CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
SOMMAIRE
Généralités sur les condensateurs céramique pour alimentation
à découpage haute fréquence
p. 106
Feuilles particulières sur les condensateurs céramique pour alimentation
à découpage haute fréquence
p. 112
SUMMARY
General presentation on ceramic capacitors for high frequency
switching power supplies
p. 106
Ceramic capacitors for high frequency switching power
supplies
p. 112
REPERTOIRE
Modèle
Model
Gamme de capacités
Capacitance range
Gamme de tensions
Voltage range
INDEX
Gamme de tolérances
Tolerances range
Page
Page
REPERTOIRE
Modèle
Model
Gamme de capacités
Capacitance range
Gamme de tensions
Voltage range
INDEX
Gamme de tolérances
Tolerances range
Page
Page
TCP 53
à /
to
TCP 65
0,1 µF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
122
CNC 31 N - P - PL
à /
to
CNC 34 N - P - PL
1,2 µF
à /
to
68 µF
16 V
et /
and
25 V
± 10 %
± 20 %
112
TCV 53
à /
to
TCV 65
0,1 µF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
123
CNC 53 N - P - PL
à /
to
CNC 65 N - P - PL
0,1 µF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
113
TCF 53
à /
to
TCF 65
0,1 µF
à /
to
18 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
124
CNC 80
à /
to
CNC 94
47 nF
à /
to
22 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
114
TCN 83
TCN 86
1 µF
à /
to
100 µF
50 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
125
CNC 80 R - RX
à /
to
CNC 94 R - RX
47 nF
à /
to
100 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
116
TCN 87
2,2 µF
à /
to
100 µF
50 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
125
CNC 80 N - P - PL
à /
to
CNC 94 N - P - PL
47 nF
à /
to
120 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
118
TCP / TCV 80
à /
to
TCP / TCV 87
47 nF
à /
to
120 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
120
104
105
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
CONDENSATEURS CERAMIQUE
DE FORTE VALEUR DE CAPACITE
L’amélioration continuelle des techniques a permis d’accroître la qualité
intrinsèque à chacune des étapes de la fabrication, des condensateurs
céramique multicouches.
L’homogénéité du diélectrique et des électrodes permet le développement
de très grandes surfaces “actives” pour le condensateur, alors que, dans le
même temps, l’amélioration des diélectriques et des techniques de coulage
permet de réduire les épaisseurs diélectriques.
Cette évolution, couplée à l’empilage de plusieurs centaines de couches de
grandes dimensions et à l’utilisation de céramiques de classe 2, a permis
d’atteindre des capacités volumiques de plusieurs dizaines de µF/cm
3
.
Compte tenu de leurs propriétés remarquables en fonction de la fréquence,
les gammes de condensateurs de fortes valeurs de capacité ont trouvé, en
remplacement des condensateurs électrolytiques (du tantale en particulier),
des applications naturelles. Par exemple, en tant que condensateurs de
filtrage dans les alimentations à découpage très rapide ou encore en tant
que réservoir d’énergie.
Une forme particulière d’électrodes, plus large que longue, peut, lorsque
cela est nécessaire réduire à des valeurs minimales les inductances, source
principale d’apparition des résonances.
Une autre propriété des diélectriques céramique rend ce nouveau type de
condensateurs très intéressant dans un certain nombre d’applications. A la
différence des systèmes capacitifs qui font intervenir un électrolyte liquide
ou solide, quel que soit le temps de stockage, le condensateur céramique
est utilisable avec la totalité de ses propriétés immédiatement au moment de
la mise en service du dispositif électronique.
Enfin, pour assurer un bon rendement de production et par conséquent, une
bonne fiabilité potentielle, des contrôles très sévères sont effectués à chaque
opération de fabrication et, les individus anormaux sont séparés du reste de
la population de chacun des lots par des opérations de burn-in adaptées qui
permettent de supprimer les défauts de “jeunesse”.
HIGH CAPACITANCE
COMPONENTS
Constant technical advances allowed to enhance the intrinsic quality of
each stage in the production of multilayer ceramic capacitors.
The homogeneity of the dielectric and electrodes is the key to very large
“active” areas, whereas improvements in dielectrics and casting
techniques allow for reduced dielectric layer thickness.
This evolution added to the ability to stack several hundreds large-sized
layers and the use of class 2 ceramics enables to achieve volumic
capacitances in the order of several tens of µF/cm
3
.
Considering their remarkable performance at high frequencies, these high
capacitance components have found inherent applications such as
filtering in high frequency switching power supplies or energy storage
devices as alternative solutions to electrolytic capacitors (mainly tantalum
capacitors).
The electrode geometry (width > length) is designed to minimize
inductance phenomena.
