隨著當今無線技術的進步,人們將更多的精力放在了組件性能上。本文將討論陶瓷和瓷片電容器,并了解它們在射頻產品設計中的行為。它們是絕對需要體積效率,可靠性和RF性能的無線應用的絕佳選擇。
設計標準
ATC陶瓷貼片電容器最常用的設計類別是多層(MLC)和單層(SLC)。MLC使用多個或堆疊的電極部分,而SLC包含兩個由電介質隔開的電極。兩者均按照以下設計標準構造:
- 陶瓷和瓷電介質
- 堅固的密封結構
- 優化的電極圖案
- 低電阻電極和終端材料
- 高介電強度
- 電極和終端之間的保護性阻擋層(MLC)
- 可直接表面安裝在微帶上
- 在溫度和濕度下超穩定
- Q極高
- 低耗散損耗
選擇合適的電容器
選擇用于RF無線應用的陶瓷貼片電容器時,建立整體電路性能標準非常重要。然后應將組件與特定的應用程序要求相匹配。該電路元件的典型性能要求購物清單可能包括以下內容:
- 電容(pF)
- 寬容 (%)
- 額定電壓(WVDC,VRMS)
- 等效串聯電阻(ESR)
- 溫度系數(TC,PPM /°C)
- 耗散系數(%)
- 串聯諧振頻率(Fsr)
- 并聯諧振頻率(Fpr)
- 絕緣電阻(IR)
- 介電老化效應(每十年小時的百分比)
表現
理想的電容器將其所有能量存儲在電介質中,即1 /2CV2。但是,可實現的電容器將始終表現出一定的串聯電阻,必須加以考慮。稱為等效串聯電阻(ESR)的串聯電阻始終是RF電路設計中要考慮的最重要因素之一。它主要歸因于介電損耗以及電極和端接材料的金屬損耗的影響。而且,必須在每個階段都對制造過程進行適當的控制,以確保獲得最佳的ESR性能。在從Hz到KHz的低頻區域,ESR的主要貢獻是介電損耗。但是,在RF頻率下,ESR主要是由于金屬損耗(即電極和端子)引起的。
大多數制造商通常在特定頻率下以毫歐表示ESR。最經常用作準則的標準是EIA RS483和MIL-C-55681。在30 MHz和1 GHz之間的各種頻率下執行測量。因此,有必要在您的特定設計頻率下考慮ESR值。例如,如果您正在設計用于900 MHz的無線應用,并且ESR指定為150 MHz,則可以通過將150 MHz的指定ESR乘以√900/150來計算900 MHz的ESR。這種關系在RF上表現良好,并解釋了“皮膚效應”。ESR是電容器的主要損耗元件,用于確定功率損耗,即:P =I2* ESR。
品質因數(Q)是品質因數,是電容器在電介質中存儲能量的能力的度量。由于Q = Xc / ESR,因此很明顯,低ESR會產生高Q。與ESR一樣,必須在設計頻率下指定或計算Q。
耗散因數(DF)也稱為損耗角正切,是Q的倒數,即DF = 1 / Q。使用理想的電容器,電流可使電壓超前90度。然而,實際的電容器將具有稱為損耗角的小角度。損耗角的切線等于耗散因數,它表示電容器中總無功功率的哪一部分將作為熱量而損耗,即耗散損耗。
例子:損失角= 3度;
因此DF =棕褐色3 = 0.05或5%。
在上面的示例中,耗散因子為0.05或5%。這意味著電容器中總功率的5%由于熱量而損失。請參考圖1。
為無線應用選擇射頻芯片電容器
寄生行為無線設計應用中的另一個主要問題是電抗元件的寄生行為。電容器可以用等效電路元件建模,該等效電路元件考慮了寄生效應。圖2顯示了集總元件模型,并且對于這些應用中的片式電容器有效。使用該模型可以幫助設計人員確定諸如串聯諧振頻率(Fsr),等效串聯電感(ESL)和傳遞函數特性之類的特性。
為無線應用選擇RF芯片電容器
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