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COMPONENTS
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- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016
Risultati di test
Al fine di convalidare le differenze tra i vari tipi di
condensatori sono stati eseguiti alcuni test che pre-
vedevano la sostituzione dei condensatori utilizzando
una scheda di valutazione per integrati di potenza per
memorie DDR (Double Data Rate) per PC. Nella figura
3 è riportato il circuito di valutazione e i risultati dell’a-
nalisi. In questa scheda di valutazione è stata utilizzata
una tensione di 1,4 VDC, mentre come condensatori
di livellamento sono stati impiegati inizialmente due
condensatori elettrolitici al tantalio a polimero condut-
tivo (7,3x4,3 mm, 2V, 330 µF, tolleranza M). Successi-
vamente questi condensatori sono stati sostituiti con
condensatori ceramici multistrato di capacità pari a
150 e 220 µF (3,2x1,6 mm, 6,3V, tolleranza M) al fine
di esaminare le fluttuazione della tensione associate
alle variazioni della tensione di ondulazione (ripple),
della tensione di picco (spike) e del carico. Prima di
procedere all’analisi sono state effettuate regolazioni
della fase per assicurare la stabilità della scheda di
valutazione.
I risultati ottenuti hanno evidenziato che i condensato-
ri ceramici multistrato hanno la tendenza ad avere una
tensione di ondulazione più bassa anche se i valori di
capacità nominale sono inferiori rispetto a quelli dei
condensatori elettrolitici al tantalio a polimero con-
duttivo. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che alla
frequenza di commutazione i condensatori ceramici
multistrato sono caratterizzati da bassi valori di im-
pedenza ed ESR, con conseguente diminuzione della
fluttuazione della tensione. In
modo analogo i condensatori
ceramici multistrato tendono
ad avere tensioni di picco più
ridotti. Ciò con tutta probabi-
lità è imputabile al fatto che
questi condensatori sono ca-
ratterizzati da un basso valo-
re di ESL e risultano quindi in
grado di sopprimere il rumore
ad alta frequenza.
Osservando la tabella di figu-
ra 3 si può vedere che nel test
di variazione del carico, dove
il valore della corrente è stato
variato in modo significativo,
si è verificata una fluttuazione
della tensione di ampie dimen-
sioni quando sono stati usati
condensatori ceramici multi-
strato di capacità pari a 150 µF
(Case 1). Questo comportamento è probabilmente do-
vuto al fatto che il test di variazione del carico ha una
correlazione con la capacità effettiva dei condensatori
ottenuta quando è applicata la tensione. I condensa-
tori MLCC utilizzati in questo test hanno una capacità
nominale inferiore rispetto a quella dei condensatori
elettrolitici al tantalio a polimero conduttivo e la loro
capacità effettiva diminuisce a causa della polarizza-
zione in DC. Ciò spiega la fluttuazione di ampie dimen-
sioni della tensione osservata in questo test. L’utilizzo
di condensatori con capacità più elevata, pari a 220
µF, ha permesso di ridurre l’entità della fluttuazione di
tensione (Case 2).
Nel momento in cui è aumentato l’utilizzo di disposi-
tivi a semiconduttore operanti a tensioni sempre più
basse, condensatori elettrolitici a polimero conduttivo
contraddistinti da elevata capacità e basso valore di
ESR sono stati ampiamente utilizzati come condensa-
tori di livellamento per i circuiti integrati di potenza
che forniscono l’alimentazione in continua ai disposi-
tivi a semiconduttore. Dimensioni sempre più ridotte
e affidabilità sul lungo termine, comunque, sono con-
siderati fattori più importanti per altri dispositivi che
utilizzano questi semiconduttori, come ad esempio i
server (oltre che per gli stessi condensatori di livel-
lamento). Di conseguenza è in crescita la richiesta di
condensatori ceramici multistrato di capacità maggio-
re di 100 µF che offrono numerosi vantaggi tra cui fa-
cilità di miniaturizzazione, maggiore affidabilità e bas-
si valori di impedenza, ESR ed ESL.
MLCC CAPACITORS
Fig. 3 – Schema del circuito di valutazione e risultati dei test