Another feature of ceramic dielectrics makes this new type of capacitors
the perfect match for a number of applications. Contrary to capacitive
devices using a liquid or solid electrolyte, ceramic capacitors instantly
operate at full performance on applying power to the electronic system,
whatever the period of time it was maintained idle.
For productivity and enhanced potential reliability reasons, highly
rigorous quality controls are carried out at all production stages. Specific
burn-in procedures are applied to each production batch in order to detect
and reject defective devices. Following fault analysis, corrective actions
are taken to fix early product life defects.
DESCRIPTION GENERALE
Les condensateurs sont réalisés avec des diélectriques spécifiques
compatibles avec des électrodes Ag-Pd.
La principale caractéristique de ces diélectriques, qui répondent à la classe
2C1 de la normalisation est que leur Tg , déjà faible à 20°C (~120.10
–4
),
chute très rapidement avec la température. Les courants admissibles
présentés dans ce catalogue doivent donc être considérés comme des
minimums valables pour une utilisation à 20°C.
GENERAL DESCRIPTION
These capacitors, are produced by using specific dielectrics compatible
with Ag-Pd electrodes.
The main feature of the dielectric is that Tg is low at + 20°C (~120.10
–4
)
and decreases very rapidly with the temperature. Thus permissible
currents specified in this catalogue must be considered as minimum
values for operation at + 20°C.
CNC 80 - 81 - 82 - 83 - 93 - 94
Il s’agit des versions chips de base. Leurs grandes dimensions et la forte
constante diélectrique de la céramique utilisée permettent d’obtenir :
• de fortes capacités volumiques,
• des courants traversants admissibles élevés.
Leur report directement sur circuit est toutefois très délicat en raison des
risques liés au choc thermique de report et aux contraintes mécaniques dues
aux différences de dilatation entre matériaux.
Les versions 93 et 94, versions plus larges que longues, présentent les
inductances les plus basses, typiquement inférieures au nanohenry, et
permettent donc de travailler à des fréquences plus élevées.
CNC 80 - 81 - 82 - 83 - 93 - 94
These are the basic chip versions. Their large dimensions and the high
dielectric constant of the ceramic used enable to achieve :
• high volumic capacitance values,
• high permissible currents.
Surface mounting is however critical because of the risk of thermal shock
on soldering and mechanical stress inherent to the different expansion
factors of the materials.
Versions 93 and 94 featuring a width larger than the length have the
lowest inductance values (typically below a nanoHenry) and enable
operation at higher frequencies.
106
È
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
CNC 80 R - 81 R - 82 R - 83 R - 93 R - 94 R
CNC 80 RX - 81 RX - 82 RX - 83 RX - 93 RX - 94 RX
La grande différence avec la version précédente est que ces condensateurs
sont équipés de rubans, ce qui les rend adaptés à un montage en surface
sans crainte de désadaptation des coefficients de dilatation linéaire. Les
modèles R sont protégés par un vernis isolant.
Par empilage de chips unitaires, ils autorisent aussi, pour une surface au sol
donnée, l’implantation de plus fortes valeurs de capacité.
CNC 80 R - 81 R - 82 R - 83 R - 93 R - 94 R
CNC 80 RX - 81 RX - 82 RX - 83 RX - 93 RX - 94 RX
The major difference with the series above is the varnish coating and
especially the ribbons making these capacitors adapted to surface
mounting with no risk of any mismatch between linear expansion
coefficients.
Individual chip stacking is also possible to achieve higher capacitance
values for a given mounting surface.
CNC 80 P - 81 P - 82 P - 83 P - 87 P - 93 P - 94 P
CNC 80 PL - 81 PL - 82 PL - 83 PL - 87 PL - 93 PL - 94 PL
CNC 80 N - 81 N - 82 N - 83 N - 87 N - 93 N - 94 N
Equipés de connexions de type DIL qui permettent d’absorber les
contraintes liées aux différences de coefficient de dilatation entre céramique
et substrat, ces condensateurs présentent des résistances séries très faibles.
Leur forme “en ligne” les rend idéaux pour le filtrage sortie des
alimentations Haute Fréquence.
Ces composants sont compatibles avec les méthodes de report par refusion
et sont présentés en version :
• P (ex : CNC 80 P) où les connexions sont des rubans présentés en DIL qui
permettent le report à plat. La forme des rubans est telle que la surface
d’implantation est la même que celle requise par des condensateurs chips,
• PL (ex CNC 80 PL) où les connexions permettent une implantation sur des
plages de report plus grandes que la seule empreinte du chips et
également une brasure au fer,
• N (ex : CNC 80 N) où les connexions sont des lead-frame adaptées aux
circuits à trous traversants.
