Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2007 №7

Продукция компании «Spectrum Control» для подавления электромагнитных помех

Джуринский Кива  
Филиппов Андрей  

Основанная в 1968 году компания Spectrum Control Inc., США, направила свою деятельность на комплексное решение проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) путем подавления электромагнитных помех. Продукция этой фирмы —фильтры нижних частот, фильтрующие соединители и сборки, фильтры для поверхностного монтажа и др. — нашла широкое применение в системах связи и телекоммуникаций, аэрокосмической аппаратуре, промышленной электронике, медицинской аппаратуре. Компания не только производит широкую номенклатуру изделий для подавления электромагнитных помех, но также является аккредитованным центром по ЭМС и осуществляет диагностику и тестирование в этой области. Обзору продукции компании Spectrum Control посвящена настоящая работа.

Основные направления работ Spectrum Control

Основные виды продукции Spectrum Control представлены на рис. 1.

Продукция Spectrum Control
Рис. 1. Продукция Spectrum Control

Керамические конденсаторы

Spectrum Control в своем производстве использует конденсаторы двух типов: трубчатые и дисковые многослойные. Они являются основными элементами помехоподавляющих фильтров нижних частот и предназначены для шунтирования «на землю» электромагнитных помех. Основные параметры конденсаторов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры керамических конденсаторов
Основные параметры керамических конденсаторов

Spectrum Control выпускает 55 типоразмеров трубчатых конденсаторов: 31 — С-типа, в том числе и многослойных, 24 — Pi-типа, а также 35 типоразмеров многослойных дисковых конденсаторов. Достоинство этих конденсаторов по сравнению со стандартными конденсаторами с проволочными выводами — малая величина собственной индуктивности.

Наиболее простой конденсатор С-типа представляет собой трубку с металлизированными обкладками из одного из керамических материалов (NPO, X7R, BX, Z5U и др.) с различной диэлектрической проницаемостью. Покрытие обкладок конденсаторов — износостойкое серебро с никелевым барьерным слоем. Трубчатые конденсаторы Pi-типа представляют собой сочетание двух конденсаторов, соединенных параллельно.

Дисковые многослойные конденсаторы имеют более высокий уровень электрической емкости (до 10 мкФ) по сравнению с однослойными конденсаторами. Их применяют в конструкциях помехоподавляющих фильтров с рабочим напряжением до 400 В и с малой переходной областью частотной зависимости вносимого затухания. Следует отметить, что создание многослойной керамики позволило разработать не только конденсаторы, но и индуктивности, дроссели, керамику с низкой температурой спекания, микрополосковые выводы СВЧ и другие компоненты с высоким уровнем параметров.

Рабочий диапазон конденсаторов всех типов — от –55 до +125 °С.

Коаксиальные фильтры нижних частот

Конструкция, принцип действия, электрические схемы коаксиальных фильтров нижних частот рассмотрены в [1]. Spectrum Control выпускает несколько сотен типоразмеров проходных помехоподавляющих фильтров с C-, L-C-, Pi- и Т-электрической схемой (рис. 2).

Помехоподавляющие фильтры Spectrum Control
Рис. 2. Помехоподавляющие фильтры Spectrum Control

По конструктивному исполнению эти фильтры можно отнести к одной из четырех типовых групп.

  1. Миниатюрные, герметизированные металлостеклянным спаем, безрезьбовые, впаиваемые в корпуса устройств фильтры (Miniature Solder in Filters).
  2. Герметизированные компаундом, безрезьбовые, впаиваемые в корпуса устройств (Solder in Filters).
  3. Герметизированные компаундом, резьбовые, в том числе и для цепей с высокими напряжениями и токами (Resin Sealed Bolt in Filters).
  4. Герметизированные металлостеклянным спаем, резьбовые (Bolt in Style Hermetic Filters or Glass Seal Filters).

Фильтры всех типов выпускаются как для гражданского, так и для военного применения (в соответствии со стандартами MIL-F-15733 и MIL-F-28861). Основные параметры фильтров всех групп приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры фильтров
Основные параметры фильтров

Фильтры первой группы представляют собой конденсатор, помещенный в металлическую втулку с фланцем, герметизированную на одном из концов металлостеклянным спаем. Противоположный конец втулки герметизируют эпоксидным компаундом. Обозначение фильтров, в которых спай расположен со стороны фланца, дополняется в конце буквой R (Reverse). Для обозначения емкости фильтров применена цветовая маркировка. Красный цвет компаунда соответствует емкости 2700 пФ, белый — 1200 пФ, коричневый — 500 пФ и т. д. Металлические поверхности фильтров покрыты золотом. Фильтры этой группы имеют повышенную надежность и выдерживают нагрев до температуры 260 °С при впаивании в корпуса изделий.

