電容器在數(shù)字家電中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2019-07-13 17:20:21來(lái)源:
中國(guó)數(shù)字家電元器件技術(shù)研討會(huì)暨展覽會(huì)精彩回顧聚焦數(shù)宇家電的創(chuàng)新輯覺數(shù)字家電的魅力更大,從軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用場(chǎng)合上會(huì)受到很大的限制。而應(yīng)用Vishay為實(shí)現(xiàn)JxDA遙控的產(chǎn)品,就不需要擔(dān)心這樣問題。Vishay已把完成遙控功能的方案設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)封裝的IrDAmodule中,同時(shí)針對(duì)EMI的考慮,Vishay己在設(shè)計(jì)中給予很好地解決,并且所有的產(chǎn)品都做到了PIN-TO-PIN設(shè)計(jì),這對(duì)于工程師的后續(xù)開發(fā)有很多好處。
V1Shay的IrDA技術(shù)可以支持低電壓的應(yīng)用,并且外型很小,己與國(guó)內(nèi)的幾個(gè)手機(jī)設(shè)計(jì)廠商合作,不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的手機(jī)中,當(dāng)然也包括國(guó)外的大廠商。由于M3A的傳輸速度快,體積小,因此M3A比較流行的應(yīng)用是在筆記本電腦。全球比較大的十家筆記本電腦廠家的產(chǎn)品,有70%用Vishay的IrDA.電容器在數(shù)字家電中的應(yīng)用威世科技公司電容部門高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師MichaelHuang -與拷'丨。
Vishay在世界上一共有60家工廠,超過2萬(wàn)名雇員,是全世界電阻、電容、電感比較大的供應(yīng)商之一。Vishay還生產(chǎn)二極管、三極管器件,以及電源管理1C器件等?,F(xiàn)在很多元器件都需要貼片,如手機(jī),筆記本電腦等都采用貼片元器件。耐壓有4-20多伏,甚至超過2千多伏,主要用于濾波、DC/DC轉(zhuǎn)換、音頻耦合等,工作溫度根據(jù)不同的環(huán)境要求,如-40*C-70*C.現(xiàn)在產(chǎn)品對(duì)尺寸提出了越來(lái)越高的要求,Vishay的貼片陶瓷電容器、鉭電容器產(chǎn)品都有標(biāo)準(zhǔn)尺寸,如0402、0603、0805、ACASE、BCASE等。因?yàn)樵絹?lái)越多的產(chǎn)品上面用到貼片電容器。貼片陶瓷電容器可以在很小的尺寸里面提供相對(duì)更多的容量。為了解決客戶對(duì)小體積大容量的要求,如Y5V,X7R材料的貼片陶瓷電容器比較大容量可以做到6.3VHVF.建議電容量lOpF以下,選用貼片陶瓷電容器。尺寸0603貼片陶瓷電容器,容量比較大到2.2此比較適合客戶使用。
讓我們先了解一下貼片陶瓷電容器的內(nèi)部的結(jié)構(gòu),它是有多層單片瓷片疊加而成,面積越大電容量越大,所以能在小的體積里提供相對(duì)比較大的容量。電極一開始用銀這種稀有金屬來(lái)做,為了降低成本,現(xiàn)在X7R系列產(chǎn)品的電極采用銀和鎳來(lái)做。工藝上,把陶瓷粉經(jīng)過壓平以后,涂上一個(gè)電極,通過壓力把它壓成——大片以后,做成一個(gè)單個(gè)的陶器電容器,有很多不同層疊加,但疊加的層數(shù)越多,受溫度的影響就越敏感。生產(chǎn)制造過程不一樣,有濕層疊加和干層疊加。干層疊加相對(duì)可靠性沒有濕層高,但疊加的層數(shù)比干層疊加多很多。因此,建議容量大于lpF的貼片陶瓷電容器,在應(yīng)用時(shí)比較好不要安排在PCB板的邊緣,以減小由于機(jī)械振動(dòng)和溫度因素造成的熱脹冷縮等而產(chǎn)生電容性能的變化對(duì)產(chǎn)品性能的影響。
