المكثفات هي مكونات سلبية أساسية لتصميم أي دائرة كهربائية. ولكن هناك العديد من الخيارات للاختيار من بينها مع مجموعة واسعة من المواصفات التي قد يكون من الصعب تحديد المكثف الذي قد يكون الأنسب لتطبيقك. أحد القرارات المبكرة التي يجب على مصممي الدوائر اتخاذها هو تحديد ما إذا كان المكثف أحادي الطبقة (SLC) أو المكثف الخزفي متعدد الطبقات (MLCC) هو المناسب لاحتياجات تطبيقاتهم.

على مستوى عالٍ ، تبدو هذه الأنواع من المكثفات متشابهة حيث يمكن استخدام كل من SLCs و MLCCs لشحن وتخزين أو تصفية أو تجاوز الوظائف في الدائرة. لتحديد أيهما هو الأنسب لتطبيقك ، دعنا أولاً نلقي نظرة على الهيكل الأساسي لكل نوع مكثف. SLCs هي أكثر أنواع المكثفات الأساسية المتاحة لأن هذه المكثفات تتكون من طبقة واحدة من مادة عازلة ، أو طبقة عازلة ، محصورة بين قطب موجب وسالب.

يستخدم MLCC المبدأ الأساسي لتصميم هذا المكثف لبناء طبقات متعددة في نفس المكثف ، مما ينتج عنه مكثف واحد يوفر مستوى سعة يعادل استخدام عدة SLCs متصلة بالتوازي. هذا التصميم متعدد الطبقات بسماكة (أطول) قليلاً من SLC ولكنه يقلل من البصمة الإجمالية اللازمة للمكثف لتحقيق سعة أعلى - وهو مصدر قلق بالغ للعديد من تطبيقات الترددات اللاسلكية والميكروويف اليوم حيث يقود الحجم والوزن والطاقة (SWaP) العديد من قرارات التصميم. يوضح الشكل 1 بناء SLC مقابل MLCC.

الشكل 1. يوضح الرسم التوضيحي الموجود على اليسار كيفية بناء SLC بينما يوضح الرسم التوضيحي الموجود على اليمين الطبقات العديدة لـ MLCC.

عندما تكون SLC هي الأفضل

تم تصميم SLC خصيصًا للاستخدام في تطبيقات الميكروويف والترددات اللاسلكية. هذا لأن تردد الرنين الذاتي المتأصل (SRF) ، وهو النقطة التي سيظهر فيها المكثف أقل قدر من الممانعة ، من SLC هو الأعلى من أي مكثف ثابت مقطوع منفصل. المكثفات ذات SRF العالي لها مقاومة سلسلة مكافئة منخفضة (ESR) ، وهي المقاومة الداخلية في المكثف التي تظهر في سلسلة مع سعة الجهاز.

هذا مهم لأنه ، بشكل عام ، تزداد ESR مع زيادة التردد ، لذلك من الضروري استخدام مكثف يحتوي على ESR منخفض بطبيعته. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتكوين SLCs بشكل موحد ، فإن عدد الأجزاء الميكانيكية في SLC محدود ، مما يساهم أيضًا في انخفاض قيمة ESR.

أحد العوائق المحتملة لـ SLCs هو أنه نظرًا لأنها مجرد طبقة واحدة من المواد ، فإن السعة تعتمد بشكل كبير على ثابت العزل الكهربائي للعزل المستخدم ، مما يحد من السعة التي يمكن تحقيقها. لذلك ، تعتبر SLCs مثالية بشكل أساسي لتطبيقات الترددات العالية والسعة المنخفضة. نحن الشركة الرائدة في تزويد سوق مرشح LC بمكثفات الألواح المتوازية ذات القيمة المخصصة.

عندما تكون MLCC هي الأفضل

بشكل عام ، يمكن استخدام MLCC في مجموعة متنوعة من التطبيقات نظرًا لأن هذه المكثفات لها نطاق سعة أعلى بكثير من نطاق SLCs. هذا ممكن لأن MLCCs مصنوعة من طبقات متعددة من العوازل والموصلات. بالإضافة إلى توفير سعة أعلى ، يعني هذا التصميم أنه يمكن استخدام MLCCs لتطبيقات الجهد العالي ، حتى 12 كيلو فولت لبعض تصميماتنا. ومع ذلك ، نظرًا لاستخدام طبقات متعددة من الأقطاب الكهربائية والعزل الكهربائي ، عادةً ما تكون ESR الخاصة بـ MLCC أعلى بكثير من تلك الموجودة في SLC. نتيجة لذلك ، يمكن لـ MLCC ، حتى تلك المصنوعة من عوازل كهربائية عالية Q (خسارة منخفضة للغاية) من الفئة 1 ، التعامل مع ترددات تصل إلى 30 جيجاهرتز فقط بسبب قيم ESR العالية بالنسبة إلى SLCs ، بينما يمكن لـ SLCs التعامل مع ترددات تصل إلى 100 جيجاهرتز.

عندما يتعلق الأمر بتطبيقات الترددات اللاسلكية والميكروويف ، فإن MLCCs مثالية للتطبيقات التي تتطلب مستويات قدرة أعلى وجهد تشغيل أعلى. ومع ذلك ، عند النظر إلى التطبيقات خارج صناعة الترددات اللاسلكية والميكروويف ، يمكن استخدام MLCCs ، وخاصة تلك التي تستفيد من مجموعة متنوعة من ابتكارات MLCC ، لبعض التطبيقات الأكثر تطلبًا في العالم ، بما في ذلك الأجهزة الطبية المزروعة والمركبات الكهربائية والموثوقية العالية أجهزة التفجير.

كما هو موضح في هذا المنشور ، فإن حالات استخدامات SLC و MLCCs ليست قابلة للتبديل لأن كل نوع مكثف يتعامل مع المتغيرات مثل الجهد والتردد والسعة بشكل مختلف. بشكل عام ، تعد SLC مناسبة تمامًا لتطبيقات الترددات اللاسلكية عالية التردد والجهد المنخفض وتطبيقات الميكروويف ، بينما يمكن استخدام MLCCs لجميع أنواع التطبيقات ذات السعة العالية والجهد العالي ضمن نطاق تردد محدود للغاية.

المصدر: نولز