خازن های لایه نازک به دلیل پایداری، ویژگی های تلفات کم و اثر پیزوالکتریک ناچیز، به ویژه در کاربردهای شبیه سازی با فرکانس بالا و با دقت بالا، شناخته شده اند. با این حال، خازن های سرامیکی چند لایه ولتاژ بالا (MLCC) اکنون می توانند در زمینه های کلیدی مانند پایداری دما، پاسخ فرکانس و مدیریت ولتاژ با خازن های لایه نازک رقابت کنند یا از آنها پیشی بگیرند. با توجه به بستهبندی نصب شده روی سطح کوچکتر، MLCC به طور فزایندهای به انتخاب بهتری برای بسیاری از کاربردهای مدرن تبدیل میشود، بهویژه در برنامههایی که صرفهجویی در فضا مهمترین طرح طراحی است.
MLCC با دیالکتریکهای کلاس 1 که طبق استاندارد IEC C0G ساخته شدهاند، نواحی کاربردی را که بهطور سنتی توسط خازنهای لایه نازک اشغال میشد، فرسایش میدهند، بهویژه در مدارهای تشدید یا دستگاههای الکترونیکی خودرو که اندازه و دقت در آنها بسیار مهم است. C0G نشان دهنده یک دی الکتریک سرامیکی با ضریب دمایی 0 ± 30 ppm/°C در محدوده -55 درجه سانتیگراد تا +125 درجه سانتیگراد است و معادل تابع استاندارد صفر مثبت منفی (NP0) اتحادیه صنعت الکترونیک است.
Kyocera AVX C0G MLCC را ارائه میکند و گزینهای جذاب برای طرحهایی ارائه میکند که به خازنهای بسیار پایدار با حداقل تغییرات دما، ولتاژ و زمان نیاز دارند. این نوع خازن برای مدارهایی مناسب است که قابلیت پیشبینی مولفهها بسیار مهم است، مانند زمانبندی، فیلتر کردن، تطبیق امپدانس یا قطعات تشدید کننده طراحی RF.
مزایای MLCC نسبت به خازن های لایه نازک
خازن هایی که از فیلم های پلاستیکی یا پلیمری به عنوان دی الکتریک استفاده می کنند دارای ولتاژ نامی عالی، تلفات کم و ظرفیت خازنی بسیار پایدار در محدوده دما هستند، اما معمولاً بزرگتر و سنگین تر از C0G MLCC های معادل هستند.
تقاضا برای خازن های C0G MLCC در بازار برای پاسخگویی به نیازهای گوشی های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها، دستگاه های پوشیدنی و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی (EVs)، سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS) و سیستم های سرگرمی اطلاعاتی در حال افزایش است. سایر زمینه های کاربردی اصلی چنین خازن هایی شامل هوافضا و دفاع، مخابرات و الکترونیک صنعتی است که پایداری خازن برای کنترل و اندازه گیری دقیق بسیار مهم است.
C0G MLCCهای ولتاژ بالا مدرن دارای پایداری دمایی عالی و حداقل تغییرات خازنی در محدوده دمایی وسیع هستند. این بسیار پایدارتر از کلاس 2 MLCC (مانند X7R) است و می تواند با بسیاری از خازن های لایه نازک رقابت کند یا بهتر عمل کند (شکل 1).
شکل 1: خازن های C0G پایدارتر از سایر دی الکتریک ها در کل محدوده دما هستند. (منبع تصویر: Kyocera AVX)
C0G MLCC دارای مقاومت سری معادل بسیار کم (ESR) و اندوکتانس سری معادل (ESI) است که می تواند به طور قابل توجهی کارایی، اتلاف گرما، نویز و پایداری را در الکترونیک قدرت، مدارهای RF و سیستم های دیجیتال پرسرعت مدرن بهبود بخشد. علاوه بر این با توجه به ضریب کیفیت (Q) بالا، راندمان این خازن ها بیشتر است.
C0G MLCC به طور فزاینده ای در زمینه هایی که دقت و قابلیت اطمینان بسیار مهم است محبوب می شود، زیرا می تواند عملکرد الکتریکی پایدار و ثابت را در طول زمان و تحت فشارهای محیطی مانند نوسانات دما، رطوبت و بایاس ولتاژ حفظ کند.
Kyocera شکاف بین MLCC و سایر محصولات را کاهش می دهد
در برخی کاربردها، پیک سریع جریان بالا می تواند گرمای بسیار بالایی ایجاد کند و باعث نرم شدن و ذوب دی الکتریک خازن های لایه نازک شود. این به نوبه خود توانایی خازن ها را برای دفع گرما از طریق اشعه مادون قرمز و تسریع خطاهای حرارتی کاهش می دهد.
Kyocera و سایر تولید کنندگان به طور قابل توجهی شکاف بین MLCC و خازن های لایه نازک را از نظر عملکرد کاهش داده اند، در حالی که از نظر اندازه، پتانسیل یکپارچه سازی و قابلیت اطمینان در شرایط مونتاژ خودکار از آنها پیشی گرفته اند.
کیوسرا C0G MLCC میتواند جایگزین خازنهای لایه نازک شود و برای بسیاری از طرحهایی که اندازه، وزن و مونتاژ خودکار را در اولویت قرار میدهند، مناسب است، مانند مبدلهای DC-DC، در شارژرهای خودرو (OBC)، و زنجیرههای سیگنال دقیق در محصولات الکترونیکی خودرو یا صنعتی. به لطف ولتاژ نامی بالا و قابلیت اطمینان درجه خودرو (AEC-Q200)، C0G MLCC به یک راه حل جایگزین مطلوب برای دستیابی به ظرفیت و ولتاژ بالاتر در طراحی های کوچکتر، قوی تر و مقیاس پذیر تبدیل شده است.
در گذشته، طراحان محصول ممکن است خازن های لایه نازک را برای مبدل های DC-DC و OBC ها انتخاب کرده باشند، زیرا این خازن ها دارای ولتاژ نامی بالا، تلفات کم و ویژگی های خود ترمیم شوندگی قوی هستند. Kyocera C0G MLCC میتواند عملکرد الکتریکی بسیار پایداری را در شرایط عملیاتی خودرو به دست آورد، با طرحهای فشرده با اندازه و وزن کوچکتر سازگار شود، و کارایی را از طریق تلفات کم بهبود بخشد، بنابراین جایگزین خازنهای لایه نازک در EV OBC میشود.
سرامیک C0G در حال حاضر یکی از پایدارترین دی الکتریک های خازن است که می تواند در محدوده دمایی وسیعی بدون پیری کار کند. بنابراین، این ماده به ویژه برای دستگاه های الکترونیکی قدرت در وسایل نقلیه الکتریکی مدرن که بر قابلیت اطمینان، کوچک سازی و بهینه سازی عملکرد تأکید دارند، مناسب است.
سری MLCC خودروهای KAM از Kyocera AVX شامل خازن های مختلفی است که ممکن است به دلیل مواد دی الکتریک، محدوده ظرفیت، ولتاژ نامی، اندازه بدنه و سایر عوامل متفاوت باشد. C0G KAM MLCC این شرکت به ویژه در کاربردهای خودرویی که نیاز به ظرفیت خازنی پایدار و تلفات کم دارند، مانند روشنایی LED، سنسورها، مدارهای صوتی و غیره GPS، ماژولهای کنترل ایمنی و صفحه نمایش لمسی قابل توجه است، اما این خازنها برای کاربردهای غیرخودرویی مانند سیستمهای برق صنعتی و انرژیهای تجدیدپذیر نیز مناسب هستند.
به عنوان مثال، Kyocera AVX KAM32LCG2J333 JU (شکل 2) دارای پایداری عالی، با حداقل تغییرات در ظرفیت با دما، ولتاژ و زمان است. این MLCC با استاندارد خودرو AEC-Q200 مطابقت دارد، با ظرفیت 0.033 µF و ولتاژ نامی 630 ولت، مناسب برای محیطهای ولتاژ بالا که معمولاً در سیستمهای خودروهای الکتریکی یافت میشوند. ابعاد آن 0.126 اینچ طول x 0.098 اینچ (3.20 میلی متر در 2.50 میلی متر) عرض و 0.110 اینچ (2.80 میلی متر) ارتفاع است.