濕層疊加的電容器非常明顯的優(yōu)點(diǎn)是可靠性非常好。尤其是高電壓上,超過500V以上的。Vishay在德國(guó)有自己的研發(fā)陶瓷粉的研發(fā)中心,設(shè)計(jì)時(shí)把芯片在上部分和下部分陶瓷片的表層留有比較寬的厚度,這樣陶瓷電容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)溫度的沖擊,可以起到緩沖作用,可靠性高很多。貼片陶瓷電容器當(dāng)初設(shè)計(jì)的耐壓小于50V,現(xiàn)在隨著陶瓷粉的工藝不斷往前發(fā)展,貼片陶瓷電容器的耐壓己可滿足500V以上的應(yīng)用。
對(duì)于超過500V以上的應(yīng)用,由于陶瓷粉單片的介質(zhì)結(jié)構(gòu)是很薄的,中間采用上述結(jié)構(gòu)的話,就是在1000V工作,也可以起到分散的作用,因此,在篼壓應(yīng)用方面有很大的優(yōu)勢(shì)。陶瓷電容器在手機(jī)上應(yīng)用的時(shí)候,電容器的容量一般從幾pF到10壚左右。由于陶瓷電容器有共振的現(xiàn)象,當(dāng)容量比較大,由于陶瓷電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),疊加的層數(shù)很多,可能是200層,這樣,本身共振的概率很高。因此,在手機(jī)或音頻處理應(yīng)用時(shí),容量超過10|iF,建議客戶采用鉭電容。而在小于10MF應(yīng)用時(shí)陶瓷電容器在性能價(jià)格比上就有很大的優(yōu)勢(shì)。
下面介紹鉭電容,鉭電容內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是經(jīng)過壓結(jié)的鉭粉芯組,整個(gè)芯組通過化學(xué)反應(yīng)在鉭粉表面形成氧化鉭,即鉭電容的介質(zhì),就象我們知道陶瓷電容器的介質(zhì)是陶瓷粉一樣,鉭電容負(fù)極是氧化鉭表面沉淀二氧化錳;在二氧化錳的表面涂敷金屬銀,作為電極引出,另外可以對(duì)鉭起到保護(hù)作用。因?yàn)楝F(xiàn)在鉭電容也是一個(gè)貼片的產(chǎn)品,在手機(jī)筆記本電腦里面有廣泛應(yīng)用,并對(duì)產(chǎn)品本身的尺寸要求也是越來(lái)越高,也即在較小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大的容量,鉭電容的材料是鉭粉,鉭粉材料的細(xì)度,即鉭粉的有效表面積是擴(kuò)大容量的關(guān)鍵。Vishay可以作相對(duì)比較大的容量。
當(dāng)然作為介質(zhì)的氧化鉭同樣受到介電常數(shù)、電壓強(qiáng)度以及厚度的影響?,F(xiàn)在鉭電容也可以做到0805的尺寸,即PCase.0805的鉭電容在應(yīng)用方面和貼片陶瓷應(yīng)用有很多疊加,這時(shí)候,在應(yīng)用上既可以選鉭電容,也可以選陶瓷電容器。隨著容量增大以后,鉭電容,體積也會(huì)變大。如ACase即1206,BCaseS卩3.5毫米x2.8毫米,這時(shí)容量也可達(dá)6.8|iF以上。下面介紹模壓式鉭電容。模壓式是幾乎世界上比較大的一些鉭電容生產(chǎn)的供應(yīng)商都采用的方式。鉭電容內(nèi)部是鉭芯,鉭芯決定了鉭電容的全部電氣性能,用純鉭線作為電極引出,外壓塑料盒作為封裝,塑料封裝占鉭電容體積的將近1/3.鉭電容容量要做大,鉭芯也要做大,當(dāng)然尺寸也會(huì)大,尺寸有p、A、B、C、D、ECastVishay除了這個(gè)模壓式的鉭電容以外,還有涂層式封裝,專門針對(duì)手機(jī)和筆記本電腦的應(yīng)用。封裝方式在鉭芯外面涂上環(huán)氧,好處是沒有了塑料封裝所占的1/3的體積,這樣在同樣的外形體積內(nèi),由鉭芯填充了1/3的體積,容量就能做大。
模壓式鉭電容ACaes可做到33pF,而涂層式封裝ACaes鉭電容容量可達(dá)68|aF,另外,沒有塑料的封裝,尺寸設(shè)計(jì)就比較靈活,可以聚焦數(shù)字家電的創(chuàng)新感覺數(shù)字家電的魅力r…中~字涂,兀運(yùn)件技術(shù)命討。會(huì)磨,農(nóng)精,固減根據(jù)客戶的需求做薄。目前可以做到0.9毫米。在手機(jī)里面,其他器件如MOS管等類似芯片已經(jīng)做得很薄,如果鉭電容很厚,就會(huì)影響手機(jī)外殼的封裝;由于涂層式封裝鉭電容外形設(shè)計(jì)的靈活性,Vishay可以在0.9毫米的厚度上,比較大可以做到3300|iF/6.3V.經(jīng)比較,涂層式封裝比模壓式封裝,有效體積明顯要大。但由于涂層式外面是含氧封裝的,特別是在小體積即0805尺寸,外形呈圓形,對(duì)于貼片以及我們自己在生產(chǎn)的過程中,都會(huì)帶來(lái)很多困難。但由于手機(jī)等產(chǎn)品對(duì)體積的要求非常高,我們針對(duì)小體積0805尺寸,專門開發(fā)一種包裝的方式,也是模壓式的。