Разработана также новая серия SCI-9925 фильтров С-типа, монтируемых в корпуса изделий запрессовкой. Фланцевая втулка таких фильтров снабжена накаткой, а металлостеклянный спай выполнен со стороны, противоположной фланцу. Фильтры запрессовывают в отверстия диаметром 3,5–3,8 мм в корпусе изделия при помощи специального инструмента SCI-9925-200.

Фильтры С-типа применяют в цепях с высоким импедансом, если не требуется очень большая величина электрической емкости.

Вторая большая группа фильтров — герметизированные компаундом безрезьбовые фильтры разнообразного конструктивного исполнения. Они нашли применение в устройствах с плотной компоновкой составных частей, в которых ограничена возможность применения инструмента для монтажа фильтров.

Третья, самая большая группа включает резьбовые фильтры, герметизированные компаундом. В нее входят фильтры с резьбой на корпусе 4-40 UNC-2A, 6-32 UNC-2A, 6-40 UNF-2A, 8-32 UNC-2A, 10-32 UNF-2A, 12-28 UNF-2A, 12-32 UNEF-2A, 5/16-24 UNEF-2A и др., а также фильтры для больших токов и напряжений. Spectrum Control выпускает резьбовые фильтры с С-, L-C- и Pi-электрическими схемами. Резьбовые фильтры либо вкручивают и затем впаивают в корпус изделия, либо пропускают в гладкое отверстие в стенке корпуса и закрепляют с обратной стороны при помощи гайки и стопорной шайбы.

К настоящему времени разработана и выпускается огромная номенклатура фильтров этой группы. Обращает на себя внимание новая серия 54-874 миниатюрных фильтров с резьбой 2-56 UNC-2A без шестигранной головки. Эти фильтры вворачивают в корпуса изделий подобно штопору (Spec Spin Filters) при помощи специальной отвертки 54-874-020. Фильтры удобны для изделий, в которых требуется одновременная установка и быстрая замена многих фильтров, расположенных близко друг от друга.

Кроме того, Spectrum Control выпускает многочисленную серию фильтров, рассчитанных на большие токи (до 100 А) и напряжения (до 2,5 кВ).

Резьбовые фильтры этой группы широко применяют в СВЧ-технике, телекоммуникационной аппаратуре, устройствах управления.

К последней, четвертой, группе относятся резьбовые фильтры, герметизированные металлостеклянным спаем. Они рассчитаны на большие величины токов и напряжений, имеют высокую электрическую емкость и обеспечивают подавление электромагнитных помех на частотах, начиная с единиц килогерц. Фильтры выпускают в вариантах с С-, L-C-, Pi- и Т-электрической схемой. Их номенклатура чрезвычайно разнообразна — более 250 наименований. Типичные диаметры корпусов фильтров — 9,78 мм (группа 0,375Ø) и 17,45 мм (группа 0,690Ø). В качестве примера в таблице 2 приведены параметры L-C- фильтров самой многочисленной, 0,375Ø группы. Величина вносимого затухания этих фильтров на частотах более 1 ГГц превышает 70 дБ.

Фильтры этой группы применяют в источниках питания, системах зажигания, в оборудовании для угольной и нефтяной промышленности, в медицинской технике.

Фильтры для поверхностного монтажа

Ускоренное развитие систем мобильной, беспроводной связи и телекоммуникаций, компьютеров, периферийных устройств, аэрокосмических систем и других областей техники привело к микроминиатюризации, высокой плотности монтажа микроэлектронных устройств СВЧ и внедрению высокопроизводительной техники поверхностного монтажа. Такой монтаж предполагает групповые методы автоматизированной сборки и пайки компонентов устройств. Но для этого потребовалось создать соответствующие радиокомпоненты, в том числе и помехоподавляющие фильтры в чиписполнении.

Spectrum Control разработала и выпускает керамические трехвыводные чипы — фильтры С-, L-C- и Pi-типов (рис. 3).

