它的一個(gè)部分，還有ESR值，還有容量值和頻率的關(guān)系，還有ESL值，還有溫升曲線，你的溫度升高的話，你的容值變化怎么樣，還有直流電壓特性，給一定的直流電壓，容值是不斷下降的。

我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候也必須考慮到這一些參數(shù)、這一些特性。我們來做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，陶瓷電容由于是內(nèi)部采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，ESR值也比較低，鉭電容是這樣，鋁電解是這樣。這樣的話，我們就可以用一個(gè)測(cè)試，電源從這邊過來，這邊用一個(gè)濾波的電容。當(dāng)然這說明什么問題?這是陶瓷的ESR值比較低，濾波效果比較好。當(dāng)然大家說，是不是說有的鋁電解都可以換成陶瓷呢，不能這么說，電源的部分需要很大的容量，你也沒有辦法換，如果用在濾波來?yè)Q，就可以用小容量的陶瓷換大容量的鋁電解。

一般的情況下，鋁電解我們建議換陶瓷是十分之一，鉭電容我們建議是五分之一的容量來?yè)Q。還有一個(gè)世紀(jì)案例，大家都知道英特爾公司 CPU的速度是越來越快，而且制作的工藝也是越來越精細(xì)化，我昨天聽到安富利的辜其秋告訴我，英特爾正在開發(fā)33納米的技術(shù)，大家看到英特爾公司從96年晶圓是越來越小，我不是在給英特爾賣廣告，我是說明，由于IC做得越來越小，精細(xì)化越來越高，電壓也就是越來越低，原來驅(qū)動(dòng)電壓一般是5V，現(xiàn)在看到一般是1V和1.2V，IC穩(wěn)定的電壓，我們是要求在10%以內(nèi)，如果你是5V的情況下，過去電壓可以允許大概是500毫V，現(xiàn)在是用了1V，允許穩(wěn)波電壓就是0.9V，最低的電壓。要不然電壓變化太大的話，IC工作就變得不穩(wěn)定，我們用來穩(wěn)壓的陶瓷電容器，我們很容易選個(gè)0.1謬的。為什么呢?高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，瞬間會(huì)有一個(gè)壓降，這個(gè)地方壓降最主要是業(yè)余陶瓷電容的容值和ESR值這個(gè)因素來決定的。第一個(gè)部分介紹了電容的應(yīng)用，下一個(gè)部分主要是電感方面。

電感方面，我們太陽(yáng)誘電制作工藝相對(duì)于來講，比其他廠商要豐富一點(diǎn)，我們除了由下往上繞的電感，除此之外還有疊層電感，還有手機(jī)電源，還有射頻的、高頻的電感。這是詳細(xì)的，不同的尺寸、不同的厚度，有的是0.8的厚度，因?yàn)榇蠹抑老M(fèi)類電子產(chǎn)品要求小型化、超薄、低成本，都是滿足這個(gè)趨勢(shì)，所以我們不斷開發(fā)這些產(chǎn)品。

特別是選擇一些功率電感，比如脈沖電流比較大，濾波起來可能有些困難，大家選擇功率電感的時(shí)候可能有些困惑，功率電感選擇的時(shí)候我們考慮的參數(shù)和指標(biāo)是什么，首先你要考慮感量是多大，第二是考慮到內(nèi)阻，第三要考慮到飽和電流，第四是溫升電流。因?yàn)槲覀兇蠹叶贾离姼性贒CDC 方面起的作用兩個(gè)，一個(gè)是作為濾波來用，第二是作為儲(chǔ)能來用，一般來講，飽和電流一般指的是什么呢?

VC加DC的電流我們稱之為飽和電流，平均的電流我們就把它定義為溫升電流，我們業(yè)界一般的情況是采用感量下降30%的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候電流值為多少，這個(gè)就叫飽和電流，溫升電流是電流不斷增大，電感表面溫度上升40度，這個(gè)來定義溫升電流值，因?yàn)殡姼新郎囟雀咧罂赡軙?huì)會(huì)被壞，所以限定一個(gè)值，在這個(gè)電流以下，電感不會(huì)被燒壞。實(shí)際使用的電流值不會(huì)超過電感的飽和電流，這樣穩(wěn)波電流會(huì)不斷的增大。如果你超過了溫升電流，很簡(jiǎn)單，這個(gè)電感就會(huì)被燒壞。我們有不同的電感放在一起的話，我們來實(shí)測(cè)一下，比如說這個(gè)是我們不同的電感、不同尺寸的效率，大家也可以看到我們?cè)诘拓?fù)載電流的時(shí)候，這是不同的尺寸，大家看到電流沒有多大變化，由于電流值感量下降的幅度比較大，之間的差異有出來了，感量比較大，溫波電流就比較大，這就是噪聲。

