我們?nèi)粘Ｋ玫臄?shù)碼設(shè)備,，大多數(shù)都是使用通過AC適配器生成的直流電壓作為輸入電壓,，然后通過電源IC來升降電壓。在使用耗電量較高的半導(dǎo)體時,，會特別用到100μF以上的平滑用電容器,。此外，隨著半導(dǎo)體的低電壓化和高速化,，為了保持其工作穩(wěn)定性,，就需要用到低阻抗型的平滑電容器。因此,，村田制作所（以下簡稱“村田”）又進(jìn)一步擴(kuò)充了100μF以上的大容量多層陶瓷電容器產(chǎn)品陣容,。
圖1.100μF多層陶瓷電容器（例：3.2x2.5mm尺寸:330μF）
電容器根據(jù)其基本結(jié)構(gòu)、材料的不同,，大致分為圖2中的幾種,。從圖中我們可以看到多層陶瓷電容器雖然在靜電容量的溫度依賴性，施加電壓導(dǎo)致有效容量下降（DC偏壓特性）方面略有不足,，但其小型化,、高可靠性、高價格競爭力,、低阻抗/低ESR*1/低ESL*2等優(yōu)勢十分顯著,。因此在如今小型、大容量的電容器領(lǐng)域,，多層陶瓷電容器已經(jīng)成為主流,。但超過100μF的大容量平滑用電容器，必須具備低阻抗,，這些產(chǎn)品目前的主流卻是導(dǎo)電性聚合物電解電容器,。
*1.ESR(Equivalent Series Resistance 等效串聯(lián)電阻)：電容器阻抗的實際成分。
*2.ESL(Equivalent Series Inductor 等效串聯(lián)電感)：電容器帶有的微小電感成分,，諧振頻率以上的頻率領(lǐng)域的阻抗由ESL支配,。
圖2.多層陶瓷電容器的優(yōu)勢/劣勢(出處:村田制作所)
如今，支持多層陶瓷電容器大容量化的技術(shù)正在不斷革新，村田電子已經(jīng)能保證1μm以下介質(zhì)層的高精度疊加1000層以上的穩(wěn)定量產(chǎn)生產(chǎn)技術(shù)及薄層化技術(shù),，此外,，100μF以上的多層陶瓷電容器也正在量產(chǎn)中。
圖3.100μF以上陶瓷電容器（3.2x2.5mm尺寸/330μF）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
由于近幾年數(shù)碼設(shè)備使用的半導(dǎo)體不斷低電壓化,，由DC偏壓特性引起的容量下降的情況也在不斷減少,，因此數(shù)碼設(shè)備也開始使用100μF以上的多層陶瓷電容器作為平滑用電容器。
目前,，2.0x1.25mm/X5R/4V/100μF,、3.2x1.6mm/X5R/6.3V/100μF、3.2x1.6mm/X5R/4V/220μF這三種規(guī)格的產(chǎn)品已經(jīng)商品化,。此外,，多個項目的100μF以上的多層陶瓷電容器（最大容量：300μF）也已實現(xiàn)商品化。
圖4.100μF以上多層陶瓷電容器的產(chǎn)品陣容（2015年8月）
在村田最新的產(chǎn)品陣容中,，既有用于一般消費類市場的X5R型（工作溫度范圍：-55～85℃）產(chǎn)品,，又有面向耗電量大、設(shè)備內(nèi)部溫度高的應(yīng)用的X6*型（工作溫度范圍：-55～105℃）,，此外更大容量產(chǎn)品的開發(fā)也在計劃中,。
目前，為了確保數(shù)碼設(shè)備使用的低電壓及高速運轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體電源線的穩(wěn)定性,，需要控制由紋波電壓及負(fù)載變動引起的電壓變動,。作為平滑用電容器，必須要達(dá)到100μF以上容量及低阻抗,，此前市場的解決方案主要是使用導(dǎo)電性聚合物電解電容器,。村田這次擴(kuò)充了100μF以上的多層陶瓷電容器產(chǎn)品陣容，可以取代導(dǎo)電性聚合物電解電容器,。
雖然多層陶瓷電容器的容量比導(dǎo)電性聚合物電解電容器要低,，但仍然具有很強(qiáng)的可替代性。這是因為多層陶瓷電容器的阻抗及ESR很低,，應(yīng)對電壓變化反應(yīng)良好,。圖5是代表性的導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器和多層陶瓷電容器的阻抗，ESR-頻率特性,。數(shù)碼設(shè)備使用的電源IC開關(guān)頻率在100kHz以上,，從圖中可以看出，相對于導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器,，多層陶瓷點容易不僅和它具有相同容量,，而且容量比它低的產(chǎn)品，阻抗和ESR也很低,。
此外,，在諧振頻率為高頻時，與導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器相比，多層陶瓷電容器的阻抗非常低,，對高頻靜噪非常有用,。
圖5.阻抗/ESR-頻率特性比較
村田使用PC上DDR用電源IC的評估基板進(jìn)行了替換評估，評估電路及評估結(jié)果如圖6所示,。評估基板使用1.4V直流電壓,，初始狀態(tài)下在2處使導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器（7.3x4.3mm尺寸/2.0V/330μF/M偏差）作為平滑用電容器。然后,，使用150μF及200μF(3.2x1.6mm尺寸/6.3V/M偏差)的多層陶瓷電容器替換導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器,，對紋波電壓/尖峰電壓,、負(fù)載變化時的電壓變化進(jìn)行評估,。本次評估已事先調(diào)整相位，確保了評估基板的穩(wěn)定性,。
圖6.導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器替換評估結(jié)果
從圖中可以看出,，使用多層陶瓷電容器時，雖然其標(biāo)稱容量值比導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器低,，但的確能改善紋波電壓,。這是因為開關(guān)頻率處的多層陶瓷電容器阻抗及ESR很低，控制了由開關(guān)頻率產(chǎn)生的電壓變動,，改善了紋波電壓,。此外，對于尖峰電壓同樣有改善作用,。這是由于多層陶瓷電容器的ESL很低,，控制了高頻噪聲，改善了尖峰電壓,。
但是,，在電流變化很大的負(fù)載變動測試中，使用150μF多層陶瓷電容器時,，電壓變動結(jié)果并不理想,。這與負(fù)載變動測試對電容器施加電壓時的有效容量有關(guān)。測試所用的多層陶瓷電容器的標(biāo)稱容量值比導(dǎo)電性聚合物鉭電解電容器低,，DC偏壓特性導(dǎo)致有效容量值更低,，因此測試結(jié)果不理想。但是,，用了容量較大的220μF產(chǎn)品,，就能改善負(fù)載變動測試的評估結(jié)果。
由于低電壓驅(qū)動的半導(dǎo)體十分普及,，作為提供直流電源的電源IC的平滑用電容器,，一般會使用具備大容量、低ESR特性的導(dǎo)電性聚合物電解電容器，但隨著使用此類產(chǎn)品的服務(wù)器等設(shè)備對小型化,、長期可靠性等性能越發(fā)重視,，對平滑用電容器也產(chǎn)生了同樣的要求。村田十分看重具備小型化,、高可靠性,，且有更低阻抗/低ESR/低ESL特性的100μF以上的多層陶瓷電容器的發(fā)展。如今市場交易很活躍,，相信村田今后產(chǎn)品陣容的擴(kuò)大將有助于電子設(shè)備市場的發(fā)展,。