CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. SWITCHING POWER SUPPLIES
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. SWITCHING POWER SUPPLIES
SOMMAIRE
Généralités sur les condensateurs céramique pour alimentation
à découpage haute fréquence
p. 94
Feuilles particulières sur les condensateurs céramique pour alimentation
à découpage haute fréquence
p. 99
SUMMARY
General presentation on ceramic capacitors for high frequency
switching power supplies
p. 94
Ceramic capacitors for high frequency switching power
supplies
p. 99
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
TEP / TEV 53
à /
to
TEP / TEV 65
0,01µF
à /
to
6,8 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
108
CNC 31 P - PL-L-N
à /
to
CNC 34 P - PL-L-N
1,2 µF
à /
to
68 µF
16 V
et /
and
25 V
± 10 %
± 20 %
99
TCP / TCV 53
à /
to
TCP / TCV 65
0,1 µF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
109
CEC 53 P - PL-L-N
à /
to
CEC 65 P - PL-L-N
0,1 µF
à /
to
6,8 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
100
TCF 53
à /
to
TCF 65
0,1 µF
à /
to
18 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
110
CNC 53 P - PL-L-N
à /
to
CNC 65 P - PL-L-N
0,1 µF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
103
TCN 83
TCN 86
1 µF
à /
to
120 µF
50 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
111
CNC 80 R - RX
CNC 80 P - PL-L-N
à /
to
CNC 94 R - RX
CNC 94 P - PL-L-N
47 nF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
104
TCN 87
2,2 µF
à /
to
120 µF
50 V
à /
to
500 V
± 10 %
± 20 %
111
CNC 80
à /
to
CNC 94
47 nF
à /
to
27 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
106
TCP / TCV 80
à /
to
TCP / TCV 87
47 nF
à /
to
180 µF
63 V
à /
to
400 V
± 10 %
± 20 %
107
92
93
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. SWITCHING POWER SUPPLIES
CONDENSATEURS CERAMIQUE
DE FORTE VALEUR DE CAPACITE
L’amélioration continue des techniques permet d’accroître la qualité
intrinsèque à chacune des étapes de la fabrication des condensateurs
céramique multicouches.
L’homogénéité du diélectrique et des électrodes autorise 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
condensateurs céramique de fortes valeurs de capacité ont trouvé des applications
naturelles en remplacement des condensateurs électrolytiques (tantale en
particulier), 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 résistances séries et
les inductances, source principale d’apparition des résonances.
A la différence des systèmes capacitifs qui font intervenir un électrolyte
liquide ou solide, le condensateur céramique est utilisable avec la totalité de
ses propriétés immédiatement au moment de la mise en service du dispositif
électronique ce qui le rend trés interessant dans certaines applications.
Enfin, pour assurer une bonne fiabilité, des contrôles très sévères sont
effectués à chaque opération de fabrication et, les individus anormaux sont
écartés par des opérations de burn-in qui permettent de supprimer les
défauts de “jeunesse”.
HIGH CAPACITANCE
COMPONENTS
Continuous improvement of processes enhances the intrinsic
quality of each stage in the production of multilayer ceramic
capacitors.
The homogeneity of the dielectric and electrodes allows the
creation of 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/cm3.
Due to their remarkable performance in function of frequency,
these high capacitance components have found inherent
applications such as filtering in high frequency switch mode
power supplies or energy storage devices as alternative solutions
to electrolytic capacitors (mainly tantalum capacitors).
The electrode geometry (width > length) is designed to minimize
the series resistance and inductance which are the principle
cause of resonance.
Contrary to capacitive devices using a liquid or solid electrolyte,
ceramic capacitors instantly operate at full performance on
applying power to the electronic system.
To ensure high reliability, rigorous quality controls are carried out
at all production stages. Burn-in procedures applied to each
production batch allow the detection of any early life failures.
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, historiquement les plus anciennes, mises
en œuvre avec des diélectriques à fort taux de palladium. 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. De par leur géométrie ces
versions ,à valeur de capacité/tension nominale équivalente, présentent aussi des
résistances séries plus faibles et autorisent donc des courants plus élévés.
CNC 80 - 81 - 82 - 83 - 93 - 94
These basic chip versions are an old design using dielectrics with
high palladium content.
Their large dimensions and the high dielectric constant permits :
• high volumic capacitance values,
• high permissible currents.
The surface mount procedure is delicate due to risk of thermal
shock on soldering and mechanical stress due 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. Due to their shape , at an
equivalent capacitance/voltage these parts can tolerate a higher
current due to their low series resistance.
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 non-adaptation 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.
94
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 ribbon terminations
making these capacitors adapted to surface mounting with no risk
of mismatch between linear expansion coefficients. This series is
protected by an insulation varnish.
Individual chip stacking is also possible to achieve higher
capacitance values for a given mounting surface.
