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如何选择合适的电容器及射频产品中的设计

电子设计 来源:Mouser 作者:Mouser 2021-04-16 15:58 次阅读

随着当今无线技术的进步,人们将更多的精力放在了组件性能上。本文将讨论陶瓷和瓷片电容器,并了解它们在射频产品设计中的行为。它们是绝对需要体积效率,可靠性和RF性能的无线应用的绝佳选择。

设计标准

ATC陶瓷贴片电容器最常用的设计类别是多层(MLC)和单层(SLC)。MLC使用多个或堆叠的电极部分,而SLC包含两个由电介质隔开的电极。两者均按照以下设计标准构造:

  • 陶瓷和瓷电介质
  • 坚固的密封结构
  • 优化的电极图案
  • 电阻电极和终端材料
  • 高介电强度
  • 电极和终端之间的保护性阻挡层(MLC)
  • 可直接表面安装在微带上
  • 在温度和湿度下超稳定
  • Q极高
  • 低耗散损耗

选择合适的电容

选择用于RF无线应用的陶瓷贴片电容器时,建立整体电路性能标准非常重要。然后应将组件与特定的应用程序要求相匹配。该电路元件的典型性能要求购物清单可能包括以下内容:

  • 电容(pF)
  • 宽容 (%)
  • 额定电压(WVDCVRMS)
  • 等效串联电阻(ESR)
  • 温度系数(TC,PPM /°C)
  • 耗散系数(%)
  • 串联谐振频率(Fsr)
  • 并联谐振频率(Fpr)
  • 绝缘电阻(IR)
  • 介电老化效应(每十年小时的百分比)

表现

理想的电容器将其所有能量存储在电介质中,即1 /2CV²。但是,可实现的电容器将始终表现出一定的串联电阻,必须加以考虑。称为等效串联电阻(ESR)的串联电阻始终是RF电路设计中要考虑的最重要因素之一。它主要归因于介电损耗以及电极和端接材料的金属损耗的影响。而且,必须在每个阶段都对制造过程进行适当的控制,以确保获得最佳的ESR性能。在从Hz到KHz的低频区域,ESR的主要贡献是介电损耗。但是,在RF频率下,ESR主要是由于金属损耗(即电极和端子)引起的。

大多数制造商通常在特定频率下以毫欧表示ESR。最经常用作准则的标准是EIA RS483和MIL-C-55681。在30 MHz和1 GHz之间的各种频率下执行测量。因此,有必要在您的特定设计频率下考虑ESR值。例如,如果您正在设计用于900 MHz的无线应用,并且ESR指定为150 MHz,则可以通过将150 MHz的指定ESR乘以√900/150来计算900 MHz的ESR。这种关系在RF上表现良好,并解释了“皮肤效应”。ESR是电容器的主要损耗元件,用于确定功率损耗,即:P =I²* ESR。

品质因数(Q)是品质因数,是电容器在电介质中存储能量的能力的度量。由于Q = Xc / ESR,因此很明显,低ESR会产生高Q。与ESR一样,必须在设计频率下指定或计算Q。

耗散因数(DF)也称为损耗角正切,是Q的倒数,即DF = 1 / Q。使用理想的电容器,电流可使电压超前90度。然而,实际的电容器将具有称为损耗角的小角度。损耗角的切线等于耗散因数,它表示电容器中总无功功率的哪一部分将作为热量而损耗,即耗散损耗。

例子:损失角= 3度;
因此DF =棕褐色3 = 0.05或5%。

在上面的示例中,耗散因子为0.05或5%。这意味着电容器中总功率的5%由于热量而损失。请参考图1。

pIYBAGB5Q2qAUXElAABKaneQztg083.png

为无线应用选择射频芯片电容器

寄生行为无线设计应用中的另一个主要问题是电元件的寄生行为。电容器可以用等效电路元件建模,该等效电路元件考虑了寄生效应。图2显示了集总元件模型,并且对于这些应用中的片式电容器有效。使用该模型可以帮助设计人员确定诸如串联谐振频率(Fsr),等效串联电感(ESL)和传递函数特性之类的特性。

o4YBAGB5Q3WAMlf4AACH_6MoX0I399.png

为无线应用选择RF芯片电容器

编辑:hfy

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