La continua evoluzione della microelettronica tende a sottovalutare l’importanza dei componenti passivi, in particolare dei condensatori ceramici. Tuttavia, condensatori, resistori e induttori svolgono un ruolo fondamentale in tutti i sistemi elettronici ed hanno un impatto significativo sulle dimensioni e sui costi complessivi dei prodotti finiti.

La serie SV di Knowles Precision Devices permette ai nuovi condensatori ceramici di ridurre la dimensione della footprint grazie ai condensatori elettrolitici. I condensatori ceramici resistono a tensioni molto elevate grazie ai materiali ceramici utilizzati per l’isolamento. La serie mira a soddisfare i  requisiti di filtraggio dell’alimentazione nonché gli standard di qualità e durata. Knowles Precision Devices (KPD), una divisione di Knowles Corporation, è orientata alla produzione di un’ampia varietà di condensatori altamente ingegnerizzati e componenti da microonde a onde millimetriche (mmWave) per l’uso in applicazioni critiche in ambito militare e medico oltre che nei veicoli elettrici e nel 5G.

Induttanza e resistenza-serie equivalente di un condensatore

Il circuito equivalente di un condensatore è composto da capacità induttanza serie equivalente o ESL (la somma degli elementi induttivi, compresi i terminali), un percorso CC ad alta resistenza (Rp) in parallelo alla capacità e la resistenza serie equivalente o ESR (gli effetti resistivi posti in serie alla capacità, combinati in un unico elemento). ESR ed ESL hanno l’effetto di aumentare l’impedenza del condensatore all’aumentare della frequenza dipendentemente dalla struttura del condensatore. Il valore ESR varia con la frequenza, la temperatura e l’età del componente. La necessità di ridurre la resistenza serie equivalente dei condensatori deriva principalmente dalla riduzione delle tensioni di alimentazione dei microprocessori. La necessità di diminuire i valori di induttanza equivalenti serie è correlata all’aumento delle frequenze di clock. La riduzione dell’ESL è perseguita principalmente a livello di architettura del dispositivo.

“Riducendo al minimo le perdite, i condensatori a bassa ESR hanno il vantaggio di rendere l’alimentatore più stabile ed efficiente e allo stesso tempo abbassare la tensione di ripple in uscita”, ha affermato Dan Callen, product manager di Knowles Precision Devices. “Nelle applicazioni ad alta corrente, l’ESR crea calore e può portare al degrado e una durata ridotta del condensatore”. “Inoltre, l’ESL contribuisce al flusso di correnti parassite e genera interferenze elettromagnetiche (EMI), che creano ulteriori malfunzionamenti nelle applicazioni ad alta frequenza”, ha affermato Callen. I nuovi condensatori della serie SV hanno lo scopo di aumentare le prestazioni di filtraggio negli alimentatori. “La serie SV è testata al 100% per la resistenza dielettrica, la resistenza di isolamento, la capacità ed il fattore di dissipazione”, ha affermato Callen.

Serie SV di Knowles Precision Devices 

La serie di condensatori SV offre una resistenza di isolamento minima a 25 ° C di 500 mega-ohm/micro-farad ed un fattore di dissipazione massima a 25 ° C del 5% a 1,0 ± 0,2 VRMS a 120 Hz. La serie SV è adatta per gli stadi di ingresso e uscita di alimentatori a commutazione e convertitori CC- CC. Il dielettrico X7R offre un elevato rapporto capacità/volume, fornendo bassa resistenza (ESR) e induttanza equivalente (ESL) serie, che conferisce ai gruppi la capacità di gestire elevate correnti di ripple ad alte frequenze.

Serie SV di Knowles Precision Devices

L’elevata complessità dei sistemi porta ad una struttura di power management sempre più complessa, e quindi ad un importante utilizzo di componenti passivi che devono stare al passo con l’evoluzione dell’elettronica. L’aspetto più evidente riguarda la miniaturizzazione ma anche la gestione delle correnti in gioco caratterizzate da valori relativamente alti e variazioni estremamente brusche. Un condensatore dovrebbe avere solo una reattanza capacitiva, mentre in realtà ha anche una resistenza e una reattanza induttiva. Allo stesso modo, i resistori reali sono influenzati da un certo valore di reattanza induttiva e anche gli induttori hanno una resistenza e reattanza capacitiva. Per tenere il passo con i progressi della microelettronica, le impedenze parassite devono essere ridotte il più possibile.

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https://www.eetimes.eu/vertically-stacked-ceramic-capacitors-for-power-supply-filtering/