所以在感量變化幅度比較小，這個(gè)地方的噪聲就比較小，總之一點(diǎn)，大家選擇的時(shí)候，一定要考慮到感量下降到什么樣的程度。我們?cè)谶x擇功率電感，就是一點(diǎn)，實(shí)際電阻里面的最大值就選擇峰值電流，如果你的平均值電流比較小的情況下，就選擇溫升電流值，考慮到這兩個(gè)因素大家來選，我曾經(jīng)去一家公司，他跟我講到峰值電流會(huì)到兩萬(wàn)，大家知道TDSCDMA會(huì)有一個(gè)很高的電流，會(huì)有一個(gè)很低的電流，如果以高電流來選擇的話，電感尺寸非常大，考慮到峰值電流大、平均電流值小的特點(diǎn)，我們就可以電容小的電感。

當(dāng)然電感的話，這是我們跟其他公司的對(duì)比，我們的效率要比這家公司的要高一點(diǎn)點(diǎn)，尺寸大小是一樣的，DCR值我們要小一點(diǎn)點(diǎn)。實(shí)際上我們考慮選擇電感的時(shí)候，除了直流電阻以外，還有銅線繞的圈數(shù)和粗細(xì)以外，還有交流的電流，交流對(duì)它影響比較大，如果開關(guān)品是750倍赫茲的話，大概是在這個(gè)水平上，藍(lán)色是太陽(yáng)誘電的，紅色是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的，我們大概是1.5歐姆，他們交流的電阻大概是3歐姆，這樣他們的損耗會(huì)更大一點(diǎn)點(diǎn)。要使交流電阻比較低，有一個(gè)就是值損耗要小，繞了銅線之后，通過這個(gè)縫隙與外部金屬形成渦流的損耗比較小才行，過這些遲緩的縫隙，在金屬的地方形成渦流，但是電感只有一個(gè)磁芯，這個(gè)地方采用磁份和樹脂來把它屏蔽。另外的話，這個(gè)成本也可以降低。

還有一點(diǎn)，我們?cè)诓煌?fù)載的情況下，在選擇這個(gè)電感要注意什么呢?比如說當(dāng)你的負(fù)載比較低的情況下，一般的情況是你交流的成分會(huì)比較多。交流的成分比較多，就選擇交流電阻比較小了電感，它的效率就會(huì)高，那么負(fù)載比較大的情況下，你的DC直流部分占得比較大的話，你要選擇直流電阻比較低的，這樣效率高一點(diǎn)。

下面交流一下磁珠的選擇方法。大家都知道剛才村田的同事也講了，EMI噪聲無處不在，我們簡(jiǎn)單講把它形容成幾點(diǎn)，傳導(dǎo)噪聲、輻射噪聲、射頻、干擾噪聲，對(duì)于不同的噪聲，我們最主要有爹層磁珠、繞線磁珠，等一下給大家介紹在1G以上2G甚至更高的時(shí)候，都有很強(qiáng)的耐磨能力，接下來是穿芯的磁珠。如果說你在低頻普通信號(hào)線上濾波的話，我們可以推薦使用疊層的磁珠，如果您是在高頻的，用繞線的磁珠，大家看到它的截止頻率會(huì)比較高。[!--empirenews.page--]

下面一個(gè)部分主要是電感和磁珠有什么區(qū)別，實(shí)際上區(qū)別在于什么呢，電感在比較低頻的部分效果比較好，磁珠主要是在高頻，我故意選了一個(gè)感量比較接近的，一般電感在幾十歐姆的話，是這樣一個(gè)曲線，所以電感主要是傳導(dǎo)噪音，磁珠主要是輻射噪音。

選擇磁珠的時(shí)候，我們認(rèn)為要把這條線使得比較穩(wěn)定，然后從發(fā)生噪聲的地方著手放一些元件，然后再?gòu)妮椛湓肼曉吹牡胤椒乓恍〦MI器件，選擇電感的話，為了避免共振，所以需要從比較平滑的曲線慢慢朝比較陡曲線的磁珠來選擇。這是磁珠，主要是三個(gè)，阻抗值、交流和電阻，還有感抗這三個(gè)部分組成。實(shí)際案例的話如果 10M信號(hào)過來的話，發(fā)生信號(hào)是在200多畝的地方信號(hào)比較大，我們的磁珠就選200多M阻值的地方，靠近噪聲頻率的磁珠，如果沒有使用磁珠的情況下，誰(shuí)這樣一個(gè)電壓波形，我們發(fā)現(xiàn)用了以后，這個(gè)藍(lán)色的部分，下降了很多，而且電壓波形也比較穩(wěn)定，所以首先搞清楚噪聲頻率是在什么地方，那么選擇阻值稍微大一點(diǎn)的，但是不能選擇太陡，太陡會(huì)產(chǎn)生共振。

