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工业自动化(FA)用陶瓷电容器的介绍

Factory Automation

随着Smart factory化的发展,越发有必要提高工业自动化(FA*1)的设备小型化、可靠性以及高耐热性。一方面,扩大静电容量和耐电压规格的高耐压化陶瓷电容器产品在不断推进,能够选择陶瓷电容器的领域也不断扩大。

在此将介绍实际使用电路中, FA的电源及逆变器用的电容器,及用多层陶瓷电容器替代电解电容器和薄膜电容器的要点和事例。

*1 FA:Factory Automation




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Murata Icon X 工业自动化框图

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图1工业自动化框图


以上是FA一般的框图。
FA由PLC、变频驱动器、AC交流电机、各种电源等构成。
下面将介绍AC/DC,DC/DC转换器和逆变器的使用电路事例。

Murata Icon X 使用电路实例(AC/DC转换器、DC/DC转换器)

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图2 AC/DC DC/DC 转换器框图


以上是AC/DC转换器、DC/DC转换器的一般电路事例。


①AC线滤波器(C1,C2)和一次二次结合的耦合电容有必要使用取得安全规格认证的电容器。


SMD X1/X2/Y2
GA3系列 取得安全规格认证的多层陶瓷电容器 
引线
X1/Y1
DE1系列 取得安全规格认证的引线型陶瓷电容器
X1/Y2
DE2系列 取得安全规格认证的引线型陶瓷电容器

②缓冲用电容器(C5,C6)为安装高频开关,要求使用低损耗电容器。

因此向您推荐温度补偿型(Class1)电容器。
一方面,C7因为要求去除高频的噪声成分,所以需要高容量。
向您推荐高介电常数系统(Class2)的电容器。
我们会根据不同用途,向您推荐最适合的温度特性产品。

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图3 不同温度特性、DC偏置事例



SMD
GRM系列/一般用多层陶瓷电容器 
GR3系列 高实效容量•高耐纹波性多层陶瓷电容器
引线
RDE系列/一般用引线型多层陶瓷电容器 

③平滑用电容器(C4,C8)为除去低频噪声,要求使用较大容量的电容器。



SMD
KRM系列 一般用 带金属端子 片状多层陶瓷电容器
KR3系列 一般用 带金属端子 高实效容量•高耐纹波性产品 片状多层陶瓷电容器
引线
RDE系列 一般用 引线型多层陶瓷电容器


Murata Icon X 使用电路事例(逆变器电路)

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图4 逆变器电路


以上是逆变器的一般电路事例。

缓冲电容器(C1)要求除去高频的噪声成分。



SMD
KRM系列 带金属端子 大容量 多层陶瓷电容器
KR3系列 带金属端子 大容量 高耐纹波性多层陶瓷电容器
引线
RDE系列 一般用引线型多层陶瓷电容器

Murata Icon X 替换薄膜电容器、电解电容器

替换为多层陶瓷电容器的理由

近年来,随着特别是以电力转换设备为中心,开关元件的高频化和高温驱动化等高效率的实用化发展,对能对应小型化和高温的元件的要求也越来越高。

多层陶瓷电容器在高频范围内的阻抗特性良好,充分利用能够对应高温这一点,在传统使用电解电容器和薄膜电容器的领域,开始用多层陶瓷电容器代替。
以下将介绍替换的要点、优势和实际事例。

图5  额定电压和静电容量范围


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图6  阻抗频率特性10μF

在替换薄膜电感器和电解电感器时,由于MLCC在高频范围的阻抗特性非常优越,因此并非一定要满足容量,以100kHz为界,如果是在高频侧,MLCC的容量即使比薄膜电容器和电解电容器低,但也能够使用。



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多层陶瓷电容器的最高使用温度是125℃,具有优越的耐高温特性。
在以电力转换器为中心的要求高效率化的应用中,高频化、高温驱动化不断发展,因为多层陶瓷电容器具有优越的耐高温特性,即使在高温环境下也能正常使用,且能够安装在距离发热源很近的位置,因此有利于基板的小型化和设计自由度。此外,近来由于要降低贴装成本及元件整体SMD化的趋势,替换成多层陶瓷电容器的方案备受关注。

如图7,发热源温度很高时,薄膜电容器为了适应高温环境,需要与发热源保持一定距离,通过将其替换为多层陶瓷电容器,可贴装于距离发热源更近的位置。

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图7  替换图



多层陶瓷电容器的替换案例(逆变器)

Case 1缓冲电容器的薄膜电容器替换成多层陶瓷电容器

各种电力转换设备的替换案例不断增加。

Case1


Case 2平滑电容器的电解电容器替换为多层陶瓷电容器

虽然在容量方面很难代替,但是一些应用已开始进行替换。

Case2


陶瓷电容器产品一览


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