C0G MLCC, 필름 커패시터를 능가하는 공간 절약 옵션 제공

필름 커패시터는 안전성, 저손실 특성, 미미한 압전 효과로 잘 알려져 있으며, 고주파 및 고정밀 아날로그 응용 분야에서 특히 그렇습니다. 그러나 고전압 다층 세라믹 커패시터(MLCC)는 이제 온도 안정성, 주파수 응답, 전압 처리와 같은 주요 영역에서 필름 커패시터와 대등하거나 이를 능가하는 성능을 제공할 수 있습니다. 훨씬 더 작은 표면 실장 패키지로 제공되는 MLCC는 공간 절약이 우선적인 설계 요인인 여러 최신 응용 제품에서 점점 더 확실한 선택지가 되고 있습니다.

IEC C0G 표준에 따라 Class 1 유전체로 제작된 MLCC는 특히 공진 회로나 자동차용 전자 부품에서 크기와 정밀도가 중요한 경우 전통적으로 필름 커패시터를 사용했던 응용 분야를 잠식하고 있습니다. C0G는 -55°C ~ +125°C에서 0 ± 30ppm/°C의 온도 계수를 갖는 세라믹 유전체를 나타내며 Electronic Industries Alliance의 네거티브 포지티브 제로(NP0) 표준과 기능적으로 동일합니다.

Kyocera AVX는 온도, 전압, 시간에 걸쳐 변동을 최소화하면서 극도로 안정적인 정전 용량을 제공하는 C0G MLCC를 제공합니다. 이 장치는 타이밍, 필터링, 임피던스 매칭 또는 RF 설계의 진공 섹션과 같이 부품의 예측 가능성이 중요한 회로에 적합합니다.

필름 커팻시터에 비해 MLCC가 제공하는 이점

유전체로 플라스틱 또는 고분자 필름을 사용하는 커패시터는 뛰어난 전압 정격, 낮은 손실, 온도 변화에도 매우 안정적인 정전 용량을 제공하지만 일반적으로 대응되는 C0G MLCC보다 물리적으로 크고 무겁습니다.

스마트폰, 태블릿, 랩톱, 웨어러블 장치뿐만 아니라 자동차 응용 분야의 전기 차량(EV), 고급 운전자 지원 시스템(ADAS), 인포테인먼트 시스템의 필요성을 충족하기 위해 C0G MLCC에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 부품에 대한 다른 주요 시장에는 정밀한 제어와 측정에 정전 용량 안정성이 매우 중요한 항공 우주 및 방위, 통신, 산업용 전자 제품이 있습니다.

최신 고전압 C0G MLCC는 넓은 온도 범위에서 정전 용량 변화가 최소화된 고도로 안정된 온도 특성을 나타냅니다. 이는 Class 2 MLCC(예: X7R)보다 훨씬 더 안정적이며 다수의 필름 커패시터와 비교해 성능이 유사하거나 더 뛰어납니다(그림 1).

그림 1 : C0G 정전 용량은 다른 유전체보다 온도 범위에 걸쳐 훨씬 더 안정적입니다(이미지 출처: Kyocera AVX).

C0G MLCC는 훨씬 낮은 등가 직렬 저항(ESR)과 등가 직렬 유도 용량(ESI)을 제공하므로 전력 전자 부품, RF 회로, 최신 고속 디지털 시스템의 효율성, 열 방출, 잡음, 안정성에 유리한 영향을 미칩니다. 또한 고품질(Q) 계수로 측정되는 높은 효율을 제공합니다.

정밀도와 신뢰성이 중요한 분야에서 점점 더 선호되는 C0G MLCC는 시간 범위에 걸쳐 그리고 온도 변동, 습기, 전압 바이어스와 같은 환경적 스트레스 하에서 일관적인 전기적 성능을 유지합니다.

