Фильтры электромагнитных помех Syfer на базе керамических многослойных конденсаторов
Syfer Technology Limited — одна из ведущих компаний, специализирующихся на производстве электронных компонентов из керамики. Она является мировым лидером в разработке и производстве фильтров ЭМП, дисковых конденсаторов и конденса-торных матриц поверхностного монтажа.
Широкий выбор ЭМП-фильтров включает в себя:
- 3-выводные ЭМП-чипы;
- Pi-фильтры поверхностного монтажа;
- X2Y интегральные пассивные компоненты;
- фильтры с резьбой для установки на панель;
- фильтры под пайку для установки на панель;
- заказные фильтры индивидуальных конфигураций;
- варисторные фильтры;
- дисковые конденсаторы;
- конденсаторные и варисторные сборки.
В таблице представлен базовый набор фильтров различных конфигураций и вариантов исполнения. Типовые характеристики подавления ЭМП для различных типов фильтров представлены на рис. 1.
Таблица. Базовый набор фильтров ЭМП 3
Тип | Описание | Конфигурация | Диапазон емкостей | |
Поверхностный монтаж | E01 EMI Chip | 3-выводные фильтры в корпусах 0805, 1206, 1806 (3 Terminal Chip, Sizes 0805, 1206 & 1806) | C | 22 пФ — 200 нФ |
E07 EMI Chip | 2-А ЭМП, интегральные, в корпусе 0805, 1206, 1806 (High Current EMI Chip, Sizes 0805, 1206 & 1806) | C | 3,3, 22, 220 нФ | |
E03 X2Y Chip | Интегральные пассивные компоненты в корпусах от 0603 до 2220 (Integrated Passive Componet, 0603 to 2220) | C | 10 пФ — 1,2 мкФ | |
SBSP | 1-А Pi-фильтр (1A Rated Pi-Filter) | Pi | 22 пФ — 150 нФ | |
SBSG | 5-А Pi-фильтр, 10-А С фильтр (5A Rated Pi-Filter, 10A C Filter) | C & Pi | 1-220 нФ | |
SBSM | 10-А Pi-фильтр, 20-А С фильтр (10A Rated Pi-Filter, 20A C Filter) | C & Pi | 1-470 нФ | |
Под пайку | SFSS | В форме диска, с выводами (Discoidal Capacitors With Leads) | C | 10 пФ — 2,2 мкФ |
SFSR | Диаметр корпуса 2,8 мм (2.8mm Body Diameter) | C | 10 пФ — 10 нФ | |
SFST | Диаметр корпуса 3,25 мм (3.25 mm Body Diameter) | C | 10 пФ — 33 нФ | |
SFSU | Диаметр корпуса 5,6 мм (5.6mm Body Diameter) | C | 10 пФ — 470 нФ | |
Под резьбу | SFNO | Под резьбу М2.5, круглая головка (M2.5, Round head) | C | 10 пФ — 10 нФ |
SFAA | Под резьбу 4-40 Unc, 6-гранная головка (4-40 Unc, Hex Head) | C | 10 пФ — 47 нФ | |
SFAJ | Под резьбу М3, 6-гранная головка (M3, Hex Head) | C & L-C | 10 пФ — 47 нФ | |
SFAB/SFKB | Под резьбу 6-32 Unc, 6-гранная/круглая головка (6-32 Unc, Hex Head/Round Head) | C & L-C | 10 пФ — 47 нФ | |
SFAK/SFKK | Под резьбу М3.5, 6-гранная/круглая головка (M3.5, Hex Head/Round Head) | C, L-C & T | 10 пФ — 47 нФ | |
SFBC | Под резьбу 8-32 Unc, 6-гранная головка (8-32 Unc, Hex Head) | C, L-C & Pi | 10 пФ — 47 нФ | |
SFBL | Резьба М4, 6-гранная головка (M4, Hex Head) | C, L-C & Pi | 10 пФ — 47 нФ | |
SFBD/SFCD | Под резьбу 12-32 Unef, 6-гранная головка (12-32 Unef, Hex Head) | C, L-C, T & Pi | 10 пФ — 470 нФ | |
SFCI | Под резьбу 2BA, 6-гранная головка (2BA, Hex Head) | C & L-C | 10 пФ — 470 нФ | |
SFBM/SFCM/SFLM/ SFTM/SFUM | Под резьбу М5, 6-гранная/круглая головка (M5, Hex Head/ Round Head) | C, L-C, T & Pi | 10 пФ — 470 нФ | |
SFJE/SFJN | Под резьбу 1/4-28 UNF/ M6, 6-гранная головка (в том числе высоковольтные) (1/4-28 UNF/ M6, Hex Head (Also High Voltage)) | C, L-C | 100 пФ — 2,2 мкФ | |
SFCMV | Варисторный фильтр (Varistor Filter) | С/Варистор | 1-10нФ | |
SFJEB | Балансный фильтр (Balanced Line Filter) | C | 4,7-100 нФ |
Рис. 1. Типовые характеристики подавления ЭМП для различных типов фильтров
Благодаря многолетнему опыту в исследовании и разработке многослойных структур компания Syfer, кроме классических много-слойных конденсаторов (MLCC) и фильтров на их основе, производит широкий спектр интегральных компонентов с двойными функциями, например, многослойные вари-сторы (MLV), то есть конденсаторы с функцией варистора. Изготавливаемые по единой с MLCC технологии MLV имеют те же типовые характеристики, такие как размеры, надежность, цена и пр.:
- типоразмер корпуса 0603-2220;
- рабочее напряжение 3,3-120 В;
- диапазон емкостей 65-6000 пФ;
- рассеиваемая мощность — до 2,5 Дж при токе перегрузки до 500 А.