Les formats CNC 87 - 93 - et 94. Plus larges que longs permettent
d’augmenter les fréquences de travail. Cette forme en ligne les rend ainsi
idéaux pour le filtrage sortie des alimentations haute fréquence.
CNC 80 P - 81 P - 82 P - 83 P - 87 P - 93 P - 94 P
CNC 80 PL - 81 PL - 82 PL - 83 PL - 87 PL - 93 PL - 94 PL
CNC 80 N - 81 N - 82 N - 83 N - 87 N - 93 N - 94 N
Fitted out with DIL connections for absorption of the stress due to
differences in expansion coefficients of the ceramic and substrate, these
capacitors feature very low series resistance values. Their DIL
configuration makes them the perfect match for high frequency power
supply output filtering applications.
These components are compatible with reflow soldering, and are available
in the following versions :
• “P” (e.g. CNC 80 P) with DIL ribbon connections for surface mounting.
The ribbon shape enables to place this version on a mounting surface
equivalent to the one required for chip capacitor mounting,
• “PL” (e.g. CNC 80 PL) where the terminations can be connected to
footprints larger than the footprint of a chip component and so also
soldering by iron,
• “N” (e.g. CNC 80 N) with lead-frame connections adapted to through-
hole circuits.
The CNC 87 - 93 - 94 format, where the terminations on the larger side of
the chip allows working at higher frequencies. This format makes them ideal
for the output filtering of high frequency power supplies.
CNC 31 P - 32 P - 33 P - 34 P
CNC 31 PL - 32 PL - 33 PL - 34 PL
CNC 31 N - 32 N - 33 N - 34 N
La présentation générale de ces condensateurs est la même que celle des
modèles précédents (versions P, PL et N) et leurs caractéristiques de
montage similaires.
Leur principale originalité réside dans leur faible tension de service de 16 et
25 volts, qui permet d’obtenir de plus fortes capacités dans le même
encombrement.
Ces composants sont ainsi parfaitement adaptés aux besoins de
l’électronique numérique moderne qui utilise des tensions de travail de plus
en plus faibles.
Sur demande, ils peuvent être réalisés avec rubans, ou en version moulée.
CNC 31 P - 32 P - 33 P - 34 P
CNC 31 PL - 32 PL - 33 PL - 34 PL
CNC 31 N - 32 N - 33 N - 34 N
The general configuration of these capacitors is the same as versions “P”,
“PL” and “N” above with similar mounting characteristics.
The main difference is the low operating voltage (16 to 25 V) with inherent
higher capacitance values in the same format.
These components are ideally suited to advanced digital electronic
applications requiring ever lower operating voltages.
They can be supplied on request in ribbon or molded configuration.
CNC 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
Ces condensateurs sont réalisés avec des diélectriques à basse température
de frittage compatibles avec des électrodes riches en argent.
Ils sont munis pour le report de connexions DIL :
• de type N (exemple CNC 53 N) adaptées aux circuits à trous traversants,
• de type P (exemple CNC 53 P). Cette présentation est préférentielle, car
compatible avec le montage à plat pour la plupart des techniques de
brasage,
• de type PL (exemple CNC 53 PL) variante du type P permettant de plus le
brasage au fer.
Sur demande, il peut être réalisé une version à rubans idéale pour le brasage
au fer.
CNC 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
This series features low temperature sintering dielectrics compatible with
high silver content electrodes.
These capacitors are available in the following versions of DIL connections :
• type “N” (e.g. CNC 53 N) suited to through-hole circuits,
• type “P” (e.g. CNC 53 P) highly recommended for flat mounting whatever
the soldering method used,
• type “PL” (e.g. CNC 53 PL) a variant of type P allows soldering by iron.
They can be supplied on request in ribbon connection configuration
ideally suited to iron soldering.
È
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CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
10
4
5
2
Z (mΩ )
5,6
22
µ
F
Z = f (N)
µ
F
4,7
10
4
5
2
Z (mΩ )
Z = f (N)
10
3
5
ESR (mΩ)
ESR = f (N)
CNC 82
CNC 82 R - CNC 82 RX
CNC 83
CNC 83 R - CNC 83 RX
µ
F
1
µ
F
1
µF
4,7
µF
22
µF
10
3
5
2
10
3
5
2
2
10
2
5,6
µF
5
10
2
5
2
10
2
5
2
10
5
2
10
1
1
CNC 82
CNC 82 R - CNC 82 RX
CNC 83
CNC 83 R - CNC 83 RX
2
5
5
2
CNC 87 P
CNC 87 N
TCN 87
2,2
µF
10
µF
33
µF
82
µF
2
5
2
10
5
2
10
2
5
10
2
2
5
10
3
2
N (kHz)
5
10
4
1
10
10
2
2
5
10
3
2
5
N (kHz)
10
4
1
1
2
5
10
2
5
10
2
2
5
10
3
2
N (kHz)
5
10
4
Fig. 52 Impédance en fonction de la fréquence.
