村田:高功率<span style='color:red'>谐振</span>电路中,MLCC的选择标准和注意事项
  本文介绍适用于汽车OBC、无线电力传输和服务器中的谐振电路的高压低损耗多层陶瓷电容器(MLCC),详细阐述近年来在高功率LC和LLC谐振电路中使用这些电容器的特性和选择标准。  1.高功率电源系统市场趋势  近年来,在高功率电源系统中,谐振电路的应用越来越多。  LLC谐振电路大范围用于100W及以上的高效率电源中,例如EV和PHV(电动汽车和插电式混合动力汽车)的车载OBC、服务器电源和用于大型设备的电源中,采用率预计超过90%。  此外,在无线功率传输(WPT)中,LC谐振电路用于传输和接收大量电力。配备WPT的产品不仅用于智能手机和平板电脑等小型设备,还用于汽车和制造过程中的运输机器人等大型产品中。  高功率电源系统中谐振电路越来越普遍,需要用到容量更大、损耗更低的谐振电容器。  虽然多种类型的谐振电路(如LC和LLC谐振电路)变得越来越普遍,但处理大量功率的谐振电容器(谐振电路中使用的电容器)需要具有10nF或更大的稳定电容和低损耗性能。  过去,薄膜电容器是唯一可用的选择,如今多层陶瓷电容器因其多样化的优点而成为主流。尤其对于需要高功率密度的谐振电路来说,多层陶瓷器是其首选。  这篇技术文章中,我们解释使用多层陶瓷电容作为谐振电容器的好处,并介绍其特性、使用时的注意事项、选择时的考虑因素和村田产品阵容。  2.大功率谐振电路中的谐振电容器  这里,我们分三种情况来讨论。  2.1 高电压谐振电路  在处理高电流的产品(如车载WPT)中使用的谐振电路中,施加到电容器的电压V(p-p)可能非常高,范围从数百伏(p-p)到1万伏(p-p),在某些情况下可达1万伏(p-p)。由于多层陶瓷电容器的额定电压为630Vdc或1000Vdc,因此需要串联电容器以确保在高电压下工作时,使该V(p-p)保持在额定电压范围内。  由于电容器串联时组合电容会减小,因此须通过并联来确保所需的电容。  因此,谐振电容器越来越多地用于多串联和多并联连接,并且需要具有更小安装面积的产品。  2.2高谐振频率的谐振电路  在汽车市场,根据国际标准,汽车WPT的谐振频率固定为85kHz,但用于EV和PHV OBC,谐振频率因制造商而异,范围从60kHz到400kHz。在这些应用中,高频高压被施加到电容器上,容易增加其自热。  因此,谐振电容器需要具有更低的损耗,并抑制长期使用过程中自发热的增加。  2. 3MLCC .vs. 薄膜电容器  与薄膜电容器相比,多层陶瓷电容器具有更高的最高工作温度和更低的发热,因此具有优异的长期可靠性。  此外,对于具有相同电容的产品,它们的特点是体积更小,ESL更低。  由于这些特点,多层陶瓷电容器在大功率谐振电路中被大范围用作谐振电容器。  多层陶瓷电容器的特性  安装面积(体积)小  低发热(低ESR)  低ESL  出色的长期可靠性  最高工作温度高  3. 中高压、低损耗MLCC方案  如上所述,高功率谐振电路(如汽车用WPT和电动汽车和PHV用OBC)需要具有低损耗和不易产生自热的谐振电容器。为了满足对谐振电容器的需求,Murata提供了一系列额定电压为630Vdc和1000Vdc且使用低损耗材料的中高压多层陶瓷电容器。  产品分为两种类型:标准型片式和带金属端子型片式陶瓷电容(见上表)。  金属端子类型可以通过连接金属端子将大型芯片(5750M 尺寸)堆叠成两层,这不仅减少了安装面积,还有助于降低汽车市场中令人担忧的“焊料开裂”风险。由于电容器串联时组合电容会减小,因此须通过并联来确保所需的电容。  内置谐振电路的车载OBC、服务器电源和大型设施电源等大型产品由于使用时间长,因此需要电容器的长期可靠性。对于这些多层陶瓷电容器,在连续使用的情况下,目标寿命为10年。  4. 选择谐振电容器要注意什么?  包括上述介绍的产品在内,在选择谐振电路中使用的电容器(谐振电容器)时,需要注意一些事项。在大功率应用中,谐振电容器的选择不正确可能导致设备冒烟或起火。这也适用于多层陶瓷电容器,它们具备低发热量和长期可靠性;因此,必须在充分考虑其特性后进行选择。  我们将解释两个我们认为特别重要的项目:“电容器的自加热”和“电压偏离曲线”。  