Трехвыводные керамические фильтры
Рис. 3. Трехвыводные керамические фильтры

Они имеют форму параллелепипедов длиной L, шириной W, высотой T с шириной выводов на концах LE и шириной центрального вывода LM. Выпускаются чипы С-типа следующих групп: SF 0805, SF 1205 и SF1806 и L-C-типа — группы LC 0805 и LC1206. Номер группы образуется сочетанием длины иширины чипов, измеренных в дюймах. Размеры и номинальная емкость фильтров приведены в таблице 3.

Таблица 3. Параметры чип-фильтров С и L-C-типов
Параметры чип-фильтров С и L-C-типов

Spectrum Control выпускает 8 наименований чипов группы SF 0805, 9 — SF 1205 и 10 — SF 1806. Можно выбрать чипы с номинальной емкостью от 22 до 220 000 пФ. Фильтры первых двух групп рассчитаны на рабочее напряжение 50 В и ток 0,3; 0,4 и 1,0 А, третьей группы — соответственно 100 В и 0,3 А. Фильтры работают в диапазоне температур от –55 до 125 °C. Уровень вносимого затухания всех фильтров возрастает с повышением их емкости. На частоте 1 ГГц для фильтров с емкостью более 220 пФ величина вносимого затухания приблизительно равна 40 дБ.

Фильтры L-C-типа для поверхностного монтажа в зависимости от величин емкости и индуктивности имеют частоту среза (частоту, на которой величина вносимого затухания равна 3 дБ) от 10 до 220 МГц с погрешностью 20%. Эти фильтры рассчитаны на рабочее напряжение 25 В и рабочий ток 10 мА. Все чипы монтируют на плату пайкой при температуре 220–240 °С. После пайки необходима ультразвуковая очистка от остатков флюса: частота колебаний — не более 28 кГц, время — не более 5 минут.

Кроме того, Spectrum Control выпускает две серии мощных фильтров для поверхностного монтажа—PSM и SSM, рассчитанных на рабочие токи 10 и 20 А. Фильтры применяют в усилителях мощности, источниках питания, устройствах управления электродвигателями. Внешний вид фильтров показан на рис. 4.

Фильтры серий PSM и SSM
Рис. 4. Фильтры серий PSM и SSM

Фильтры серии PSM (Power Surface Mount) могут иметь C или Pi-электрическую схему. Номинальный рабочий ток емкостных фильтров — 20 А, Pi-фильтров — 10 А, номинальное напряжение постоянного тока — соответственно 200 и 100 В. Емкость PSM-фильтров можно выбрать в следующем ряду: 68, 100, 130, 470, 820, 1000, 1500, 2500, 4000 для схемы Pi и 10 000 пФ дополнительно к указанным емкостями для схемы С.

Фильтры серии SSM (Square Surface Mount) имеют только Pi-электрическую схему, рассчитаны на рабочий ток 10 А и напряжение постоянного тока 100 В. Их электрическая емкость может быть 100, 500, 1500, 2000 и 4000 пФ.

Чип-фильтры всех типов поставляются, как правило, упакованными в пластиковую ленту для автоматизированного монтажа.

Наконец, Spectrum Control продолжает выпускать высокочастотные трехвыводные керамические фильтры для монтажа в плату — PCB-фильтры. Фильтры обеспечивают вносимое затухание 20 дБ на частотах от 100 МГц до 1 ГГц, имеют частоту среза 8 МГц. Минимальная электрическая емкость фильтров — 800 пФ, максимальный рабочий ток — 10 А, напряжение — 50 В.

Заключение

Представленная в данном обзоре продукция является только частью всех изделий, выпускаемых Spectrum Control. В нем не рассмотрены фильтрующие соединители и многовыводные сборки, номенклатура которых огромна. Кроме того, в обзор не включена большая группа фильтрующих прокладок разного профиля, сечения и защитных экранов. Все эти виды продукции заслуживают отдельного рассмотрения. Более подробную информацию можно найти в каталоге [2] и на сайте Spectrum Control [3].

Литература

  1. Джуринский К. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера. 2006.
  2. EMI Filters and Filtered Interconnects: Каталог Spectrum Control Inc. 10/02 20 М, 2002.
  3. www.spectrumcontrol.com

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке