CC BY
4724
компоненты
фильтры
фильтры электромагнитных помех Syfer
на базе керамических многослойных конденсаторов
Влад ЕфрЕмЕнко
одной из важнейших задач в современной электронике является защита электрооборудования от внешних электромагнитных помех (ЭмП), а также подавление собственных электромагнитных излучений. Для этих целей широко используются фильтры ЭмП на базе технологии многослойных керамических конденсаторов.
Syfer Technology Limited — одна из ведущих компаний, специализирующихся на производстве электронных компонентов из керамики. Она является мировым лидером в разработке и производстве фильтров ЭМП, дисковых конденсаторов и конденсаторных матриц поверхностного монтажа.
Широкий выбор ЭМП-фильтров включает в себя:
• 3-выводные ЭМП-чипы;
• Pi-фильтры поверхностного монтажа;
• X2Y интегральные пассивные компоненты;
• фильтры с резьбой для установки на панель;
• фильтры под пайку для установки на панель;
• заказные фильтры индивидуальных конфигураций;
• варисторные фильтры;
• дисковые конденсаторы;
• конденсаторные и варисторные сборки.
В таблице представлен базовый набор фильтров различных конфигураций и вариантов исполнения. Типовые характеристики подавления ЭМП для различных типов фильтров представлены на рис. 1.
Благодаря многолетнему опыту в исследовании и разработке многослойных структур компания Syfer, кроме классических многослойных конденсаторов (MLCC) и фильтров на их основе, производит широкий спектр интегральных компонентов с двойными функциями, например, многослойные вари-сторы (МЬУ), то есть конденсаторы с функцией варистора. Изготавливаемые по единой
Таблица. Базовый набор фильтров ЭМП 3
Тип Описание Конфигурация Диапазон емкостей
Поверхностный монтаж E01 EMI Chip 3-выводные фильтры в корпусах 0805, 1206, 1806 (3 Terminal Chip, Sizes 0805, 1206 & 1806) C 22 пФ - 200 нФ
E07 EMI Chip 2-А ЭМП, интегральные, в корпусе 0805, 1206, 1806 (High Current EMI Chip, Sizes 0805, 1206 & 1806) C 3,3, 22, 220 нФ
E03 X2Y Chip Интегральные пассивные компоненты в корпусах от 0603 до 2220 (Integrated Passive Componet, 0603 to 2220) C 10 пФ - 1,2 мкФ
SBSP 1-А Pi-фильтр (1A Rated Pi-Filter) Pi 22 пФ - 150 нФ
SBSG 5-А Pi-фильтр, 10-А С фильтр (5A Rated Pi-Filter, 10A C Filter) C & Pi 1-220 нФ
SBSM 10-А Pi-фильтр, 20-А С фильтр (10A Rated Pi-Filter, 20A C Filter) C & Pi 1-470 нФ
Под пайку SFSS В форме диска, с выводами (Discoidal Capacitors With Leads) C 10 пФ - 2,2 мкФ
SFSR Диаметр корпуса 2,8 мм (2.8mm Body Diameter) C 10 пФ - 10 нФ
SFST Диаметр корпуса 3,25 мм (3.25mm Body Diameter) C 10 пФ - 33 нФ
SFSU Диаметр корпуса 5,6 мм (5.6mm Body Diameter) C 10 пФ - 470 нФ
Под резьбу SFNO Под резьбу М2.5, круглая головка (M2.5, Round head) C 10 пФ - 10 нФ
SFAA Под резьбу 4-40 Unc, 6-гранная головка (4-40 Unc, Hex Head) C 10 пФ - 47 нФ
SFAJ Под резьбу М3, 6-гранная головка (M3, Hex Head) C & L-C 10 пФ - 47 нФ
SFAB/SFKB Под резьбу 6-32 Unc, 6-гранная/круглая головка (6-32 Unc, Hex Head/Round Head) C & L-C 10 пФ - 47 нФ
SFAK/SFKK Под резьбу М3.5, 6-гранная/круглая головка (M3.5, Hex Head/Round Head) C, L-C & T 10 пФ - 47 нФ
SFBC Под резьбу 8-32 Unc, 6-гранная головка (8-32 Unc, Hex Head) C, L-C & Pi 10 пФ - 47 нФ
SFBL Резьба М4, 6-гранная головка (M4, Hex Head) C, L-C & Pi 10 пФ - 47 нФ
SFBD/SFCD Под резьбу 12-32 Unef, 6-гранная головка (12-32 Unef, Hex Head) C, L-C, T & Pi 10 пФ - 470 нФ
SFCI Под резьбу 2BA, 6-гранная головка (2BA, Hex Head) C & L-C 10 пФ - 470 нФ
SFBM/SFCM/SFLM/ SFTM/SFUM Под резьбу М5, 6-гранная/круглая головка (M5, Hex Head/ Round Head) C, L-C, T & Pi 10 пФ - 470 нФ
SFJE/SFJN Под резьбу 1/4-28 UNF/ M6, 6-гранная головка (в том числе высоковольтные) (1/4-28 UNF/ M6, Hex Head (Also High Voltage)) C, L-C 100 пФ - 2,2 мкФ
SFCMV Варисторный фильтр (Varistor Filter) С/Варистор 1-10 нФ
SFJEB Балансный фильтр (Balanced Line Filter) C 4,7-100 нФ
с MLCC технологии MLV имеют те же типовые характеристики, такие как размеры, надежность, цена и пр.:
• типоразмер корпуса 0603-2220;
• рабочее напряжение 3,3-120 В;
• диапазон емкостей 65-6000 пФ;
• рассеиваемая мощность — до 2,5 Дж при токе перегрузки до 500 А.
