CL233X超小型金属化聚酯薄膜电容器(MMB)
技术参数简介
引用标准 GB/T7332-1996 IEC60384-2
材料 超薄金属化聚酯薄膜为介质/电极采用叠片式结构，镀锡铜包钢线(CP)线径向引出，矩形阻燃塑壳和环氧树脂封装
特点 体积小，容量大，自愈良好，使用寿命长
适用 彩电、程控交换机及军用整机、精密电子仪表的隔直流、旁路、藕合、滤波电路，适合欧美标准的电子产品使用
别名 校正电容 黄壳电容 迷你塑壳电容
电性能参数 气候类别 40/85/21
额定电压 50/63V 100V
容量范围 0．001-1．0μF
容量偏差 ±5%（J） ±10%（K） ±20%（M）
耐电压 1．6 UR（5S）
损耗角正切 ≤1.0%（20℃，1KHZ）
绝缘电阻 ≥3750MΩ CR≤0.33μF UR≤100V 20℃,1min
≥7500MΩ CR≤0.33μF UR＞100V
1250S CR>0.33µF UR≤100V
2500S CR>0.33µF UR＞100V
电源用电容器的选择
电容器是实现电源的宽范围电压和电流组合的最要害的无源元件之一。尽管每种电容器
都能储存电能，但对于特定的应用来说，电介质技术在电容器的选择中起着重要的作用。
电容器在电源中最重要的应用是在存储能量、浪涌电压保护、EMI抑制和控制电路等方面。我们可以通过图1了解到针对不同的应用领域，这些电介质技术彼此竞争或互为补充的关系。
储能
储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出
端。电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000ΜF之间的铝电解电容器（如EPCOS公司的 B43504或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
要选择合适的电容值，需查看其额定直流电压、答应的电压波纹和充/放电周期。但
是，在选择用于该应用的电解电容器时，应当考虑以下参数。
典型电源中的电容器波纹电流为各个频率上的波纹电流的组合。波纹电流的RMS（均方根）值决定了电容器的温升。
常见的一个错误是通过把各个频率上的波纹电流的平方值相加来计算RMS电流负载。实际上，必须考虑到随着波纹频率的增加，电容器的ESR下降。
正确的做法是根据波纹因子的频率图估算出高频（到100HZ）时的波纹电流。采用估算的电流平方值来确定波纹电流。这才是真实的电流负载。
由于环境温度决定着负载条件下的电容器寿命，因此，那些声誉卓著的制造商们均精确
定义了波纹电流负载、环境温度与概率寿命之间的关系。在实际工作条件下，利用波纹电流
负载和环境温度来确定概率寿命，而将公布的概率寿命作为绝对值。
浪涌电压保护
开关频率很高的现代功率半导体器件易受潜在的损害性电压尖峰脉冲的影响。跨接在功
率半导体器件两端的浪涌电压保护电容器（如EPCOS B32620-J或B32651..56）通过吸收电压脉冲限制了峰值电压，从而对半导体器件起到了保护作用，使得浪涌电压保护电容器成为功率元件库中的重要一员。
半导体器件的额定电压和电流值及其开关频率左右着浪涌电压保护电容器的选择。由于
这些电容器承受着很陡的DV/DT值，因此，对于这种应用而言，薄膜电容器是恰当之选。
在额定电压值高达2000VDC的条件下，典型的电容额定值在470PF～47NF之间。对于大功率的半导体器件，如IGBT，电容值可高达2.2ΜF，电压在1200VDC的范围内。
不能仅根据电容值/电压值来选择电容器。在选择浪涌电压保护电容器时，还应考虑所
需的DV/DT值。
耗散因子决定着电容器内部的功率耗散。因此，应选择一个具有较低损耗因子的电容器
作为替换。
EMI/RFI抑制
这些电容器连接在电源的输入端，以减轻由半导体所产生的电磁或无线电干扰。由于直
接与主输入线相连，这些电容器易遭受到破坏性的过压和瞬态电压。因此，世界上各个地区
都推出了不同的安全标准，包括欧洲的EN132 400，美国的UL1414和1283以及加拿大的CSA C22.2 NO.0，1和8。
采用塑膜技术的X-级和Y-级电容器（如EPCOS B3292X/B81122）提供了最为廉价的抑制方法之一。抑制电容器的阻抗随着频率的增加而减小，答应高频电流通过电容器。X电容器在线路之间对此电流提供“短路”，Y电容器则在线路与接地设备之间对此电流提供“短
路”。