Impedance vs frequency.
Fig. 53 Impédance en fonction de la fréquence.
Impedance vs frequency.
Fig. 54 Résistance série équivalente en fonction de la
fréquence.
Equivalent series resistance vs frequency.
10
4
5
F
R
(kHz)
F
R
= f (C
R
)
10
2
5
ESR (mΩ)
ESR = f (N)
CNC 87 P
CNC 87 N
TCN 87
2,2
µF
10
µF
33
µF
82
µF
10
2
5
ESR (mΩ)
ESR = f (N)
2
2
2
10
3
5
10
5
10
5
2
2
2
10
2
5
2
1
5
1
5
2
2
5
10
0,1
CNC 80 à /
to
CNC 83
CNC 80 R à /
to
CNC 83 R
CNC 80 RX à /
to
CNC 83 RX
2
5
2
5
TCN 83
4,7
µF
10
µF
47
µF
100
µF
2
5
1
2
10
2
5
10
2
0,1
10
10
2
2
5
10
3
2
5
10
4
0,1
10
10
2
2
5
10
3
2
5
10
4
C
R
(µF)
N (kHz)
N (kHz)
Fig. 55 Fréquence de résonance en fonction de la capacité.
Resonant frequency vs capacitance.
Fig. 56 Résistance série équivalente en fonction de la
fréquence.
Equivalent series resistance vs frequency.
Fig. 57 Résistance série équivalente en fonction de la
fréquence.
Equivalent series resistance vs frequency.
10
ESR (mΩ)
ESR = f (N)
TCN 86
4,7
µF
10
µF
47
µF
100
µF
5
2
100
µF
4,7
µF
10
µF
47
µF
1
5
2
0,1
10
2
5
10
2
2
5
10
3
2
5
10
4
N (kHz)
Fig. 58 Résistance série équivalente en fonction de la
fréquence.
Equivalent series resistance vs frequency.
108
È
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATION A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR HIGH FREQUENCY SWITCHING POWER SUPPLIES
TCN 83 - TCN 86
Il s’agit de versions moulées. Les condensateurs
chips étant protégés par une résine époxy
(protection mécanique et thermique) et sont
équipés de quatre sorties radiales pour leur
assurer une bonne tenue mécanique après report.
Chaque modèle présente les caractéris-
tiques suivantes :
•
TCN 83
: version standard à retenir dans les cas
TCN 83
usuels d’utilisation (voir fig. 57, 61 et 62).
•
TCN 86
: les condensateurs ont une géométrie d’électrodes particulières
(électrodes croisées) qui leur permet par rapport au TCN 83 d’offrir :
• une résistance R
S
plus faible,
• un courant admissible plus élevé,
• une fréquence de résonance supérieure.
De plus lorsque l’on utilise pleinement leur conception quadripôle et
croisée, cela permet, pour une valeur de capacité donnée, de travailler
à plus haute fréquence tout en atténuant les parasites de commutation
(self inductance plus faible) (voir fig. 58 et 63).
TCN 83 - TCN 86
These are molded versions coated with
epoxy resin for mechanical and thermal
protection. They are provided with a
minimum of four radial leads to guarantee
enhanced mechanical resistance after
mounting. Each version is schematically
outlined below :
•
TCN 83
: standard version to be used for
TCN 86
usual applications (see figures 57, 61 and 62).
•
TCN 86
: version featuring particular electrode geometry (crossed
electrodes) allowing, compared to TCN 83, to achieve :
• lower series resistance R
S
,
• higher permissible rms. current,
• higher resonance frequency with inherently higher operating
frequency and reduced switching ripples (lower self
inductance) for a given capacitance value (see figures 58 and
63).
TCN 87
L’utilisation de connexions DIL et la forme générale de ligne des
condensateurs permettent d’avoir :
• une implantation facile,
• de très forts courants traversants,
• l’annulation des impulsions parasites de commutation.
Les figures 53 et 56 présentent comment, en terme d’impédance et de
résistance série, ces composants offrent des performances remarquables.
TCN87
The use of DIL connections and the general “line shape” of the
capacitor provide for :
• easy placement,
• very high permissible rms currents,
• suppression of switching ripples.
Figures 53 and 56 show the outstanding impedance and series
resistance performance achieved with this version.
Marquage laser
Laser marking
Méniscographe - Test de soudabilité
Meniscograph - Solderability test
È
109