È
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. SWITCHING POWER SUPPLIES
CNC
CNC
CNC
CNC
80
80
80
80
P - 81 P - 82 P - 83 P - 87 P - 93 P - 94 P
PL - 81 PL - 82 PL - 83 PL - 87 PL - 93 PL - 94 PL
L - 81 L - 82 L - 83 L - 87 L - 93 L - 94 L
N - 81 N - 82 N - 83 N - 87 N - 93 N - 94 N
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 L - 81 L - 82 L - 83 L - 87 L - 93 L - 94 L
CNC 80 N - 81 N - 82 N - 83 N - 87 N - 93 N - 94 N
With DIL connections for absorption of 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, CNC 80 L) where the terminations can be
connected to footprints larger than the footprint of a chip component
and so also soldering by iron
• “L” (e.g. CNC 80 L) requires the same footprint as the PL version but
allow easier examination of the quality of the solder joint.
• “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 output filtering of high frequency power supplies.
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, CNC 80 L) 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,
• L (ex : CNC 80 L) qui nécessitent les mêmes implantations de report que
les ”PL” mais permettent une inspection plus aisée de la qualité de
brasure sur le circuit.
• 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
CNC
CNC
CNC
31
31
31
31
P - 32 P - 33 P - 34 P
PL - 32 PL - 33 PL - 34 PL
L - 32 L - 33 L - 34 L
N - 32 N - 33 N - 34 N
CNC
CNC
CNC
CNC
31
31
31
31
P - 32 P - 33 P - 34 P
PL - 32 PL - 33 PL - 34 PL
L - 32 L - 33 L - 34 L
N - 32 N - 33 N - 34 N
La présentation générale de ces condensateurs est la même que celle des
modèles précédents (versions P, PL, L et N) et leurs caractéristiques de
montage similaires.
Leur ”point-fort” 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.
This range of capacitors is similar in physical presentation (versions P, PL,
L and N) to the ranges above and the soldering methods are similar.
Their low operating voltage (16 to 25 V) give them a major advantage as
they have much 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
CNC 53 L - 54 L - 55 L - 56 L - 57 L - 58 L - 65 L
Ces condensateurs sont réalisés avec des diélectriques à basse température
de frittage compatibles avec des électrodes riches en argent. Ils remplissent
les mêmes fonctions que la gamme des ”80” mais dans des formats
différents.
Ils sont munis pour le report de connexions DIL :
• 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,
• de type L (exemple CNC 53 L) qui permet une meilleure inspection des
brasures,
• de type N (exemple CNC 53 N) adaptées aux circuits à trous traversants.
Sur demande, il peut être réalisé une version à rubans idéale pour le brasage
au fer.
CNC 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
CNC 53 L - 54 L - 55 L - 56 L - 57 L - 58 L - 65 L
These capacitors are manufactured with low temperature sintered
dielectrics compatible with high silver content electrodes. They features
the same advantage as the “80” range but in different size formats.
These capacitors are available in DIL connections :
• type “P” (e.g. CNC 53 P). Preferred type because recommended for most
methods of surface mounting,
• type “PL” (e.g. CNC 53 PL) a variant of type “P“ allow also soldering by
iron,
• type “L” (e.g. CNC 53 L) for a better inspection of the quality of the
solders,
• type “N” (e.g. CNC 53 N) suited to through-hole circuits.
They can be supplied on request in ribbon connection configuration
ideally suited to iron soldering.
È
95
CONDENSATEURS CERAMIQUE POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE H.F.
CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. SWITCHING POWER SUPPLIES
10
4
5
2
Z (m )
5,6
22
F
4,7
1
F
Z = f (N)
F
10
4
5
2
Z (m )
Z = f (N)
F
10
33
F
2,2
F
10
3
5
ESR (m )
ESR = f (N)
CNC 82
CNC 82 R - CNC 82 RX
CNC 83
CNC 83 R - CNC 83 RX
F
1 F
4,7 F
22 F
10
3
5
2
10
3
5
2
2
82
F
10
2
5,6 F
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 serie resistance vs frequency.
10
4
5
F
R
(kHz)
F
R
= f (C
R
)
10
2
5
ESR (m )
ESR = f (N)
CNC 87 P
CNC 87 N
TCN 87
2,2
µF
10
µF
33
µF
82
µF
10
2
5
ESR (m )
ESR = f (N)
2
2
2
4,7 F
10 F
47 F
10
3
5
10
5
10
5
2,2 F
10 F
33 F
82 F
2
2
2
10
2
5
2
100 F
1
5
1
5
2
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
5
1
2
10
2
5
10
2
0,1
10
2
5
10
2
2
5
10
3
2
5
10
4
0,1
10
2
5
10
2
2
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 serie resistance vs frequency.
Fig. 57 Résistance série équivalente en fonction de la
fréquence.
Equivalent serie resistance vs frequency.