還有另外會(huì)知道，它的曲線會(huì)不一樣，R值和X值，就是交流電阻和感抗，當(dāng)交流電阻大于感抗的時(shí)候，這與信號(hào)有關(guān)系，它的效果要更好一點(diǎn)點(diǎn)。藍(lán)色就是交流電阻更大一點(diǎn)。由于時(shí)間關(guān)系，我說得稍微快一點(diǎn)，等一下可以私下找我，我們可以詳細(xì)交流。電感占低頻的濾波效果好一點(diǎn)，綠色的是磁珠，高頻的話，磁珠會(huì)好一點(diǎn)。在我們公司里面有模擬的軟件，大家可以免費(fèi)下載，輸入一定條件之后，可以看到電壓的波形、還有噪聲，還有這些電容電感選形的器件。

最后一個(gè)部分就是共模電感，剛才也講到了USB、HDMI這些地方用到共模電感，我們沈先生講得很詳細(xì)了，我就不詳細(xì)的說了，但是有一點(diǎn)需要大家注意，現(xiàn)在有其他信號(hào)干擾，比如說GSM的900M、TD2.1G，對(duì)USB干擾比較大，它的共模阻抗要注意，你要用在這些頻率的話，要用這些阻值比較大一點(diǎn)的，它的共模效果比較好一點(diǎn)，這和其他公司的薄膜相比，我們是采用繞線工藝做的，所以高頻阻抗會(huì)更好一點(diǎn)。實(shí)際上和薄膜來對(duì)比的話，大家也看到1G以上頻率的話，濾波效果明顯要好一點(diǎn)。這個(gè)我們也有對(duì)應(yīng)USB3.0，截止頻率是實(shí)際的?；旧鲜沁@樣一個(gè)情況。謝謝大家。

主持人：我們現(xiàn)在進(jìn)入問答階段。有問題嗎?

提問：你好，我遇到過我們工程師設(shè)計(jì)的DCDC電路，它的電感在工作的時(shí)候會(huì)叫，有噪音，但是電路工作正常，也不發(fā)熱，這種情況會(huì)不會(huì)影響可靠性，電感的選擇是不是有什么問題?

范新雨：為什么發(fā)生噪音呢?是電磁干擾，說明你的電感漏磁出來的與其他線路結(jié)合起來形成了噪聲，剛好是在這個(gè)頻率，這種情況下我有一個(gè)建議，你可以選擇不同形式的電感，比如你的電感是由下往上繞的，沒有磁屏蔽的結(jié)構(gòu)。可以選擇橫向的，這樣的話就可以解決這個(gè)問題。

主持人：我們還可以問一個(gè)問題。

提問：我想問一下，剛才你說選電感要根據(jù)噪聲頻率來選，噪聲頻率怎么確認(rèn)，在我電路設(shè)計(jì)初始階段。

范新雨：這需要一個(gè)設(shè)備，靜電場(chǎng)分析儀，通過找到噪聲頻率，對(duì)癥下藥，選擇什么樣的磁珠。

背景：太陽(yáng)誘電將在西部電子論壇(成都)電路保護(hù)與電磁兼容技術(shù)研討會(huì)上介紹EMC對(duì)策的容感器件選擇方法。我們希望范先生針對(duì)成都和西部市場(chǎng)和應(yīng)用特征，回答有關(guān)技術(shù)、供應(yīng)和產(chǎn)品方面的問題。這篇文章將用于會(huì)前展望，來吸引公司參加太陽(yáng)誘電技術(shù)講演，和通過電子元件技術(shù)網(wǎng)了解會(huì)議內(nèi)容。 [page_break]

1. 新的EMC標(biāo)準(zhǔn)有哪些變化?電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在滿足這些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)遇到的挑戰(zhàn)是什么?太陽(yáng)誘電哪些元器件可以幫助設(shè)計(jì)師克服這些挑戰(zhàn)。

EMC的最新標(biāo)準(zhǔn)為CISPR22，最新動(dòng)向?yàn)閷y(cè)試的頻率范圍進(jìn)一步的提高，以前要求測(cè)試的30MHZ~1GHZ的輻射噪音水平，由于內(nèi)部時(shí)鐘頻率等等要求測(cè)試的截至頻率為6GHZ.