Например, MLV с диэлектриком X7R полностью идентичны аналогичным MLCC по всем характеристикам, вплоть до рабочего напряжения постоянного тока.
Использование MLV с ультранизким значением эквивалентной индуктивности (ESL) обеспечивает самую быстродействующую защиту от перенапряжения в сравнении с вари-сторами, которые выполнены по другим технологиям и предлагаются сегодня на рынке.
Примером применения технологии MLV являются балансные фильтры Syfer. Это интегральные однокорпусные пассивные компоненты, содержащие в своем составе три конденсатора с функцией варистора, включенные по балансной схеме (рис. 2).
Рис. 2. Электрическая схема и внутренняя структура балансного фильтра
Вывод заземления имеет двухэлектрод-ную «расщепленную» конфигурацию, что при протекании тока обеспечивает взаимную компенсацию паразитных магнитных полей, и ESL такого фильтра составляет менее 50 пГн. Фильтр представляет собой многослойную пространственную структуру со взаимным расположением электродов под углами 90° и 180°, выполненную по запатентованной технологии X2Y (X2Y Inc.). Номиналы емкостей CV2 и CV3 одинаковы и в два раза больше номинала CV1. Соответственно, напряжения пробоя CV2 и CV3 также равны и составляют половину напряжения пробоя CV1.
Балансные фильтры имеют аналогичные с MLV характеристики емкости, рабочего напряжения и пр. Основные преимущества:
- 6 элементов в одном корпусе, 3 конденсатора + 3 варистора, что позволяет сэкономить площадь печатной платы.
- Высокая эффективность как в дифференциальном, так и в одно-полярном включении.
- Полная симметричность плеч за счет идентичности компонентов, изготавливаемых в одном технологическом процессе.
- Включение в режиме шунта (by-pass) обеспечивает независимость характеристик фильтра от параметров полезного сигнала, через фильтр протекают только токи помех (рис. 2).
Следующим шагом в интеграции пассивных компонентов является технология многослойного низкотемпературного спекания керамики (Low Temperature Co-Fired Ceramic, LTCC) (рис. 3).
Рис. 3. Конструкция LTCC
Такая трехмерная конструкция позволяет совместить в одном корпусе большое количество пассивных компонентов, в том числе ин-дуктивностей, резисторов, емкостей и пр.
Основу компонента LTCC составляют плоские пластины-слои из стеклокерамики толщиной около 50 мкм с нанесенными компонентами. Пластины собираются в пакет и спекаются, при этом образуются в том числе и межслойные переходные соединения. После спекания на корпусе формируются электрические контакты-выводы.
Основные преимущества данной технологии:
- технология массового производства с низкой стоимостью;
- высокая степень интеграции, много компонентов в одном корпусе;
- высокая точность и повторяемость параметров компонентов, что обеспечивает высокие характеристики фильтров;
- трехмерная конструкция, позволяющая создавать фильтры для диапазонов частот вплоть до 10 ГГц;
- возможность применения материалов с высокой проводимостью (золото, серебро).
Литература
- Syfer EMl filter, quick ref guide, 2009.
- Varistor filters, Application Note, 2008.
- Design and manufacture of microwave filters using the LTCC TECHNIQUE, Application Note, 2008.