10
ESR (m )
ESR = f (N)
TCN 86
4,7
µF
10
µF
47
µF
100
µF
5
100 F
2
4,7 F
10 F
47 F
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 serie resistance vs frequency.
96
È
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CERAMIC CAPACITORS FOR H.F. 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. Ces
modèles présentent les caractéristiques suivantes :
•
TCN 83
: version standard à retenir dans les cas
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.
L’utilisation totale de leur conception quadripôle et croisée permet, pour
une valeur de capacité donnée, de travailler à plus haute fréquence tout
en atténuant les parasites de commutation (voir fig. 58 et 63).
TCN 83
TCN 83 - TCN 86
These molded epoxy resin (thermal and
mechanical protection) capacitors have
four radial leads to guarantee enhanced
mechanical resistance after mounting. Each
version is schematically outlined below :
•
TCN 83
: standard version to be used
for 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 RS,
• higher permissible rms. current,
• higher resonance frequency
The total use of the the crossed four pole design allows operation at a
higher operating frequency and reduces noise due to switching (lower
self inductance) for a given capacitance value (see figures 58 and 63).
TCN 86
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 les performances remarquables de ces
composants en terme d’impédance et de résistance série.
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 noise.
Figures 53 and 56 show the outstanding performance of these components
in terms of impedance and series resistance.
TCP 80 - 81 - 82 - 83 - 87
TCV 80 - 81 - 82 - 83 - 87
Ces composants reprennent la gamme des ”CNC 80” avec une présentation
à piquer, pour une implantation sur des circuits à trous traversants.
Protégés par un simple vernis époxy, ils permettent une capacité volumique maximale.
Ces deux familles diffèrent par leurs connexions :
• 2 connexions pour les TCP,
• 4 connexions reliées 2 à 2 par un pontet pour les TCV.
TCP 80 - 81 - 82 - 83 - 87
TCV 80 - 81 - 82 - 83 - 87
Identical capacitance range as the CNC range these capacitors are
designed for through hole mounting.
Protected by an epoxy varnish, they feature maximum volumic capacitance.
Two types of terminals are available :
• 2 connections (TCP),
• 4 bridge-paired connections (TCV).
TCP 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
TCV 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
Prévus pour une implantation sur des circuits à trous traversants, ces condensateurs
offrent la même gamme que les CNC 53 N et CNC 53 P et CNC 53 PL.
Protégés par un vernis époxy, ils offrent une capacité volumique maximale
et se présentent aussi avec :
• 2 connexions pour la série TCP,
• 4 connexions reliées 2 à 2 par un pontet pour la série TCV.
TCP 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
TCV 53 - 54 - 55 - 56 - 57 - 58 - 65
Specifically configured for mounting on through-hole circuits, these
capacitors have the same capacitance range of the CNC 53 N, CNC 53 P
and CNC 53 PL serie.
Protected by an epoxy varnish, they feature maximum volumic
capacitance.TCP and TCV versions are differentiated by :
• 2 connections (TCP),
• 4 bridge-paired connections (TCV).
TCF 53 - 54 - 55 - 56 - 65
Prévus pour une implantation sur des circuits à trous traversants, ces
condensateurs qui se présentent avec 2 connexions radiales sont protégés
contre les environnements les plus sévères par une résine “époxy”.
TCF 53 - 54 - 55 - 56 - 65
For through hole applications, these capacitors have 2 radial connections,
which are protected from rugged environments by epoxy resin.
COURANTS ADMISSIBLES
En fonctionnement, ces condensateurs sont traversés par des courants de forte
intensité et subissent des élévations de température. Les figures 62 à 65 donnent
quelques exemples de courants admissibles pour un échauffement de 20°C, les
figures 60 et 61 présentent l’intensité admissible en fonction de l’échauffement.
Naturellement, pour un modèle donné, ces courants sont fonction de :
• la fréquence de travail (ESR plus ou moins élevée),
• la valeur de capacité (fig. 60 et 61),
• la température ambiante (fig. 59), la baisse de la résistance série lorsque la
température croît autorisant alors des intensités plus élevées pour un même
échauffement.
Ne pouvant traiter tous les cas, les courbes présentées ne sont qu’indicatives. Au
cas par cas
EUROFARAD
pourra fournir les courbes correspondantes.
PERMISSIBLE CURRENTS
High intensity currents go through the capacitors when operating,
causing temperature rises. Figures 62 thru 65 specify a few examples
of permissible currents for a typical 20°C temperature rise. Figures
60 and 61 specifies the permissible intensity vs temperature rise.
Permissible currents for a given model obviously depend on the following :
• operating frequency (ESR more or less high),
• capacitance value (figures 60 and 61),
• ambient temperature (figure 59), the series resistance drops with
temperature enabling higher current for a similar temperature rise.
The curves depicted are only typical examples as all applications
cannot be presented in this catalogue. Case by case curves will be
supplied by
EUROFARAD
on request.
È
97
