Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 №10

Spectrum Advanced Specialty Products — компоненты и решения для обеспечения ЭМС РЭА. Часть 2

Филиппов Андрей


Рассмотрение номенклатуры коаксиальных фильтров, фильтрующих сборок и соединителей со встроенными фильтрами было бы неполным без ознакомления с основной составляющей этих компонентов — специальными керамическими конденсаторами, трубчатыми и дисковыми. Компания Spectrum Advanced Specialty Products (SASP) располагает собственной научной и производственной базой по разработке и производству этих компонентов.

Advanced Ceramic Components — современные керамические компоненты

Трубчатые конденсаторы

Трубчатый конденсатор представляет собой керамическую трубку с нанесенными наружным и внутренним электродами (проходной тип С) или двухсекционную конструкцию — один наружный и два внутренних электрода (Pi-схема). Электроды выполнены из серебра с никель-барьерным подслоем. Материал керамических трубок — NP0, X7R, Y5V. Конденсаторы рассчитаны на напряжение 50, 100 и 200 В. Диапазон емкостей — от 10 пФ до 0,015 мкФ.

Конструктивно это 7 типоразмеров трубок с внешним диаметром от 2,06 до 3,10 мм, внутренним диаметром от 1,27 до 2,08 мм и длиной от 4,39 до 8 мм, с допускаемым отклонением геометрических размеров ±0,05 мм — для трубки с внешним диаметром 2,06 мм и ±0,1 мм — для трубки диаметром 3,10 мм (рис. 19). Трубчатые керамические конденсаторы используются при изготовлении фильтров категории Solder-in Filters (негерметизированные), а также применяются при производстве элементов фильтрующих сборок — Filter Plates, фильтр-контактов для соединителей D-Sub серии 700, D-38999 и клемм Filtered Terminal Blocks.

Трубчатый керамический конденсатор

Рис. 19. Трубчатый керамический конденсатор

Дисковые конденсаторы

Дисковые многослойные конденсаторы, по сравнению с трубчатыми, имеют более высокие значения емкости и напряжения. Шкала емкостей — от 33 пФ до 15 мкФ, напряжение — 50, 100, 200 и 500 В. Применяемые керамические материалы — NP0, X7R, Z5U. Выпускается 7 типоразмеров с внешним диаметром от 2,03 до 15,11 мм, внутренним диаметром от 0,76 до 2,41 мм и толщиной от 1,14 до 3,18 мм, с допускаемым отклонением геометрических размеров ±0,13/±0,25 мм (рис. 20). Дисковые конденсаторы применяются при изготовлении герметичных резьбовых фильтров (Hermetically Sealed Threaded Case Filters).

Дисковый керамический конденсатор

Рис. 20. Дисковый керамический конденсатор

Область применения трубчатых и дисковых конденсаторов не ограничена внутренними производственными потребностями SASP. Производители РЭА широко используют эти компоненты в своих схемах в качестве встроенных элементов печатных плат и модулей, где требуется решение задач ЭМС.

Конденсаторы SMPS

Новая серия в номенклатуре SASP (рис. 21) — конденсаторы SMPS (Switch Mode Power Supply — импульсные источники питания). Компонент представляет собой сборку многослойных керамических конденсаторов большой емкости (Сmax = 47 мкФ при напряжении 50 В) с конфигурацией выводов для объемного или поверхностного монтажа. В сравнении с танталовыми конденсаторами SMPS имеют следующие преимущества: более низкие значения ESR и ESL и низкий уровень пульсаций напряжения. Типовая зависимость ESR от частоты для танталовых и SMPS- конденсаторов представлена на рис. 22.

Конденсатор серии SMPS

Рис. 21. Конденсатор серии SMPS


Частотная зависимость ESR танталовых и SMPS-конденсаторов

Рис. 22. Частотная зависимость ESR танталовых и SMPS-конденсаторов:
1 — типовая зависимость танталовых конденсаторов;
2 — типовая зависимость SMPS конденсатора 30 мкФ X7R

Сейчас выпускается три типоразмера конденсаторных сборок — SMP-3, 4, 5 и проводится работа по расширению номенклатурного ряда. Шкала емкостей — от 0,01 до 47 мкФ, напряжение — 50, 100, 200 и 500 В. Группы ТКЕ — BP, BX, BR и BQ. Серия SMPS сертифицирована для применения в военной технике по MIL-PRF-49470 и DSCC 87106.

Power Filters & Film Capacitors — сетевые фильтры и пленочные конденсаторы

Номенклатура этого направления в большей степени предназначена для применения в электротехнике, телекоммуникациях, энергетике, промышленном и медицинском оборудовании, компьютерной технике, в сетях постоянного и переменного тока частотой 50/60 Гц.

