村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

发布时间：2024-05-30 11:11
作者：AMEYA360
来源：村田电子
阅读量：697

　　去寄生电感降噪元件(LCT)是通过一起使用去耦电容器，可降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL，大幅遏制高频带噪音的元件。对DC-DC转换器等引起的电源线上的数MHz～1GHz的高次谐波噪音，具有出众的遏制效果。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　去寄生电感降噪元件(LCT)

　　去寄生电感降噪元件(LCT)是通过一起使用去耦电容器，可降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL，大幅遏制高频带噪音的元件。对DC-DC转换器等引起的电源线上的数MHz～1GHz的高次谐波噪音，具有出众的遏制效果。

　　产品概要

　　去寄生电感降噪元件(LCT)通过利用变压器技术，降低连接在LCT上的去耦电容器内部的ESL和在MLCC(多层陶瓷电容器)的从GND一侧端子至GND层的基板(通孔等)产生的ESL。从而很好地发挥MLCC具有的消除噪音性能，大幅遏制高频带噪音。

　　图1是10uF的MLCC单件(黒线)和将MLCC与LCT连接时(红线)的插入损耗特性比较。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图1 LCT的消除噪音效果

　　通过连接LCT，在比MLCC的自振频率高的频带插入损耗变大。从而对由DC-DC转换器等引起的电源线上的数MHz～1GHz的高次谐波噪音，具有出众的遏制效果。

　　降低ESL的原理

　　去寄生电感降噪元件(LCT)在元件内部内置两个线圈。通过使这两个线圈靠得很近，成为相结合的变压器构造，从而在两个线圈的中间部分产生负互感(−M)。利用村田制作所的陶瓷多层技术，这负互感实现了高精度的稳定的M值。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图2 等效电路

　　另外，零件外壳使用非磁性体(电介质材料)，所以没有直流叠加特性，能对电流变化采取稳定的静噪措施。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图3 内部构造示意图和外观图片

　　去耦电容器让电源噪音流向GND，降低噪音。可是在电容器内部有ESL(L3)。另外，在电容器至GND层之间也因通孔等而产生ESL(L4)。这些ESL降低了将噪音流向GND的性能。

　　LCT可以通过负互感(−M)来抵消这些ESL。L3+L4的值变为等于M值后，ESL被完全抵消，可以获得理想的电容器性能，让噪音有效流向GND层。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图4 LCT的降噪原理

　　LCT的主要优点

　　去寄生电感降噪元件(LCT)最大的优点是能以少量元件采取静噪措施(节省空间和削减成本)。

　　因为去寄生电感降噪元件(LCT)能改进去耦电容器的消除噪音性能，所以能以较少的MLCC采取静噪措施。另外，还可以削减用于降低高次谐波噪音的小容量MLCC等。

　　图5是通过增加LCT来削减MLCC的电路示例。在这个电路中，即使削减10个MLCC后，噪音电平也比初期电路小。如是降圧转换器(Buck converter)，则可用LCT有效消除漏至输入电源线的开关噪音。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图5 通过增加LCT来削减MLCC的电路示例

　　图6是图5电路示例的传导噪音比较结果。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图6 初期电路和装入LCT后的噪音比较

　　从图可知增加LCT后，即使削减10个MLCC也能降噪。尤其是在包括FM无线电频带的20至108MHz的频率，效果很大。

　　图7是用于行车记录仪的采用示例。类似方案也可实际应用于电子后视镜、行车记录仪、玩具。

村田电子：去寄生电感降噪元件(LCT)，为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL？

　　图7 通过采用LCT，大幅削减了MLCC，降低了噪音。

　　主要用途

　　去寄生电感降噪元件(LCT)可用于受困于电源噪音的下列产品：

　　民生设备：照相机、游戏机、玩具、Digital Audio、Wi-Fi路由器、笔记本电脑;

　　产业设备：伺服放大器、相机传感器、控制板(CPU电源线)、基站、服务器、光传输装置;

　　车用设备：村田现在正在开发用于大电流的LCT和车载级LCT[用途详情请咨询AMEYA360]。

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　　株式会社村田制作所扩充了移动设备专用与车载专用的0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)过热检测用PTC热敏电阻的系列产品，追加了标称电阻1kΩ系列，感知温度105℃、115℃的产品。本产品预定从10月起开始批量生产。　　PTC热敏电阻是Positive Temperature Coefficient Thermistor的缩写，PTC阻值在温度超过一定温度后剧烈上升，因此可在电路中起到过热保护的功能。　　随着智能手机和平板终端等移动设备的高功能化和小型化，电子部件的安装数量也不断增加。此外，在通信速度得到飞跃性提高的5G环境下，每个部件需要在单位时间内处理的信息量显著增加，部件的高负载带来发热量的激增，因此对过热检测部件的需求越来越高。　　此外，在符合AEC-Q200标准的车载用途中，随着LED插座的小型化需求增加，其内部用于过热检测的部件也有小型化趋势。　　鉴于此，村田通过改进陶瓷原料的成分和烧制技术，成功研发了标称电阻1kΩ系列的超小型0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)产品。与旧型号PRF15系列(1005M尺寸)相比体积缩小约80%，贴装面积缩小了约70%。　　此外，这是村田PRF系列中首款使用无铅原料的无Pb产品，因此也有助于减少环境负荷。　　主要特点　　1.作为移动设备专用标称电阻1kΩ系列，实现超小型0603M尺寸，为高密度贴装和节省电路板空间做贡献;　　2. PTC热敏电阻体积小，可高速响应;　　3. 使用无铅原料的无Pb产品;　　4. 无触点，不会发生开启/关闭时的干扰;　　5. 使用无铅原料的无Pb产品;　　6. 不需要复杂的电路结构，可削减部件数量;　　7. 检测发热后，如果恢复正常温度便会自动返回原来的电阻值，可反复使用;　　8. 室温(25℃)的电阻值1kΩ、感知温度105℃、115℃的电阻值10kΩ.　　对于确保电子元件的最佳性能和防止电子元件因受热而损坏，热管理是一项十分重要的技术。有关村田PTC热敏电阻的应用说明和推荐IC，可参考：东芝的Thermoflagger™过温检测IC与PTC热敏电阻结合使用，提供过温保护解决方案的案例。　　今后，村田将继续扩充温度传感产品系列，以满足市场对高密度贴装和小型化的需求，并为此做出贡献。
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