4.1自热限制  在高功率应用中使用的谐振电容器在施加电压后立即产生初始热量后,自发热增加。即使在多层陶瓷电容器中,自发热的增加也是不可避免的,但在目标使用寿命(例如10年)内,应避免电压和频率条件超过125°C的最高工作温度(下图)。  电容器表面温度的变化  Murata的多层陶瓷电容器将允许电压Vdc定义为电容器表面温度在其目标寿命期间达到最高工作温度125°C的电压。在选择电容器时,施加的电压V(p-p)必须保持在该允许电压内。  对于每个项目,我们设置了根据频率显示允许电压的“电压偏离曲线”(见下图),并在网站上的产品规格和规格表中提供了详细说明。  基于自加热评估的允许电压曲线设置  4.1 允许电压的限制  这里是我们对允许电压和频率之间关系的看法。上图所示的“电压折损曲线”概括了为每个项目设置的允许电压图,根据频率范围可分为三个区域。  区域1:  频率范围―低于几十kHz:受额定电压限制。  由于几个10kHz或更低的低频,电容器的自加热是最小的,额定电压成为允许电压。然而,为中、高压低损耗设计的多层陶瓷电容器在该低频范围内作为谐振电容器使用的情况很少见。  区域2:  频率范围―几十kHz到几百kHz:由于连续温度升高受到限制。  施加电压后的立即自热在ΔT20度以内,但由于施加几十kHz~几百kHz的高电压,该区域的自热增加。无论是低损耗还是高介电常数片式电容器,我们都要求工作条件确保电容器的自加热保持在20度ΔT内。  在该区域,允许电压定义为电容器表面温度达到最高工作温度125°C之前的目标寿命(在这里介绍的产品中,目标寿命为10年)的电压。使用中高压、低损耗多层陶瓷电容器作为谐振电容器的情况大多属于这一区域。  区域3:  频率范围―几百kHz或更高:由于施加电压后立即产生初始热量而受到限制。  当频率进一步增加时,施加电压后电容器的自发热会立即超过ΔT20度。如前所述,我们要求,无论低损耗或高介电常数贴片电容器,工作条件都应确保电容器的自加热保持在ΔT20度以内。即使在中、高压低损耗多层陶瓷电容器中,允许电压定义也是自加热达到20度ΔT的电压。因此,应选择温度低于此阈值的产品。  5.谐振电路MLCC选型工具  如上所述,选择谐振电容器需要考虑多种特性,这增加了元件选择的难度。这可能是使快速增长领域的技术进步复杂化的一个因素,例如汽车OBC、服务器电源和大型设备电源。特别需要强调以下两点:  由于施加的电压有升高的趋势,经常会使用多个串联和并联连接,因此需要计算等效电容。  有必要将单个电容器的施加电压V(p-p)保持在“额定电压”以下。  村田制作所开发了一款名为“SimSurfing”的工具,该工具支持根据客户的使用环境选择最佳谐振电容器。只需输入谐振电容器的工作电压、温度和所需静电容量,该工具就能显示最佳产品以及推荐的串联和并联连接数。该工具有助于减轻客户在零件选择和设计过程中的负担。
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发布时间:2025-07-02 15:57 阅读量:263 继续阅读>>
村田新品 | 高精度汽车用晶体<span style='color:red'>谐振</span>器,宽工作温度范围内实现±40ppm频率偏差
  株式会社村田制作所开发了村田首款“HCR/XRCGE_M_F系列”汽车用晶体谐振器,在-40~125°C的宽工作温度范围内实现了±40ppm频率偏差的较高精度(频率偏差是包括了频率公差、频率温度特性、频率老化的综合偏差)。本产品已开始批量生产。  随着汽车的电气化和高功能化发展,在车载TPMS、RKE和wBMS等系统中配备了许多使用Bluetooth® Low Energy (BLE)和ZigBee™等通信标准的设备,因此,从多个设备发出多个无线通信信号相互交织的情况越来越多。  在这样的环境中,需要让各设备的IC之间的信号发送时间准确地实现同步,以便正确接收每个通信标准所使用的电信号的频率,避免IC之间的通信错误。因此,需要能够生成稳定的时钟信号(即具有固定间隔的稳定周期信号)的高精度时钟元件。  另一方面,在现有的时钟元件中,所使用的各个晶体振荡器的频率精度存在个体差异,而且,安装后,一旦车载设备达到了使用温度,晶体振荡器的频率就会发生变化,存在偏离通信标准要求的频率精度的问题。因此,在车载设备的生产工序中,为了保持频率精度在要求的范围内,需要将校正系数写入无线控制IC的校准工序。该校准工序所花费的时间和成本是一个问题。  而且,随着车载设备小型化发展,所配备元件的高密度安装,采用高性能IC等,也导致了电路板电路的温度上升问题。因此,需要具有高精度且能够承受高温的电子元件。  因此,村田利用特有的晶体原石和对谐振器的设计进行优化,开发出了村田首款在-40〜125°C的宽工作温度范围内实现±40ppm频率偏差的高精度产品。由此,在车载设备生产过程中,可以省去过去必不可缺的校准操作,为车载设备的稳定运行做出了贡献。  主要特点  兼具高精度和宽工作温度范围  在-40~125°C的宽工作温度范围内实现了±40ppm频率偏差的村田首款高精度汽车用晶体谐振器。  实现了高可靠性和低故障率  通过村田特有的树脂密封包装,除了有机异物之外,还能筛选无机异物,因此确保村田供应高质量的产品。  确立了稳定的供应体制  通过村田特有的封装结构,从多个供应商采购零件,由此实现稳定生产。  主要规格  该产品主要用于像TPMS、RKE、wBMS那样配备了车载BLE的车载设备等。其中:  TPMS(Tire Pressure Monitoring System):无线传输轮胎气压等信息并实时监控的系统。  RKE(Remote Keyless Entry):利用无线技术、无需使用钥匙即可解锁车门的系统。  wBMS(Wireless Battery Management System):无线化的电池管理系统。  今后,村田将继续致力于开发满足市场需求的晶体谐振器,助力汽车的高功能化发展。
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发布时间:2025-04-23 13:04 阅读量:454 继续阅读>>
石英<span style='color:red'>谐振</span>器和陶瓷<span style='color:red'>谐振</span>器的区别
  石英谐振器和陶瓷谐振器是两种常见的频率控制元件,它们在材料、性能、应用场景等方面存在显著差异。本文将对这两种谐振器进行对比分析,帮助读者更好地理解它们的区别。  一、材料与工作原理  1. 石英谐振器  石英谐振器是利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡频率。石英晶体具有高度稳定的物理和化学特性,其晶格结构能够在外加电场作用下产生机械振动,从而实现频率的稳定输出。  2. 陶瓷谐振器  陶瓷谐振器则是利用压电陶瓷(如锆钛酸铅,PZT)的压电效应来产生振荡频率。陶瓷材料在施加电压时会发生机械变形,反之亦然。这种特性使得陶瓷谐振器能够通过机械振动产生稳定的频率。  二、性能对比  1. 频率精度与稳定性  石英谐振器:具有更高的频率精度和稳定性,通常用于对频率要求极高的场合,如无线通信、计算机系统等。  陶瓷谐振器:频率精度和稳定性相对较低,但已能满足一些对频率要求不苛刻的应用。  2. 温度特性  石英谐振器:在较宽的温度范围内表现出良好的频率稳定性。  陶瓷谐振器:温度特性较差,频率受温度变化影响较大。  3. 成本与尺寸  石英谐振器:制造工艺复杂,成本较高。  陶瓷谐振器:成本低,尺寸小,重量轻,抗震性能好,适合小型化设计。  4. 应用场景  石英谐振器:适用于高精度、高稳定性的应用场景,如通信设备、医疗设备、航空航天等。  陶瓷谐振器:适用于成本敏感且对频率要求不高的场合,如消费电子、工业控制、汽车电子等。  石英谐振器和陶瓷谐振器各有优缺点,选择时需根据具体应用需求进行权衡。如果应用场景对频率精度和稳定性要求极高,石英谐振器是更好的选择;而在成本敏感且对频率要求不高的场合,陶瓷谐振器则更具优势。
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发布时间:2025-02-26 14:47 阅读量:434 继续阅读>>
杭晶电子 | 陶瓷<span style='color:red'>谐振</span>器在产品中的应用。