Например, МГУ с диэлектриком X7R
полностью идентичны аналогичным MLCC по всем характеристикам, вплоть до рабочего напряжения постоянного тока.
Использование MLV с ультранизким значением эквивалентной индуктивности (ESL) обеспечивает самую быстродействующую защиту от перенапряжения в сравнении с варисторами, которые выполнены по другим технологиям и предлагаются сегодня на рынке.
Примером применения технологии МГУ являются балансные фильтры Syfer. Это интегральные однокорпусные пассивные компоненты, содержащие в своем составе три конденсатора с функцией варистора, включенные по балансной схеме (рис. 2).
Вывод заземления имеет двухэлектродную «расщепленную» конфигурацию, что при протекании тока обеспечивает взаимную
Частота, МГц
рис. 1. Типовые характеристики подавления ЭМП для различных типов фильтров
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 ’2010
фильтры
Внешний
вид
Внутренний
вид
CV2
CV3 Вход #1
Вход #2 Вход #3
Вход #4
CV1
Земля
Земля
Рис. 2. Электрическая схема и внутренняя структура балансного фильтра
компенсацию паразитных магнитных полей, и ESL такого фильтра составляет менее 50 пГн. Фильтр представляет собой многослойную пространственную структуру со взаимным расположением электродов под углами 90° и 180°, выполненную по запатентованной технологии X2Y (X2Y Inc.). Номиналы емкостей CV2 и CV3 одинаковы и в два раза больше номинала CV1. Соответственно, напряжения пробоя CV2 и CV3 также равны и составляют половину напряжения пробоя CV1.
Балансные фильтры имеют аналогичные с MLV характеристики емкости, рабочего напряжения и пр. Основные преимущества:
• 6 элементов в одном корпусе, 3 конденсатора + 3 варистора, что позволяет сэкономить площадь печатной платы.
• Высокая эффективность как в дифференциальном, так и в однополярном включении.
• Полная симметричность плеч за счет идентичности компонентов, изготавливаемых в одном технологическом процессе.
• Включение в режиме шунта (by-pass) обеспечивает независимость характеристик фильтра от параметров полезного сигнала, через фильтр протекают только токи помех (рис. 2).
Следующим шагом в интеграции пассивных компонентов является технология многослойного низкотемпературного спекания керамики (Low Temperature Co-Fired Ceramic, LTCC) (рис. 3).
Такая трехмерная конструкция позволяет совместить в одном корпусе большое количество пассивных компонентов, в том числе индуктивностей, резисторов, емкостей и пр.
Основу компонента LTCC составляют плоские пластины-слои из стеклокерамики толщиной около 50 мкм с нанесенными компонентами. Пластины собираются в пакет и спекаются, при этом образуются в том числе и межслойные переходные соединения. После спекания на корпусе формируются электрические контакты-выводы.
Обработка
Сверление
Металлизация
Нанесение
металлических
слоев
Спекание
1
I
I
Опрессовка
Сборка
Терминация
Рис. 3. Конструкция LTCC
Основные преимущества данной технологии:
• технология массового производства с низкой стоимостью;
• высокая степень интеграции, много компонентов в одном корпусе;
• высокая точность и повторяемость параметров компонентов, что обеспечивает высокие характеристики фильтров;
• трехмерная конструкция, позволяющая создавать фильтры для диапазонов частот вплоть до 10 ГГц;
• возможность применения материалов с высокой проводимостью
(золото, серебро). ■
Литература
1. Syfer EMI filter, quick ref guide, 2009.
2. Varistor filters, Application Note, 2008.
3. Design and manufacture of microwave filters using the LTCC TECHNIQUE, Application Note, 2008.
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 4 ’2010
www.kit-e.ru