Направление Power Filters & Film Capacitors состоит из нескольких основных групп:

  • Single Line Filters — сетевые одиночные фильтры;
  • Power Entry Modules — входные сетевые модули;
  • Power Line Filters — сетевые фильтры, одно- и трехфазные;
  • Film Capacitors — пленочные конденсаторы.

Сетевые одиночные фильтры

Номенклатура этой группы имеет общее обозначение 52–226-XXX-XXX или 52F226-XXX-XXX — для RoHS-исполнения (рис. 23). Основное назначение этого класса фильтров — подавление электромагнитных помех в цепях электроснабжения устройств. Выпускаются фильтры двух основных схем — С- и Pi-типа, с применением защитных конденсаторов класса Y2/Y4.

Одиночные сетевые фильтры

Рис. 23. Одиночные сетевые фильтры

Фильтры класса Y2 применяются в цепях переменного тока с напряжением до 250 В и имеют следующие характеристики: диапазон емкостей — от 2200 пФ до 1 мкФ, максимальный ток — до 300 А. Фильтры класса Y4 используются в цепях постоянного тока с напряжением до 130 В. Диапазон емкостей — от 0,01 до 4,7 мкФ, максимальный ток — до 300 А. Рабочий температурный диапазон — –40…+85 °C. Фильтры обеспечивают уровень подавления ЭМП до 90 дБ на частоте 1 ГГц при емкости фильтра 4,7 мкФ.

Входные сетевые модули

Эти компоненты предназначены для подключения ввода электропитания к устройству с одновременным обеспечением защиты от воздействия ЭМП. Входной сетевой модуль — это соединитель (вилка), выполненный в различной конфигурации: одиночный, со встроенным предохранителем и совмещенный с выключателем (с предохранителем или без него) (рис. 24). Все сетевые модули содержат встроенный помехоподавляющий фильтр, выполненный по типовой схеме (рис. 25). Максимальный ток — до 15 А при напряжении до 250 В. Конструкция модулей позволяет производить монтаж в панель устройства или на печатную плату.

Входные сетевые модули

Рис. 24. Входные сетевые модули


Типовая схема фильтра

Рис. 25. Типовая схема фильтра

Сетевые одно- и трехфазные фильтры

Это функционально законченные, готовые к применению модули, которые при необходимости можно оперативно установить на корпусе устройства или непосредственно в него (рис. 26). Подключение возможно как посредством стандартных клемм, так и при помощи винтового соединения. Фильтры построены по одно- или двухкаскадной схеме и обладают низким значением тока утечки — от 0,35 до 3 мА максимум. Максимально допустимый ток — до 120 А (однофазное исполнение) и до 200 А (трехфазное). Применение: компьютеры и периферийное оборудование, источники бесперебойного питания.

Сетевые одно- и трехфазные фильтры

Рис. 26. Сетевые одно- и трехфазные фильтры

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы (рис. 27) SASP выпускает более 25 лет. Они применялись в основном в собственном производстве для изготовления мощных заказных фильтров. В связи с развитием рынков альтернативных источников электричества и силовой электроники этот класс компонентов был значительно расширен, теперь они поставляются и сторонним покупателям. Пленочные конденсаторы рассматриваются как альтернатива алюминиевым электролитическим конденсаторам, по сравнению с которыми имеют более низкие показатели ESR, ESL и тока пульсаций. Номенклатура состоит из трех основных серий.

Пленочные конденсаторы SASP

Рис. 27. Пленочные конденсаторы SASP

55DC Link — металлизированные полипропиленовые конденсаторы, емкостью до 680 мкФ и напряжением 900–1300 В. Их рабочий температурный диапазон –55…+85 °C (стандартное исполнение), возможно расширение его до –55…+105 °C (рис. 28). Основное применение — инверторы ветрогенераторов и солнечных электроустановок, системы управления электроприводами.

Конденсаторы серии 55DC

Рис. 28. Конденсаторы серии 55DC

55HV — высоковольтные полиэстерные, напряжением до 20 кВ, а также 55PP — мощные полипропиленовые, напряжением до 2 кВ и емкостью до 100 мкФ. Применение: альтернативные источники энергии, зарядные устройства, электрооборудование летательных аппаратов, источники питания лазерной и радиолокационной техники, управление электроприводом, медицинское оборудование.

Specialty Connectors & Cabling — специальные соединители и кабельные сборки

Основу этого направления SASP составляют фильтрованные и нефильтрованные цилиндрические соединители стандартов MIL-DTL-38999/83723/26482/55116 (рис. 29), а также соединители семейства Rapid Mate. Применение этого класса соединителей позволяет комплексно решать задачи ЭМС (подавление помех) непосредственно на входе/выходе радиоэлектронных устройств или в межблочных соединениях, тем самым исключается необходимость применения отдельных фильтров (где это допустимо).

