多層陶瓷電容的應(yīng)用

消除干擾

　　EMC MLCC(電磁兼容片式多層陶瓷電容)為設(shè)備和I/O端口的供電線和數(shù)據(jù)線提供電磁干擾抑制方案。視乎于應(yīng)用的不同，電磁兼容電容器能帶來數(shù)種好處。因?yàn)橹挥懈蓴_電流而非有用的電流流經(jīng)這類電容，所以在工作電流較大的電路中可以使用容值相對(duì)較小的電容。特別是片式多層陶瓷電容，如用于電磁干擾的抑制，尺寸可以做到1206，0805甚至更小。此外，根據(jù)不同應(yīng)用，多達(dá)四個(gè)電容器可以集成到一個(gè)稱為陣列的元件中。片式多層陶瓷電容在電磁兼容應(yīng)用中所表現(xiàn)出的高性價(jià)比和可靠性，主要?dú)w功于其低串聯(lián)等效電阻，低串聯(lián)等效電感以及低電感值——這些數(shù)值可以通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)進(jìn)一步降低。

消除寄生電感

　　雖然常規(guī)的片式多層陶瓷電容的寄生電感比較低，然而，和電容串聯(lián)在一起工作時(shí)，隨著工作頻率的不斷增高，寄生電感會(huì)阻礙干擾信號(hào)的對(duì)地放電。寄生電感是電容充放電過程中流經(jīng)電容內(nèi)部電極的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)引致的。在電容充電的過程中，從一個(gè)電極流出的電流和流入另一個(gè)電極的電流方向是一致的。因此兩個(gè)電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向也一致。這些磁場(chǎng)疊加在一起就構(gòu)成了電容寄生電感的主要部分。

圖1：寄生電感的產(chǎn)生和抑制
  
　
（普通電容充電過程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是一致的）  

　
（EMC MLCC產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消）

　　愛普科斯(EPCOS) 的EMC單，雙和四電容MLCC基本消除了不受歡迎的寄生電感。這歸功于其特殊的設(shè)計(jì)：和普通電容有兩個(gè)端子不同，單電容MLCC每邊各一個(gè)端子，共有四個(gè)端子。相對(duì)的兩個(gè)端子各由內(nèi)部電極連接在一起。每一對(duì)端子的電壓相同，并且與相應(yīng)的連接點(diǎn)或地相連。

　
圖2：EMC電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)
 
（內(nèi)部電極連接到電容相對(duì)的兩個(gè)邊）

　　當(dāng)電容充電時(shí)，電子同時(shí)從電容相對(duì)的邊流向相連的電極。因?yàn)殡娏鲝碾娙莸南鄬?duì)的邊流入，方向相反，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)基本上相互抵消了。同樣，在另一個(gè)電極上，電流從電容相對(duì)的邊流出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也基本上相互抵消了。

　　由于寄生電感基本上全部抵消，EMC電容的衰減特性在千兆赫茲時(shí)仍非常好。

　
圖3：衰減對(duì)比
 
（特殊EMC電容具有更好的衰減特性）

特別之處：兩個(gè)相匹配的電容值

　
圖4：匹配
 
（用于數(shù)據(jù)線信號(hào)的EMC電容，它們的容值必須一致）

　　在數(shù)據(jù)線應(yīng)用中，對(duì)電容的容值有一個(gè)重要的額外要求：為了避免產(chǎn)生信號(hào)相移，兩條相關(guān)的數(shù)據(jù)線必須用電容值完全一致的電容來進(jìn)行衰減。普通精度的電容是無法滿足這一點(diǎn)的。通常，相對(duì)偏差非常小的MLCC無法直接生產(chǎn)出來，必須經(jīng)過篩選步驟。為此，特別用于數(shù)據(jù)線電磁干擾抑制的EMC雙電容MLCC是配對(duì)生產(chǎn)的。雖然此兩個(gè)電容的容值會(huì)有個(gè)絕對(duì)偏差值，但是它們之間相對(duì)的容值偏差非常小，小于1%，可以滿足上面提及的數(shù)據(jù)線衰減的額外要求。這種電容值匹配是通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，因此不需要進(jìn)行篩選，這也降低了成品率的風(fēng)險(xiǎn)。