  陶瓷谐振器是一种基于压电陶瓷材料的振荡元件,具有成本低、结构简单、频率稳定性良好的特点,广泛应用于以下领域:  消费电子产品  1、电视机、音响设备:作为时钟振荡器,为系统提供稳定的频率基准。  2、遥控器:用于无线传输信号的频率控制,确保设备精确响应指令。  02.计算机与外设设备  微处理器时钟:提供标准时钟频率,支撑主控芯片运行。  03、家用电器  微波炉、洗衣机:作为时序控制单元,保证操作的准确性和稳定性。  04.、汽车电子  车载控制系统:陶瓷谐振器在车载传感器和自动化控制系统中应用广泛,提供可靠的频率参考。  05.通信设备  无线传输模块:如对讲机、蓝牙模块中,用于提供频率稳定的振荡信号,确保数据传输无误。  陶瓷谐振器凭借其成本优势、良好的稳定性及可靠性,成为电子产品中常见的时钟元件,广泛应用于消费电子、汽车电子、家电及通信设备中,推动了电子技术的发展与普及。  陶瓷谐振器主要工作在低频段,常见的频率包括:  1.3.58 MHz 和 4.00 MHz:常用于遥控器、玩具及低速通信设备。  2. 6.00 MHz - 8.00 MHz:适合微控制器和消费电子设备。  3. 10.00 MHz - 16.00 MHz:广泛用于微处理器时钟、电器控制系统等。  4. 20.00 MHz - 30.00 MHz:适用于通信模块、时序控制等高频需求设备。  这些频率段满足不同电子设备对稳定频率控制的需求,具有成本低、性能可靠的优势。
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发布时间:2024-12-19 10:17 阅读量:594 继续阅读>>
<span style='color:red'>谐振</span>是什么 <span style='color:red'>谐振</span>有哪些特性
  谐振是指一个物理系统在受到外部激励时,在某个特定频率下产生极大响应的现象。当外部激励频率等于系统的固有频率时,系统将表现出最大的振幅或能量传输效率,这种现象称为共振。谐振是自然界和工程领域中普遍存在的现象,在电路、机械系统、声学系统等各个领域都有广泛的应用。  1. 谐振的特性  共振频率:谐振的最显著特征是共振频率,即系统的固有频率。当外部激励频率等于共振频率时,系统会表现出最大的振幅或能量传输效率。  频率选择性:谐振系统对于共振频率附近的信号有较强的选择性,对其他频率信号的响应相对较小。这种频率选择性使得谐振系统可以被用作滤波器或共振器来选择特定频率的信号。  振幅增益:在共振频率附近,谐振系统会表现出振幅增益的特性,即系统的输出振幅将会比输入信号更大。这种振幅增益可以应用于信号放大、天线增益调节等方面。  相位变化:在共振频率附近,谐振系统的相位响应也会发生突变,通常呈现出0度或180度的相位变化。这种相位变化在控制系统设计和滤波器设计中起着重要作用。  能量交换:在谐振状态下,系统内部的能量转移达到最大效率,能量在系统内部不断交换并积累。这种能量交换现象使得谐振系统在振动、声学和电路等领域具有重要应用。  响应速度:谐振系统在共振频率附近响应速度非常快,这意味着系统在接收到共振频率的信号后能够迅速做出响应,对于实时控制和调节具有重要意义。  2. 谐振的应用  电路谐振:在电路中,谐振可以用于调谐电路、滤波器设计、天线设计等方面。LC谐振电路和RLC谐振电路是常见的谐振应用,用于选择性地放大或抑制特定频率信号。  机械谐振:在机械系统中,谐振可以用于改善振动系统的性能,例如提高机械结构的稳定性、减少振动噪音等。振动台、共振箱等设备利用谐振现象进行振动测试和模拟。  声学谐振:声学系统中的共振现象被广泛应用于音响设备、乐器设计、声学隔离等领域。共振箱、共振膜等设备利用声学谐振现象产生特定频率的声音。  光学谐振:在光学领域,谐振现象被应用于激光器、光学滤波器、光学谐振腔等设备中。通过光学谐振,可以实现光的放大、选择性反射、波长调节等功能,对光学通信、光谱分析等领域具有重要作用。  磁学谐振:磁学系统中的谐振现象被应用于磁共振成像、磁学传感器设计、电子磁谐振等领域。利用磁学谐振特性,可以实现对磁场的精确控制和检测,广泛应用于医学成像、材料研究等方面。  控制系统谐振:在控制系统中,谐振可以用于调谐PID控制器、振动补偿系统、自适应控制系统等。通过利用系统谐振特性,可以提高控制系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力。