根据所能承受的浪涌电压的峰值，对X和Y电容器还有更细的分类。例如：一个电容值高达1ΜF的X2电容器的额定峰值浪涌电压为2.5KV，而电容值相近的X1电容器，其额定峰值浪涌电压则为4KV。应根据负载断电期间的峰值电压来选择合适的干扰抑制电容器的级别。
控制和逻辑电路
各类电容器均被应用于电源控制电路中，除非是在恶劣的环境条件下，否则这些电容器
都是具有低电压和低损耗的通用型元件。
在恶劣的环境下使用的电源，通常选用高温元件。工业或专业用电源，可选择低ESR元件，如EPCOS B45294系列，在要求较高的总体可靠性时，是不错的选择。
为了对装配的自动化、外型尺寸的压缩、装配成本的下降以及由此带来的生产率的提高
等加以利用，大多数设计师试图沿用控制电路中所采用的SMD电容器技术。但是，选用混合技术以充分利用某些引线元件所具有的低得多的成本这一优势的工程师也不在少数。
铝电解电容器的基本概念与应用（1）
引言
11电容器的机理与电气功能
顾名思意，可以作这样的形象理解：所谓电容器（capacitor）就是能够储存电荷的“容器”。只不过这种“容器”是一种非凡的物质——电荷（charge），而且其所存储的正负电荷等量地分布于两块不直接导通的导体板上。至此，我们就可以描述电容器的基本结构：两块导体板（通常为金属板）中间隔以电介质（dielectric）。即构成电容器的基本模型。
了解了电容器的基本构造后，可能会产生这样的问题：电容从何而来？电容的物理意义为何？电容器的主要参数有哪些？电容器在电子线路中起哪些作用？下面我们将对上述问题一一作出解答。
众所周知，空间中的一个带电体具有两个电参数：电荷电量Q和电位势U。而这两者的比值（Q/U）表现出一种有趣的规律：这个比值仅与带电体本身的尺寸、外形及其所处的空间环境有关，而与带电体所带电荷的多少无关。也就是说，带电体所带电荷与其电位势的比值表征了带电体及其四周环境所构成的系统的一种固有属性，我们把此比值称为电容量，以C(=Q/U)来表示。电容量也可以理解为带电体（电位势一定的情况下）容纳电荷的能力。
我们通过两个例子来了解电容量C的计算方法：
（1）真空中孤立带电球（R=r0）的电容量如何计算？设孤立电荷的电量Q=q，其相对于无穷远处的电位势U=q/(4πε0r0)，则其电容量C=Q/U=4πε0r0。从计算结果可以看出，电容量只与带电体的本体尺寸，外形和所处的空间环境有关，而与所带电量无关。
（2）平行板电容器的电容量计算方法。所谓平行板电容器是指两块相对平行的金属板中间隔以相对介电常数为εr、厚度为d的电介质所构成的电子元件。设平行板电容器储存的电荷Q=q，则正负极板的电荷分别为＋q、－q，两极板间的电位差为u。平行板电容器可以看作是两个孤立带电体电容器串联构成。设正极板相对于无穷远处的电位U＋=u＋，则负极板的电位U－=u＋－u。正负极板具有的电容量分别为＋q/u＋，－q/(u＋－u)。两者串联的合成容量1/C=1/(＋q/u＋)＋1/－q/(u＋－u)=u/q，
即C=q/u。由物理学的推导可以得出，u=4πdq/(εrε0S),所以C=εrε0S/4πdq。同样，电容量仅与其结构尺寸有关，而不依靠其带电量的多少。
电容量（Capacitance）、工作电压（operatingVoltage）、损耗因子（LossFactor）、绝缘电阻（InsulatingResistance）等是标定电容器特性的基本电气参数。电容器的电容量、损耗因子通常以120Hz下数字电桥测定的数值为准；绝缘电阻则是电容器隔离直流作用的数值化表征，希望电容器的绝缘电阻越高越好。表征电容器特性的参数还有：击穿电压（BreakdownVoltage）、容许流通的最大纹波电流（Max.RippleCurrent）、使用温度范围（OperationTemperatureRange）、容量温度系数（TemperatureCoefficient）、频率特性（FrequencyCharacteristics）等。
电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。在LSIC、VLSIC已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。电容器还经常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。
12电容器的相关计算
121电容器的容量
电容器的静电容量的计算公式可表达为：用字母可表示为：
其中K=8.85×10－8μF/cm。