간극을 없앤 Kyocera

특정 응용 분야에서, 고전류의 빠른 스파이크는 매우 높은 열을 발생시켜 필름 커패시터의 유전체가 연화 및 용융될 수 있습니다. 결과적으로 적외선 방출을 통한 커패시터의 열 발산 능력이 저하되어 열적 고장이 더 빨리 진행됩니다.

Kyocera를 포함한 여러 제조업체는 성능 측면에서 필름 커패시터와의 격차를 크게 줄였으며 크기, 집적성, 자동화 조립 환경의 신뢰성 측면에서는 이를 능가하고 있습니다.

Kyocera의 C0G MLCC는 DC-DC 컨버터, 온보드 충전기(OBC), 자동차 또는 산업용 전자 장치의 정밀 신호 체인에서와 같이 실장 면적,·중량,·자동화 조립이 우선시되는 많은 설계에서 필름 커패시터를 대체할 수 있습니다. 고전압 정격과 자동차 등급 신뢰성(AEC-Q200)을 갖춘 C0G MLCC는 더 높은 정전 용량과 전압을 지원하면서도, 더 소형화되고 견고하며 확장 가능한 시스템 설계를 가능하게 하는 매력적인 대안이 됩니다.

과거에는 제품 설계자들이 우수한 고전압 정격, 낮은 손실, 그리고 견고한 자기 복원 특성 때문에 DC-DC 컨버터와 OBC용으로 필름 커패시터를 선택했을 수 있습니다. Kyocera C0G MLCC는 자동차 작동 조건에서 매우 안정적인 전기적 성능을 제공하고, 콤팩트한 설계를 위해 크기와 무게를 줄이며, 낮은 손실로 인한 효율 향상을 통해 EV OBC에서 필름 커패시터를 대체할 수 있습니다.

C0G 세라믹은 사용 가능한 커패시터 유전체 중 가장 안정적인 특성을 제공하며, 넓은 동작 온도 범위에서도 열화(노화) 특성을 보이지 않습니다. 이로 인해 신뢰성, 소형화, 성능 최적화에 중점을 둔 최신 EV 전력 전자 분야에 특히 적합합니다.

Kyocera AVX의 KAM Automotive MLCC 계열에는 유전체 재료, 정전 용량 범위, 전압 정격, 케이스 크기 및 기타 요인으로 차별화된 광범위한 커패시터가 포함되어 있습니다. 이 회사의 C0G KAM MLCC는 안정적인 정전 용량과 낮은 손실이 요구되는 자동차 응용 분야(예: LED 조명, 센서, 오디오 회로, GPS, 안전 제어 모듈, 터치스크린)에서 선호되며, 산업용 전력 시스템이나 재생에너지 등 비자동차 분야에도 적합합니다.

예를 들어, Kyocera AVX KAM32LCG2J333JU(그림 2)는 온도, 전압, 시간에 걸쳐 정전 용량 변화가 최소화되어 뛰어난 안정성을 제공합니다. AEC-Q200 자동차 표준을 준수하는 이 MLCC는 정전 용량 0.033µF 및 정격 전압 630V의 특성을 제공하며 전기 차량 시스템에서 일반적인 고전압 환경에 적합합니다. 이 MLCC는 0.126in 길이 x 0.098in 너비(3.20mm x 2.50mm) 크기이며 장착 시 0.110in의 높이를 가집니다.

그림 2: Kyocera AVX MLCC의 대표 이미지(이미지 출처: Kyocera AVX)

결론

아날로그, RF 또는 전원 공급 장치 설계에서 정밀도와 안정성이 중요한 경우, Kyocera의 C0G(NP0) MLCC는 넓은 온도 범위(0 ± 30ppm/°C) 및 DC 바이어스가 인가된 상태에서 0에 가까운 정전 용량 변화를 유지합니다. 이 제품은 일관적인 성능을 지원하므로 자동차, 의료, 산업 응용 분야를 포함한 미션 크리티컬 환경에 이상적입니다.