這種模壓式包裝,去除了電極引線框,直接在鉭線通過錫引出點(diǎn)作為電極,是專門針對(duì)0805尺寸的,比較大做到33|jF,內(nèi)部有效的鉭芯的體積將近90%,這種封裝方式在0805尺寸比較有優(yōu)勢(shì)。鉭電容是比較特殊的,輸入電壓和輸出電壓都會(huì)受到限制,鉭電容不能用到滿負(fù)荷電壓,如標(biāo)稱電壓6.3V,只能用到4.3V,而其他電容標(biāo)稱電壓6.3V,就能能用到6.3V.還有,鉭電容是容量比較穩(wěn)定的產(chǎn)品,在電壓和溫度變化時(shí)其電容量非常穩(wěn)定。
貼片陶瓷電容器還有NPO介質(zhì)材料,是容量相對(duì)比較穩(wěn)定的產(chǎn)品,可達(dá)幾個(gè)ppm,但這種產(chǎn)品的容量做不大。當(dāng)你對(duì)容量要求不高的,但對(duì)容量穩(wěn)定性要求很高情況下,選用這些產(chǎn)品。
DVD+RW刻錄機(jī)準(zhǔn)生產(chǎn)系統(tǒng)解決方案飛利浦公司中國(guó)地區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)張富來(lái)DVD刻錄機(jī)市場(chǎng)正在迅猛增長(zhǎng),2003年的復(fù)合平均增長(zhǎng)率超過120%,估計(jì)總的市場(chǎng)規(guī)模超過400萬(wàn)臺(tái),2004年整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模會(huì)超過1千萬(wàn)臺(tái)。隨著刻錄機(jī)價(jià)格迅速下降,整個(gè)生產(chǎn)量也會(huì)得到很大的提升。
而DVD播放機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)基本接近飽和,以后會(huì)逐步下降,取而代之的將是DVD刻錄機(jī)的產(chǎn)品。DVD市場(chǎng)還張富來(lái)先生有一個(gè)分支產(chǎn)品,就是DVD刻錄機(jī)與DVD家庭影院的結(jié)合:HomeTheaterinBox(HTIB)產(chǎn)品?!癏omeTheaterin Box*就是把DVD刻錄機(jī)和家庭的功放部分連接一起,構(gòu)成的一個(gè)市場(chǎng)。這個(gè)市場(chǎng)目前很小,2003年的市場(chǎng)估計(jì)只有30萬(wàn)臺(tái),2004年可能80萬(wàn)臺(tái),以后的增長(zhǎng)會(huì)很快。因而總體上,DVD刻錄機(jī)市場(chǎng)非常看好。
PNX71xx產(chǎn)品是飛利浦半導(dǎo)體的第一代DVD刻錄機(jī)單片方案,但它是飛利浦第三代DVD刻錄機(jī)解決方案,原來(lái)采用兩片的方案。PNX71xx將MEPG2的編碼和解碼合在一起。它采用0.18微米的半導(dǎo)體工藝。飛利浦馬上將宣布推出PNX72XX系列芯片J亥芯片在PNX71xx1S礎(chǔ)上增加了逐行掃描,采用了新的單一存儲(chǔ)器架構(gòu),生產(chǎn)工藝也從0.18微米提升到0.12微米,芯片的體積非常小飛利浦汁劃把一些數(shù)碼的輸入,包括1394的鏈路層,還有解碼部分,全部放在一起,而且采用共享內(nèi)存架構(gòu),比較后作成一個(gè)純粹的DVD刻錄機(jī)單片方案。飛利浦是一家真正從頭到尾都有解決方案的供應(yīng)商,包括光頭等,因而集成這樣一個(gè)單片應(yīng)該有很大的優(yōu)勢(shì)。
