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滤波电容在嵌入式应用中的选择

滤波电容在嵌入式应用中的选择 2011年12月04日 来源： 引言为微处理器系统中的能量存储/传输处理选择体去耦电容是一件复杂的事情，由于强调产品的物理尺寸，处理器制造商一般只规定满足器件能量转换要求所需要的电容量，而不考虑为适合的电容排列留置的可用空间。嵌入式单板计算机中所用的处理器还要求更高的电容充放电性能，从而要求一个低的时间常数。 随着电容制造向更小型化封装应用的继续推进，一种高电容量、低ESR及低电压应用的理想方案是3-D多阳极涂层（conformal coated）片式电容。 高电容量和低ESR技术 有多种技术已可实现单位体积电容量的优化。例如，涂层片式钽电容技术，该技术去除了常规模压固体钽电容的引线框结构，同时这种类似于半导体特殊封装的技术大大降低平均尺寸。 Vishay已经开发了涂层钽片式技术，用于满足NASA要求的电容使用。这些产品远远超过了常规模压表面安装钽电容(SMD)的容积效率。不过设计师们还需要使ESR最小化，而这一要求刺激了多种候选方案。 Polymer铝电容Polymer铝电容具有非常低的ESR，在10 m 或更小的范围，它填充了高电容量多层陶瓷电容(MLCC)和钽聚合物电容之间的应用空间。不过，尽管它们满足了滤波应用中所需的ESR要求，但它们的容积效率通常要比钽技术小很多。在组装空间十分珍贵的应用中，这种技术必须让位于其它技术如钽式技术等。 固体钽电容 固体钽电容有标准和低ESR两种类型。两种类型均采用通常的引线框结构制作。固体钽低ESR类型所具有的ESR值100 KHz 时在100 m 范围。由于ESR值取决于阳极的外表面，因此较大的外形尺寸一般都拥有较低的ESR值。固体钽电容方面大量的粉末研制工作产生了新的更低水平的ESR值。另外浪涌电压方面也得到改进使固体钽技术功能更强大。 Polymer钽电容 Polymer钽电容运用了新式高导电性的聚合物。高导电性聚合物用于阴极而非二氧化锰。聚合物阴极在导电率上的改善带来更低的阻抗和更低的ESR。低阻抗还带来优异的高频滤波响应。Polymer钽电容技术拥有最低的ESR，大大低于相近尺寸的常规固体钽电容。事实上，引线框结构主要制约给定外形尺寸下可用电容量。 多阳极钽电容 现今，高容积和低ESR的双重要求正在由一种3-D的封装方式来解决，它是一种多阳极钽电容，该结构去除了常规的引线框。此结构在小型化SMD封装下取得了高电容量，并可以与常规模压钽器件引脚兼容。重要的是，该技术取得了非常低而稳定的ESR。 多阳极电容的主要电性能、机械参数包括： 高电容：一般>1000 F ； 工作温度范围内非常低而稳定的ESR ； 低电感 ； 宽的额定电压范围：4V、6.3V及10V ； 低DCL 14 A ； 输出滤波电容= 3900 F/4V, ESR< 3 m 调查该新封装技术的效果，对前面描述的电容技术进行了评估，以确定作为一种PC/104SBC用整体输出滤波电容在板布局、元件高度、电气性能方面的最佳技术。不过，由于现有铝电解电容超出了4.0mm (0.16”)的最大高度，因此被排除在外。 通观各电容技术以确定印刷电路板(PCB)上最小总引脚、具有最低的ESR，同时满足高度限定的实现方案。下面整理了一个包含Vishay所有技术选项的综合表。 虽然Polymer钽电容具有很好的ESR，但总体电容值需求要求更多的单个贴装电容。为取得必需的体电容量，需要18个255D 系列的330 F，占用板空间总量为558 mm2 (0.88 inch2)。这大大高于4个Vishay 597D多阳极钽电容构成的排列。 (end)

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