若干电容器并联，其合成容量等于各个电容器容量之和，即C=C1＋C2＋……＋Cn。电容器并联可以增强其流通纹波电流的能力，扩展其在滤波、旁路电路中的使用。若干电容器串联，其合成容量的倒数等于各个电容器容量的倒数和，即：1/C=1/C1＋1/C2＋……＋1/Cn。电容器并联使用，相应于增大了电介质的厚度，故可以提高其耐压能力，使用在工作电压较高的工作场合。
122电容器存储的电能 电容器充电至端电压V时，此时再移动dQ=CdV的电荷所作的功为VdQ=CVdV，那么在电容器的整个充电过程中，电容器储存的电能E即可表示为：;在整个充电过程中，电源消耗的电能为QV，所以为电容器充电，电源的能量利用率仅为50％。
123充放电时电容器端子的电压与电流变化趋势
电容器通过定值电阻R充电时，电容器端子的电压、电流变化趋势为：
电容器通过定值电阻R放电时中，电容器端子的电压、电流变化趋势为：
13电容器的分类
依据所使用的材料、结构、特性等的不同，电容器的分类也不同。在此，我们主要依据电容器特性原理的不同，将其分为两大类：化学电容器（chemicalcapacitor）和非化学电容器（nonchemicalcapacitor）。
131化学电容器（ChemicalCapacitor）
化学电容器是指采用电解质作为电容器阴极的一类电容器。广义上讲，电解质包括电解液（electrolyte）、二氧化锰（MnO2）、有机半导体TCNQ、导体聚合物（PPy、PEDT）、凝胶电解质PEO等。化学电容器又包含两大类别：电解电容器（electrolyticcapacitor）和超电容器（supercapacitor）。
电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属（ValveMetal）的表面采用阳极氧化法（AnodicOxidation）生成一薄层氧化物作为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构，其主要特点是单位面积的容量很高，在小型大容量化方面有着其它类电容器无可比拟的优势。目前工业化生产的电解电容器主要是铝电解电容器（Aluminiumelectrolyticcapacitor）和钽电解电容器（Tantalumelectrolyticcapacitor）。铝电解电容器以箔式阳极、电解液阴极为主，外观以圆柱形居多；钽电解电容器采用烧结块阳极，阴极采用半导体材料二氧化锰，外形多为片式（chiptype），适应于SMT技术需求的SMD。
超电容器一般采用活性炭（ActiveCarbon）、二氧化钌（RuO2）、导体聚合物（polymerConductor）等作为阳极，液态电解质作为阴极。超电容器可以获得法拉级的静电容量，有利于化学电容器的超小型化，但是，其缺点是单体（cell）的耐电压有限，采用水系电解液（AqueousElectrolyte），耐电压在1V以下，即便是采用非水系电解液（Nonaqueouselectrolyte），其耐电压一般也不超过3V。确切地说，超电容器是介于电容器和电池（Battery）之间的储能器件，既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电池的储能机理——氧化还原反应（Oxidationreductionreaction）。超电容器也可以分为两类：（1）以活性炭为阳极，以电气双层的机制储存电荷，通常被称作电气双层电容器（ElectricalDoubleLayerCapacitor,EDLC）;(2)以二氧化钌或者导体聚合物为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器（ElectrochemicalCapacitor,EC）。
132非化学电容器（NonchemicalCapacitor）
非化学电容器的种类较多，大都以其所选用的电介质命名，如陶瓷电容器、纸介电容器、塑料薄膜电容器、金属化纸介/塑料薄膜电容器、空气电容器、云母电容器、半导体电容器等。
陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质，在电介质的表面印刷电极浆料，经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多，也有管形、圆片形等外形。陶瓷电容器的损耗因子很小，谐振频率高，其特性接近理想电容器，缺点是单位体积的容量较小。