Цилиндрические соединители SASP

Рис. 29. Цилиндрические соединители SASP

Цилиндрические соединители выпускаются со встроенными фильтрами С-, LC-, Pi-типа, которые выполнены на основе трубчатых конденсаторов или планарных конденсаторных сборок (рис. 30). В качестве примера в таблице 8 представлены наиболее распространенные и часто применяемые конфигурации С-фильтров и их электрические характеристики.

Планарные фильтры

Рис. 30. Планарные фильтры

Таблица 8. Характеристики C-фильтров, применяемых в цилиндрических соединителях

Минимальная электрическая емкость фильтра, пФ Рабочее напряжение, В Частота среза фильтра, МГц Минимальная величина затухания, дБ
DC (+85 °C) AC (+85 °C) 1 МГц 10 МГц 100 МГц 500 МГц 1 ГГц
1000 200 115 5 4 21 34 39
2000 200 115 1 9 26 39 44
3000 200 115 1 12 30 43 48
5000 200 115 1 1 16 34 46 52
7000 200 115 1 3 19 37 49 55
10 000 200 115 1 4 21 39 52 57
20 000 100 0,5 9 26 44 57 62

В составе соединителей применяются как однотипные, так и разнотипные фильтры — частные решения по требованию заказчика. Основные рекомендации и особенности применения соединителей этой группы приведены в [7]. Эти цилиндрические соединители предназначены в первую очередь для военной техники, где зачастую требуются нестандартные конфигурации и специальные решения, а также для бортовой авионики.

Одна из последних новинок SASP — это серия Mini-MIL-38999, которая является малогабаритным эквивалентом цилиндрических соединителей MIL-DTL-38999. Применение новой серии позволяет минимизировать массо-габаритные показатели РЭА и одновременно обеспечить защиту от помех. Mini-MIL-38999 выпускаются в конфигурации от 1 до 55 контактов, размер контактов от #23 до #12. Встроенные фильтры (С или Pi) обеспечивают подавление электромагнитных помех до 70 дБ (для фильтра Pi с электрической емкостью 0,02 мкФ), в диапазоне частот от 1 МГц до 1 ГГц.

Наравне с фильтрованными соединителями компания Spectrum Advanced Specialty Products поставляет и серии без фильтров: MIL-DTL-38999/83723/26482/55116 и Mini-MIL-38999.

Серия Rapid Mate — это новая (в номенклатуре SASP) серия специальных соединителей, они могут быть как с фильтрами, так и без них (рис. 31). В качестве фильтров используются компоненты, применяемые в фильтрующих сборках (Filter Plates) (табл. 3), что обеспечивает высокую степень защиты от высокочастотных помех. Rapid Mate гарантируют быстрое (нефиксированное) подключение мобильных устройств, например портативных радиостанций, к зарядным устройствам или сканеров — для оперативного считывания информации с устройства.

Серия Rapid Mate

Рис. 31. Серия Rapid Mate

Кабельные сборки являются нестандартными изделиями и выпускаются по индивидуальным заказам, с применением соединителей производства SASP. Как правило, заказчики таких изделий — производители авиационной техники, самолетов, вооружения, нефтегазового, промышленного и медицинского оборудования.

Заключение

С помощью этой статьи можно кратко ознакомиться с номенклатурными направлениями компании Spectrum Advanced Specialty Products, и мы надеемся, что это поможет инженерам при выборе компонентов. Каталог продукции [1] сейчас активно перерабатывается: дополняется новыми сериями, и из него исключаются изделия, снятые с производства. Наиболее полно номенклатура SASP представлена сейчас на сайте [2].

Компания Spectrum Advanced Specialty Products является современным производителем широкого круга компонентов и решений для обеспечения ЭМС РЭА. SASP обеспечивает замкнутый производственный цикл выпуска изделий — от производства керамических конденсаторов до соединителей с фильтрами (на основе собственных конденсаторов). Компания обладает современным оборудованием, а ее испытательная база позволяет проводить полный перечень необходимых испытаний на ЭМС. Инженерный персонал способен решать задачи по проектированию и производству решений и компонентов по требованиям заказчика.

Литература

  1. EMI Filters and Filterd Interconnects: Каталог Spectrum Control Inc. 27-0027-0048, 2002.
  2. http://www.specemc.com
  3. Джуринский К. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера, 2006.
  4. Easy Mate EMI Filter Plates: Design Guide. 2006.
  5. EMI Filtered D-Sub Connectors: Design Guide. 2006.
  6. Джуринский К. Б, Филиппов А. В. Продукция компании Spectrum Control для подавления электромагнитных помех // Компоненты и технологии. 2007. № 7.
  7. Specialty Connectors & Harnessing: Design Guide. 2010.

Все статьи цикла:

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке