İnce film kapasitörler, özellikle yüksek frekanslı ve yüksek hassasiyetli simülasyon uygulamalarında stabiliteleri, düşük kayıp özellikleri ve ihmal edilebilir piezoelektrik etkileriyle bilinir. Bununla birlikte, yüksek voltajlı çok katmanlı seramik kapasitörler (MLCC) artık sıcaklık kararlılığı, frekans tepkisi ve voltaj yönetimi gibi önemli alanlarda ince film kapasitörlere rakip olabilir veya onları geçebilir. Daha küçük yüzeye monte ambalajı nedeniyle MLCC, özellikle alan tasarrufunun ana tasarım konusu olduğu uygulamalarda, birçok modern uygulama için giderek daha iyi bir seçim haline geliyor.
IEC C0G standardına göre üretilen Sınıf 1 dielektriklere sahip MLCC'ler, özellikle boyut ve doğruluğun çok önemli olduğu rezonans devreleri veya otomotiv elektronik cihazlarında geleneksel olarak ince film kapasitörlerin kapladığı uygulama alanlarını aşındırıyor. C0G, -55°C ila+125°C aralığında 0 ± 30 ppm/°C sıcaklık katsayısına sahip bir seramik dielektriktir ve Electronic Industry Alliance'ın negatif pozitif sıfır (NP0) standart fonksiyonuna eşdeğerdir.
Kyocera AVX, minimum sıcaklık, voltaj ve zaman değişimleriyle son derece kararlı kapasitörler gerektiren tasarımlar için cazip bir seçenek sunan C0G MLCC'yi sunuyor. Bu tip kapasitör, zamanlama, filtreleme, empedans eşleştirme veya RF tasarımının rezonans kısımları gibi bileşen öngörülebilirliğinin çok önemli olduğu devreler için uygundur.
MLCC'nin ince film kapasitörlere göre avantajları
Dielektrik olarak plastik veya polimer filmler kullanan kapasitörler, mükemmel nominal gerilime, düşük kayba ve bir sıcaklık aralığında çok kararlı kapasitansa sahiptir, ancak tipik olarak eşdeğer COG MLCC'lerden daha büyük ve daha ağırdır.
Piyasadaki C0G MLCC kapasitörlerine olan talep, akıllı telefonların, tabletlerin, dizüstü bilgisayarların, giyilebilir cihazların yanı sıra elektrikli araçların (EV'ler), gelişmiş sürücü destek sistemlerinin (ADAS) ve bilgi eğlence sistemlerinin ihtiyaçlarını karşılamak için artıyor. Bu tür kapasitörlerin diğer ana uygulama alanları arasında, kapasitör stabilitesinin hassas kontrol ve ölçüm için çok önemli olduğu havacılık ve savunma, telekomünikasyon ve endüstriyel elektronik yer almaktadır.
Modern yüksek voltajlı C0G MLCC'ler mükemmel sıcaklık stabilitesine ve geniş bir sıcaklık aralığında minimum kapasitans değişikliklerine sahiptir. Bu, Sınıf 2 MLCC'den (X7R gibi) çok daha kararlıdır ve birçok ince film kapasitöre rakip olabilir veya onlardan daha iyi performans gösterebilir (Şekil 1).
Şekil 1: COG kapasitörleri tüm sıcaklık aralığı boyunca diğer dielektriklerden daha kararlıdır. (Resim kaynağı: Kyocera AVX)
C0G MLCC, güç elektroniği, RF devreleri ve modern yüksek hızlı dijital sistemlerde verimliliği, ısı dağılımını, gürültüyü ve kararlılığı önemli ölçüde artırabilen son derece düşük eşdeğer seri dirence (ESR) ve eşdeğer seri endüktansa (ESI) sahiptir. Ayrıca yüksek kalite (Q) faktörüne göre bu kapasitörlerin verimliliği daha yüksektir.
C0G MLCC, zaman içinde ve sıcaklık dalgalanmaları, nem ve voltaj sapmaları gibi çevresel baskılar altında istikrarlı ve tutarlı elektrik performansını koruyabildiği için doğruluk ve güvenilirliğin çok önemli olduğu alanlarda giderek daha popüler hale geliyor.