以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极，现在，大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。由于金属化形式的出现，该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展，对电解电容器构成一定的挑战和威胁。
云母电容器采用云母作为电介质，其特点是电容器的可靠性高、容量的温度变化率很小，常被用来制作标准电容器。
半导体电容器大概分为两类：一类是由两块相接触的N型和P型半导体构成。众所周知，当N型半导体接正、P型半导体接负馈电时，电流不易流过PN结，电荷即在PN结的两侧聚集，起电容器的功效。并且PN结的耗尽层会因外加电压的大小变化而改变其厚度，也即正负电荷层的间距会发生变化，故而表现出容量随外加电压的变化而变化的特性：外加电压增大，容量减小。另一类被称为半导体陶瓷电容器。由掺杂金属La的N型半导体陶瓷—钛酸钡的两个侧面涂布银电极，并焊接上端子而构成。银电极和半导体陶瓷的界面呈现整流特性：从银电极到半导体陶瓷，电流轻易流通，反之则电流几乎不能流通。因而，当给两端子上外加电压时，电荷会在某一界面的两侧聚集，表现出电容器的特点。
2铝电解电容器——AluminiumElectrolytic
Capacitor
21铝电解电容器的结构特点
铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成；芯子含浸电解液后，用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点：
（1）铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝（Al2O3），此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系，两者相互依存，不能彼此独立；我们通常所说的电容器，其电极和电介质是彼此独立的。
（2）铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔，阴极并非我们习惯上认为的负箔，而是电容器的电解液。
（3）负箔在电解电容器中起电气引出的作用，因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接，必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。
（4）铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔，实际的表面积远远大于其表观表面积，这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔，通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。
（5）由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的，且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压，所以，从原理上来说，铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。
22铝电解电容器的性能特点
同其它类别的电容器相比，铝电解电容器的优越性表现在以下几个方面：
（1）单位体积所具有的电容量非凡大。工作电压越低，这方面的特点愈加突出，因此，非凡适应电容器的小型化和大容量化。例如，CD26型低压大容量铝电解电容器的比容量约为300μF/cm3，而其它在小型化方面也颇具特色的金属化纸介电容器的低压片式陶瓷电容器的比容量一般不会超过2μF/cm3。
（2）铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性。所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复，恢复其应具有的绝缘能力，避免招致电介质的雪崩式击穿。
（3）铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度。在铝电解电容器的工作过程中，介质氧化膜承受的电场强度约为600kV/mm，这一数值是纸介电容器的30多倍。
（4）可以获得很高的额定静电容量。低压铝电解电容器能够非常方便地获得数千乃至数万微法的静电容量。一般来说，电源滤波、交流旁路等用途所需的电容器只能选用电解电容器。
当然，铝电解电容器也有以下显著缺点：
