जब इलेक्ट्रिकल इंजीनियर उच्च-आवृत्ति बिजली वितरण नेटवर्क या उच्च-स्पीड डिजिटल सिस्टम डिज़ाइन करते हैं, तो मल्टी-लेयर सिरेमिक कैपेसिटर (एमएलसीसी) का चयन करने में इसकी नाममात्र कैपेसिटेंस और वोल्टेज रेटिंग का मूल्यांकन करने से कहीं अधिक शामिल होता है। दो परजीवी पैरामीटर - समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (ईएसआर) और समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन (ईएसएल) - यह निर्धारित करते हैं कि एक संधारित्र वास्तविक-विश्व सर्किट वातावरण में कितना प्रभावी ढंग से व्यवहार करता है।

हार्डवेयर डिजाइनरों और घटक खरीद टीमों के लिए, बिजली आपूर्ति शोर, वोल्टेज ड्रॉप और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) को रोकने के लिए इन परजीवी व्यवहारों को समझना महत्वपूर्ण है।

एमएलसीसी का वास्तविक-विश्व समतुल्य सर्किट

एक आदर्श सैद्धांतिक मॉडल में, एक संधारित्र शुद्ध कैपेसिटिव प्रतिक्रिया प्रदान करता है। हालाँकि, भौतिक विनिर्माण बाधाएं, आंतरिक इलेक्ट्रोड परतें और टर्मिनल कनेक्शन का मतलब है कि प्रत्येक वास्तविक दुनिया एमएलसीसी एक आरएलसी सर्किट के रूप में कार्य करता है जिसमें शामिल हैं:

• धारिता (सी): प्राथमिक ऊर्जा भंडारण मूल्य.
• समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (ईएसआर): आंतरिक धातु इलेक्ट्रोड शीट, टर्मिनल प्लेटिंग और ढांकता हुआ नुकसान के प्रतिरोध का योग।
• समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन (ईएसएल): आंतरिक इलेक्ट्रोड प्लेटों और टर्मिनल कनेक्शन के माध्यम से बहने वाले वर्तमान पथ द्वारा शुरू किया गया अधिष्ठापन।

हाई-करंट और पावर फ़िल्टरिंग में ईएसआर क्यों मायने रखता है

ईएसआर यह निर्धारित करता है कि जब एक प्रत्यावर्ती धारा संधारित्र से गुजरती है तो गर्मी के रूप में कितनी शक्ति नष्ट होती है।

थर्मल प्रबंधन:स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति (एसएमपीएस) और उच्च-वर्तमान डीसी-डीसी कनवर्टर्स में, आउटपुट कैपेसिटर के माध्यम से उच्च तरंग धाराएं प्रवाहित होती हैं। यदि एमएलसीसी में अत्यधिक उच्च ईएसआर है, तो I²R बिजली हानि आंतरिक गर्मी उत्पन्न करती है। यह स्व-हीटिंग ढांकता हुआ क्षरण को तेज कर सकता है या थर्मल पलायन को जन्म दे सकता है।

तरंग वोल्टेज दमन:कम ईएसआर को आम तौर पर आउटपुट डिकॉउलिंग के लिए प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह संधारित्र से क्षणिक लोड धाराओं के गुजरने पर उत्पन्न वोल्टेज तरंग को कम करता है।

ईएसएल उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन का निर्देश क्यों देता है?

जबकि ईएसएल को आम तौर पर नैनोहेनरीज (एनएच) या पिकोहेनरीज (पीएच) में मापा जाता है, इसका प्रभाव प्रमुख हो जाता है क्योंकि ऑपरेटिंग आवृत्तियां मेगाहर्ट्ज और गीगाहर्ट्ज रेंज में चढ़ जाती हैं।

आगमनात्मक संक्रमण:जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, कैपेसिटिव रिएक्शन के कारण कैपेसिटर की प्रतिबाधा कम हो जाती है जब तक कि यह अपने सेल्फ-रेजोनेंट फ्रीक्वेंसी (एसआरएफ) तक नहीं पहुंच जाता। एसआरएफ के ऊपर, ईएसएल द्वारा शासित आगमनात्मक प्रतिक्रिया हावी हो जाती है। घटक एक संधारित्र की तरह काम करना बंद कर देता है और एक प्रारंभ करनेवाला की तरह काम करना शुरू कर देता है, जिससे यह उच्च आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करने के लिए बेकार हो जाता है।

हाई-स्पीड प्रोसेसर को अलग करना:आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर, एफपीजीए और एएसआईसी तेज क्षणिक धाराओं की मांग करते हैं। कम ईएसएल यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि डिकॉउलिंग कैपेसिटर तार्किक त्रुटियों को ट्रिगर करने वाले आगमनात्मक वोल्टेज स्पाइक्स से पीड़ित हुए बिना तात्कालिक चार्ज की आपूर्ति कर सकते हैं।

परजीवी प्रभाव को न्यूनतम करने के लिए इंजीनियरिंग रणनीतियाँ

सर्किट प्रदर्शन को अनुकूलित करने और सही निष्क्रिय घटकों का चयन करने के लिए, खरीद और डिजाइन टीमों को इन दिशानिर्देशों को ध्यान में रखना चाहिए:

• कम ईएसएल के लिए छोटे केस आकार चुनें:छोटे पैकेज आकार (जैसे 0402 या 0603) में स्वाभाविक रूप से छोटे आंतरिक वर्तमान पथ और छोटे लूप क्षेत्र होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 1210 या 2220 जैसे बड़े पैकेजों की तुलना में ईएसएल काफी कम होता है।
• रिवर्स-ज्यामिति (एलडब्ल्यू रिवर्स) कैपेसिटर का उपयोग करें:अल्ट्रा-लो ईएसएल आवश्यकताओं के लिए, विशेष लो-इंडक्शन चिप कैपेसिटर (एलआईसीसी) पैकेज के लंबे किनारे के साथ समाप्ति चौड़ाई को चौड़ा करते हैं, जिससे परजीवी इंडक्शन में भारी कमी आती है।
• समानांतर एकाधिक कैपेसिटर:कई छोटे समानांतर कैपेसिटर में कुल कैपेसिटेंस वितरित करने से पीसीबी में थर्मल अपव्यय में सुधार करते हुए कुल समकक्ष ईएसआर और ईएसएल दोनों कम हो जाते हैं।

स्रोत उच्च-प्रदर्शन, निम्न-परजीवी एमएलसीसी

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