Kyocera, MLCC ile diğer ürünler arasındaki boşluğu daraltıyor
Bazı uygulamalarda, yüksek akımın hızlı zirvesi son derece yüksek ısı üreterek ince film kapasitörlerin dielektriklerinin yumuşamasına ve erimesine neden olabilir. Bu da kapasitörlerin kızılötesi radyasyon yoluyla ısıyı dağıtma ve termal arızaları hızlandırma yeteneğini azaltacaktır.
Kyocera ve diğer üreticiler, performans açısından MLCC ile ince film kapasitörler arasındaki boşluğu önemli ölçüde daraltırken, aynı zamanda otomatik montaj koşulları altında boyut, entegrasyon potansiyeli ve güvenilirlik açısından da onları geride bıraktı.
Kyocera'nın C0G MLCC'si, ince film kapasitörlerin yerini alabilir ve araç şarj cihazlarındaki (OBC'ler) DC-DC dönüştürücüler ve otomotiv veya endüstriyel elektronik ürünlerdeki hassas sinyal zincirleri gibi boyut, ağırlık ve otomatik montaja öncelik veren birçok tasarım için uygundur. Yüksek nominal voltajı ve otomotiv sınıfı güvenilirliği (AEC-Q200) sayesinde C0G MLCC, daha küçük, daha sağlam ve ölçeklenebilir sistem tasarımlarında daha yüksek kapasitans ve voltaj elde etmek için tercih edilen bir alternatif çözüm haline geldi.
Geçmişte ürün tasarımcıları DC-DC dönüştürücüler ve OBC'ler için ince film kapasitörleri seçmiş olabilirler çünkü bu kapasitörler mükemmel yüksek nominal gerilime, düşük kayıplara ve güçlü kendi kendini iyileştirme özelliklerine sahiptir. Kyocera C0G MLCC, otomotiv çalışma koşulları altında son derece istikrarlı elektrik performansı elde edebilir, daha küçük boyut ve ağırlığa sahip kompakt tasarımlara uyum sağlayabilir ve düşük kayıpla verimliliği artırabilir, böylece EV OBC'lerdeki ince film kapasitörlerinin yerini alabilir.
C0G seramik şu anda yaşlanmadan geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilen en kararlı kapasitör dielektriklerinden biridir. Bu nedenle bu malzeme özellikle modern elektrikli araçlarda güvenilirliği, minyatürleştirmeyi ve performans optimizasyonunu vurgulayan güç elektroniği cihazları için uygundur.
Kyocera AVX'in KAM otomotiv MLCC serisi, dielektrik malzemeler, kapasitans aralığı, nominal voltaj, muhafaza boyutu ve diğer faktörlere bağlı olarak değişebilen çeşitli kapasitörler içerir. Şirketin C0G KAM MLCC'si, LED aydınlatma, sensörler, ses devreleri vb. GPS, Güvenlik kontrol modülleri ve dokunmatik ekranlar gibi istikrarlı kapasitans ve düşük kayıp gerektiren otomotiv uygulamalarında özellikle dikkate değerdir, ancak bu kapasitörler aynı zamanda endüstriyel güç sistemleri ve yenilenebilir enerji gibi otomotiv dışı uygulamalar için de uygundur.
Örneğin, Kyocera AVX KAM32LCG2J333 JU (Şekil 2), sıcaklık, voltaj ve zamana bağlı olarak kapasitansta minimum değişiklikle mükemmel stabiliteye sahiptir. Bu MLCC, 0,033 µF kapasitans ve 630 V nominal gerilim ile AEC-Q200 otomotiv standardına uygundur ve elektrikli araç sistemlerinde yaygın olarak bulunan yüksek gerilim ortamları için uygundur. Boyutları 0,126 inç uzunluğunda x 0,098 inç (3,20 mm x 2,50 mm) genişliğinde ve 0,110 inç (2,80 mm) yüksekliğindedir.