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发布时间:2024-04-07 14:53 阅读量:2615 继续阅读>>
村田将可在150℃下运行的汽车专用晶体<span style='color:red'>谐振</span>器XRCGA-F-A系列实现商品化
振荡器和<span style='color:red'>谐振</span>器有哪些区别
晶体<span style='color:red'>谐振</span>器和晶体振荡器的优缺点
  电路中的核心就是CPU,但是如何驱动CPU,你知道么,本文来给你讲讲做为中心做用的谐振器和振荡器。一般来说大部分人都称之为晶振,但是这个说法并不准确,因为这个和你使用的器件相关,有源电路中使用的叫做振荡器,无源的称为谐振器。今天Ameya360电子元器件采购网带大家认识下他们吧,谐振器英文叫RESONATOR,主要做用是产生谐振频率,是典型的无源器件,需要外围电路驱动其工作,产生时钟输出。  振荡器英文叫OSCILLATOR是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能,其构成的电路叫振荡电路, 振荡器是有源器件,振荡器比谐振器多了一个控制电路。  使用最多的是晶体谐振器,简称为晶振,成分SIO2,是重要的压电材料,其主要特征是其原子或分子有规律排列,反映在宏观上是外形的对称性。在电场的作用下,晶体内部产生应力 而形变,从而产生机械振动,获得特定的频率,利用它的这种逆压电效应特性来制造石英晶体谐振器。石英由于具备天然的高品质因子“Q”,这使得晶体能在整个 工作温度和电压范围内都保持很高的精确度和频率稳定性。  优点:信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的片子,而且价格通常也较低。晶体谐振器的精度为1PPM(百万分之一)至100PPM。  缺 点:晶体谐振器是有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来。晶体谐振器相对于晶体振荡器而言其缺陷是信号质量较 差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。  晶体谐振器有一些等效参数,不同的使用环境可能会有不同的要求,选用时还要考虑环境温度、负载电容、频率精度等要求,这就要求外围振荡电路的参数要加一些控制才能输出稳定的频率。  哪么晶体振荡器也是一种,晶体振荡频率受石英晶体控制,它是典型的有源器件,自身就有内置电路,提供较稳定的时钟输出。晶体振荡器一般有4只引脚,1-NC 、2-GND 、3-OUT、 4-VCC,它是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件。  优点:晶体振荡器信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络,输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。对于时序要求敏感的应用,晶体振荡器的性能相对较好。  缺点:相对于晶体谐振器,晶体振荡器的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。另外石英振荡器要花较长的起动时间。  体积:晶体振荡器相比于无源晶体通常体积较大,随着工艺的改善,现在有的晶体振荡器是表贴的,体积和晶体谐振器相当。
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发布时间:2022-11-21 14:43 阅读量:2424 继续阅读>>

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