Gli MLCC C0G sono un'opzione salvaspazio rispetto ai condensatori a film

I condensatori a film sono rinomati per la loro stabilità, le basse perdite e gli effetti piezoelettrici trascurabili, soprattutto nelle applicazioni analogiche ad alta frequenza e alta precisione. Tuttavia, i condensatori ceramici multistrato (MLCC) ad alta tensione possono ora eguagliare o surclassare i condensatori a film in aspetti importanti come la stabilità termica, la risposta in frequenza e la gestione della tensione. Grazie a contenitori a montaggio superficiale molto più piccoli, gli MLCC sono una scelta sempre più ovvia per molte applicazioni moderne in cui il risparmio di spazio è un aspetto di progettazione cruciale.

Gli MLCC realizzati secondo lo standard IEC C0G con dielettrici di Classe 1 stanno invadendo le applicazioni in cui tradizionalmente si usavano i condensatori a film, soprattutto dove prevalgono considerazioni sulle dimensioni e sulla precisione nei circuiti risonanti o nell'elettronica automotive. C0G indica un dielettrico ceramico con un coefficiente di temperatura di 0 ± 30 ppm/°C da -55 °C a +125 °C ed è funzionalmente equivalente allo standard Negative-Positive-Zero (NP0) della Electronic Industries Alliance.

Kyocera AVX offre gli MLCC C0G come opzione interessante per progetti che richiedono una capacità estremamente stabile con variazioni minime nell'intervallo di temperatura, tensione e tempo. Sono adatti per circuiti in cui è fondamentale la prevedibilità dei componenti, come la temporizzazione, il filtraggio, l'adattamento di impedenza o le sezioni risonanti dei progetti RF.

Vantaggi degli MLCC rispetto al film

I condensatori che utilizzano come dielettrico i film plastici o polimerici offrono eccellenti valori di tensione, basse perdite e una capacità molto stabile nell'intervallo di temperatura, ma in genere sono fisicamente più grandi e pesanti degli MLCC C0G equivalenti.

La domanda di MLCC C0G è in forte aumento per soddisfare le esigenze di smartphone, tablet, laptop e dispositivi indossabili, nonché di veicoli elettrici (EV), sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) e infotainment. Altri mercati importanti per questi componenti sono il settore aerospaziale e della difesa, le telecomunicazioni e l'elettronica industriale, dove la stabilità della capacità è fondamentale per il controllo e la misurazione di precisione.

I moderni MLCC C0G ad alta tensione offrono caratteristiche di temperatura altamente stabili, con variazioni di capacità minime in un ampio intervallo di temperatura e sono molto più stabili degli MLCC di Classe 2 (es., X7R) e paragonabili se non superiori a molti condensatori a film (Figura 1).

Figura 1: La capacità C0G è molto più stabile in tutti gli intervalli di temperatura rispetto ad altri dielettrici. (Immagine per gentile concessione di Kyocera AVX)

Gli MLCC C0G offrono una resistenza equivalente in serie (ESR) e un'induttanza equivalente in serie (ESI) estremamente basse, con un impatto positivo su efficienza, dissipazione del calore, rumore e stabilità nell'elettronica di potenza, nei circuiti RF e nei moderni sistemi digitali ad alta velocità. Garantiscono inoltre una maggiore efficienza, misurata in base ai fattori di alta qualità (Q).

Gli MLCC C0G sono preferiti laddove precisione e affidabilità sono essenziali e mantengono prestazioni elettriche costanti nel tempo e sotto stress ambientali quali fluttuazioni di temperatura, umidità e polarizzazione di tensione.

Kyocera colma il divario

In alcune applicazioni, rapidi picchi di alta corrente generano molto calore e questo tende ad ammorbidire e fondere i dielettrici del condensatore a film. Ciò, a sua volta, riduce la capacità del condensatore di dissipare il calore tramite radiazione infrarossa e accelera il guasto termico.

Kyocera e altri produttori hanno colmato il divario prestazionale con i condensatori a film ma li hanno superati per dimensioni, potenziale di integrazione e affidabilità in condizioni di assemblaggio automatizzato.

Gli MLCC C0G di Kyocera possono ora sostituire i condensatori a film in molti progetti in cui ingombro, peso e assemblaggio automatizzato sono prioritari, come nei convertitori c.c./c.c., nei caricatori di bordo (OBC) e nelle catene di segnali di precisione nell'elettronica automotive o industriale. Grazie alla disponibilità di valori nominali di alta tensione e all'affidabilità di grado automotive (AEC-Q200), gli MLCC C0G sono un'alternativa interessante e offrono una maggiore capacità e tensione in progetti più piccoli, più robusti e scalabili.

In passato, i progettisti potevano scegliere i condensatori a film per convertitori c.c./c.c. e OBC per via delle eccellenti capacità di alta tensione, delle basse perdite e delle robuste proprietà autorigeneranti. Gli MLCC C0G di Kyocera possono sostituire i condensatori a film negli OBC EV grazie a prestazioni elettriche altamente stabili nelle condizioni operative automotive, a dimensioni e peso ridotti per progetti compatti e una maggiore efficienza grazie alle basse perdite.

La ceramica C0G offre uno dei dielettrici per condensatori più stabili mai disponibili, senza le caratteristiche di invecchiamento in un ampio intervallo della temperatura di funzionamento. Ciò li rende particolarmente adatti all'elettronica di potenza dei moderni EV, incentrata su affidabilità, miniaturizzazione e ottimizzazione delle prestazioni.

La serie KAM di MLCC automotive di Kyocera AVX include un'ampia gamma di condensatori che si differenziano per materiale dielettrico, intervallo di capacità elettrica, tensione nominale, dimensioni dell'involucro e altri fattori. Gli MLCC C0G KAM sono preferiti nelle applicazioni automotive che richiedono capacità stabile e basse perdite, come illuminazione a LED, sensori, circuiti audio, GPS, moduli di controllo di sicurezza e touchscreen, ma sono adatti anche per applicazioni non automotive, tra cui sistemi di alimentazione industriali ed energie rinnovabili.

KAM32LCG2J333JU di Kyocera AVX (Figura 2), ad esempio, garantisce una stabilità eccezionale con variazioni minime della capacità nell'intervallo di temperatura, tensione e tempo. Conforme agli standard automotive AEC-Q200, questo MLCC offre una capacità di 0,033 µF con una tensione nominale di 630 V, livelli adatti agli ambienti ad alta tensione tipici dei sistemi EV. Misura 3,2 mm di lunghezza x 2,50 mm di larghezza con un'altezza in sede di 2,80 mm.

Figura 2: Immagine rappresentativa di un MLCC di Kyocera AVX. (Immagine per gentile concessione di Kyocera AVX)

Conclusione

Quando precisione e stabilità sono fondamentali nei progetti analogici, RF o di alimentazione, gli MLCC C0G (NP0) di Kyocera assicurano una variazione di capacità prossima allo zero in un ampio intervallo di temperatura (0 ± 30 ppm/°C) e con polarizzazione c.c. applicata. La continuità prestazionale li rende ideali in ambienti mission-critical, tra cui applicazioni automotive, medicali e industriali.