因此從今年的秋季開始在歐洲銷售的產(chǎn)品，EN的規(guī)格成為必要的條件，日本預(yù)計(jì)在明年對(duì)應(yīng)VCCI的規(guī)格。

背景為由于開發(fā)各種各樣的無線產(chǎn)品，無線產(chǎn)品以外的時(shí)鐘頻率也越來越高速化，為了減小相互的干擾，所以需要對(duì)高頻的噪音水平進(jìn)行規(guī)制。

從技術(shù)上看面臨的課題為高頻噪音的對(duì)策問題。過去主要是從高速時(shí)鐘信號(hào)里產(chǎn)生輻射噪音，從高速的動(dòng)的IC中通過電源線產(chǎn)生高頻噪音。太陽(yáng)誘電為了對(duì)應(yīng)這些要求，過去一直有在銷售用于電源線的大電流磁珠，今后也會(huì)不斷的擴(kuò)大規(guī)格型號(hào)，進(jìn)一步滿足客戶的要求。另外在日本國(guó)內(nèi)有對(duì)應(yīng)1GHZ以上的噪音測(cè)試的大型 10M電波暗室，對(duì)應(yīng)未來高頻的噪音規(guī)格測(cè)試。

2. 太陽(yáng)誘電最新EMC應(yīng)用有哪些電容器、電感器、鐵氧體器件?選擇這些元件的時(shí)候應(yīng)注意哪些要點(diǎn)，應(yīng)用中注意哪些問題?

1)在EMC用的磁珠方面，有最新開發(fā)的0402尺寸，耐電流能力可以到1.3A的BK1005TM121.

與過去的磁珠相比，在1GHZ附近的阻抗更高，能夠?qū)?yīng)從電源線產(chǎn)生的高頻輻射噪音。

與其他公司的120Ω相比，1GHZ附近的阻抗也要高一點(diǎn)。

2)另外，在共模電感方面，不僅可以對(duì)應(yīng)HDMI的規(guī)格，去年底決定的新公布的USB3.0版本高速的差分公布的USD3.0版本高速的差分傳輸?shù)漠a(chǎn)品銷售。與其他的公司的繞線0805尺寸封裝的對(duì)比，面積減小一半，截至頻率更高，能更好的抑制波形失真

3. 對(duì)于EMC應(yīng)用，磁珠、電感、共模扼流圈之間的區(qū)別是什么?類似的元件還有哪些品牌?相比而言太陽(yáng)誘電元件的優(yōu)點(diǎn)是什么?

磁珠主要是在輻射噪音對(duì)策上使用,在信號(hào)線和電源線等要求濾波的頻率,選擇較高阻抗的磁珠.

電感主要是用在傳導(dǎo)噪音對(duì)策上使用,在信號(hào)線和電源線上和必要的電容進(jìn)行組合,作為濾波來使用。

共模電感主要是用在容易發(fā)生共模噪音的差分傳輸電路以及同軸線的輻射噪音來使用.其作用為抑制差分信號(hào)的失真,對(duì)共模噪音產(chǎn)生較大的阻抗. 抑制共模噪音

4. 太陽(yáng)誘電有哪些典型的案例和產(chǎn)品向西部的工業(yè)、通信和家電市場(chǎng)推廣?

目前我司的產(chǎn)品如電容，電感,磁珠,無線BT和WIFI模塊產(chǎn)品目前廣泛的應(yīng)用在

世界5大手機(jī)廠商中,以及世界著名的電信通訊設(shè)備廠商中.利用的過去60年來不斷積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),在技術(shù),產(chǎn)品,價(jià)格等等方面不斷加強(qiáng)推廣和合作.

5. 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師為EMC設(shè)計(jì)選擇元器件時(shí)需要注意哪些問題?太陽(yáng)誘電可以為設(shè)計(jì)師選擇EMC設(shè)計(jì)用電子元器件提供哪些幫助?[!--empirenews.page--]

EMC部品的選擇是以去除噪音為目的的.但有可能對(duì)信號(hào)波形和電壓下降等對(duì)機(jī)器產(chǎn)生影響,

因此太陽(yáng)誘電提供了能夠簡(jiǎn)單的模擬信號(hào)波形和濾波特性的仿真軟件,同時(shí)還有方便工程師選擇器件的模擬軟件.從而能夠?qū)唧w的電路選擇最合適的器件.