PNX7100S飛利浦半導(dǎo)體己經(jīng)在大規(guī)模生產(chǎn)的單片解決方案。它的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:第一,單一的平臺(tái)可以支持不同系列的產(chǎn)品,它可以做成DVD刻錄機(jī),也可以做成硬盤錄像機(jī)。另外,飛利浦已經(jīng)有一個(gè)實(shí)用的DVD+RW的軟件庫(kù),完全兼容DVD+R和DVD+RW標(biāo)準(zhǔn)。另外飛利浦擁有實(shí)施制作DVD的中間件和中間軟件。DVD+RW是一個(gè)新興的標(biāo)準(zhǔn),它的復(fù)雜度很高,覆蓋模擬電視和DVD技術(shù),所以里面的軟件應(yīng)用很重要。PNX7100應(yīng)用的是飛利浦的Nexperia平臺(tái),內(nèi)置一個(gè)MIPS處理器,還有6個(gè)顯示層,有兩個(gè)獨(dú)立的視頻通道,原則上完全可以做成一個(gè)DIP的應(yīng)用。該芯片還有高質(zhì)量的DV轉(zhuǎn)錄功能。
飛利浦半導(dǎo)體推出的DVD+RW準(zhǔn)生產(chǎn)方案內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,并且可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。如果客戶需要的話,馬上可以就進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)。PNX7丨00有一系列產(chǎn)品,根據(jù)不同市場(chǎng)需要,飛利浦可以提供不同的1C.如果需要1C產(chǎn)品帶有DVD轉(zhuǎn)錄功能,飛利浦半導(dǎo)休有PNX71()3/7102.如果不要求DV轉(zhuǎn)錄功能,飛利浦半導(dǎo)體有PNX7105/7104.飛利浦正在對(duì)該系列準(zhǔn)生產(chǎn)方案進(jìn)行改進(jìn)。現(xiàn)在的準(zhǔn)生產(chǎn)方案里面,第一批應(yīng)用的時(shí)候,利用AV2,芯片是用PNX71xx來(lái)做。飛利浦接下來(lái)將推動(dòng)AV3,使用新推出的PNX7200系列KV可以做相對(duì)低成本、性能高的產(chǎn)品。在用戶界面方面,目前客戶可以改動(dòng)的不是太多,但未來(lái)用戶可以使用用戶界面工具(U1T)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)做客戶化的工作。目前采用PNX7100的代碼為*RW001*一個(gè)方案,目前己經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)了。飛利浦正在對(duì)校擬板和數(shù)字板進(jìn)行改進(jìn)。接下來(lái)飛利浦半導(dǎo)體將向中國(guó)OEM廠商推出PNX7200系列。飛利浦還會(huì)推出采用PNX7200并重新設(shè)計(jì)的模擬板,使整個(gè)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。RW001設(shè)計(jì)有很好的兼容性。在一個(gè)產(chǎn)品推出來(lái)后,如果它的兼容性比較差,專業(yè)的用戶知道是兼容性的問題,而非專業(yè)的用戶會(huì)認(rèn)為廠商的機(jī)器有毛病,導(dǎo)致退貨。飛利浦在這方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn),目前這已經(jīng)是第三代產(chǎn)品了,此前有第一、第二代,主要的客戶是飛利浦消費(fèi)電子部門,因而這一方案已經(jīng)有多年的經(jīng)驗(yàn),生產(chǎn)總量已經(jīng)超過100萬(wàn)臺(tái)。飛利浦根據(jù)客戶的反饋不斷對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)。另外在制定DVD+RW標(biāo)準(zhǔn)時(shí),飛利浦考慮了與市場(chǎng)上所有的DVD格式和DVDROM的兼容性。因而飛利浦的解決方案有很好的兼容性能。另外DVD+RW刻錄機(jī)重要的特點(diǎn)是可靠性。在錄制節(jié)目的過程中出現(xiàn)中斷是非常糟糕的事情。DVD刻錄機(jī)跟DVD播放機(jī)來(lái)比,在技術(shù)方面上了一個(gè)新的臺(tái)階,技術(shù)比較復(fù)雜。DVD刻錄機(jī)在市場(chǎng)的退貨率也比較高,這是一個(gè)潛在的危險(xiǎn)。克服世界電子元器件2WW./