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如何選擇合適的電容器及射頻產(chǎn)品中的設(shè)計

2021-04-17 11:11:48

隨著當今無線技術(shù)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(chǎn)品設(shè)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(shè)計標準
ATC陶瓷貼片電容器最常用的設(shè)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(zhì)隔開的電極。兩者均按照以下設(shè)計標準構(gòu)造:
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(nèi)容:
表現(xiàn)
理想的電容器將其所有能量存儲在電介質(zhì)中,即1 /2CV2。但是,可實現(xiàn)的電容器將始終表現(xiàn)出一定的串聯(lián)電阻,必須加以考慮。稱為等效串聯(lián)電阻(ESR)的串聯(lián)電阻始終是RF電路設(shè)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?shù)目刂?,以確保獲得最佳的ESR性能。在從Hz到KHz的低頻區(qū)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(shù)制造商通常在特定頻率下以毫歐表示ESR。最經(jīng)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(zhí)行測量。因此,有必要在您的特定設(shè)計頻率下考慮ESR值。例如,如果您正在設(shè)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(guān)系在RF上表現(xiàn)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(zhì)因數(shù)(Q)是品質(zhì)因數(shù),是電容器在電介質(zhì)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(chǎn)生高Q。與ESR一樣,必須在設(shè)計頻率下指定或計算Q。
耗散因數(shù)(DF)也稱為損耗角正切,是Q的倒數(shù),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(shù),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(shè)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(shè)計人員確定諸如串聯(lián)諧振頻率(Fsr),等效串聯(lián)電感(ESL)和傳遞函數(shù)特性之類的特性。

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