（1）绝缘性能较差。可以这样说，铝电解电容器是所有类别的电容器中绝缘性能最差的。对铝电解电容器而言，通常采用漏电流来表征其绝缘性能，高压大容量铝质电解电容器的漏电流可达1mA以下。
（2）损耗因子较大，低压铝电解电容器的DF通常在10％以上。
（3）铝电解电容器的温度特性及频率特性均较差。
（4）铝电解电容器具有极性。使用在电子线路中时，铝电解电容器的阳极要接电路中的电位高的点，阴极接电位低的点，才可能正常发挥电气功能。假如接反了，电容器的漏电流急剧增大，芯子严重发热，导致电容器失效，并有可能燃烧爆炸，损害线路板上的其它器件。
（5）工作电压有一定的上限。根据铝电解电容器介质氧化膜的非凡生成手段，其最高工作电压一般为500V，且发展潜力十分有限；而对其它非化学电容器而言，只要适当加厚其电介质的厚度，理论上的工作电压可以达到任意上限值。
（6）铝电解电容器的性能轻易劣化。使用经过长期存放的铝电解电容器，不宜忽然施加额定工作电压，而应逐渐升压至额定电压。
（7）传统铝电解电容器由于采用电解液作为阴极，在片式化方面存在较大的障碍，故其片式化进程落后于陶瓷电容器及金属化薄膜电容器。
23铝电解电容器的电性能参数
铝电解电容器的额定容量接E6系列的优选数确定，即： (N=0,1,2…5)；共有6个数值：10，15，22，33，47，68。与E6系列相对应的答应偏差为±20％，但对通用的电解电容器而言，其正偏差常放宽至＋50％。
铝电解电容器的损耗因子的定义为：在规定频率的正弦电压下，电容器所消耗的有功功率和无功功率的比值，即：
其中，f为正弦电压的频率，C为在该频率下电解电容器串联模型的容量，r为电解电容器的等效串联电阻（ESR）。
铝电解电容器的漏电流通常定义为施加额定工作电压若干分钟以后流过电容器的电流。通常，铝电解电容器容许的最大漏电流可以用下式界定：
Il=KCU(μA)
其中，C为电容器的容量（μF），U为所施加的直流电压值（V），K是与电容器类型有关的常数，通常的取值范围为0.01～0.1，低漏电流的系列品也有取值小于0.002的情况。
额定工作电压是指在规定的环境温度范围内所能施加到电解电容器上的最大直流电压值。按GB247281的规定，适用于电解电容器的额定电压序列为：4.0,6.3,10,16,25,35,50,63,100,125,160,250,300,450,500,630。根据实际的需要，有时也用到200V及350V的产品。
3铝电解电容器面临的挑战与机遇
20世纪80年代，当LSI、VLSI蓬勃发展的时候，有人曾经对电容器的前景极为悲观，随后的事实证实，这些看法有一些杞人忧天的味道：自上个世纪80年代中期起，电容器产业的年平均增长率均在20％以上，1993年全球电容器的销售产值已达130亿美元。铝质电解电容器的销售产值占整个电容器产业的1/3多。但是，随着电子技术及材料制造工艺的进步，传统型铝电解电容器不仅受到电子技术发展的压力，也面临其它类别电容器挑战其龙头老大地位的压力。
电子技术对电容器小型化、片式化的需求，使得传统铝电解电容器产业倍感压力。传统铝电解电容器采用电解液作为阴极，这使得其片式化进程受到极大的阻碍。片式化通常采用迭层结构、树脂包封的形式，而如何将电解液完好地密封起来一直是铝电解电容器研发人员倍感头痛的事。钽电解电容器采用固态半导体材料MnO2作为阴极材料，其片式化的进展颇为迅速，已经对铝电解电容器构成一定的市场威胁。
超大比表面积（2000m2/g～3000m2/g）炭纤维布工业化制造技术的成熟，使得近年来双层电容器的研发与制造迅速成长，并成为极低压和低压铝电解电容器的一个有力的竞争对手。EDLC可以轻而易举地获得法拉级的容量，其储能密度高于铝电解电容器，因而在储能用的领域正在逐步打破铝电解电容器的垄断地位，并有可能后来居上。
金属化纸介、金属化薄膜电容器的出现，使得纸介、塑料薄膜电容器在减小体积、增大比容量方面迈出历史性的一步。目前，金属化纸介、金属化薄膜电容器小型化、片式化的发展较为活跃，并向低压小容量的铝电解电容器发出挑战。同样，片式陶瓷电容器由于中低温烧结技术的开发，垂直迭层工艺的发展，能够获得的电容量范围也在逐步扩大，也在逐步蚕食低压小容量铝电解电容器所占的市场份额。
虽然铝电解电容器面临着前所未有的压力和挑战，但是也不必过于悲观地认定铝电解电容器已经穷途末路，必定要退出历史舞台。然而新技术、新材料的发展，在给其它类别电容器带来发展机遇的同时，也必定会为铝电解电容器的创新突破打开方便之门。有机半导体材料、导电聚合物材料的出现及其合成技术的成熟，已经为铝电解电容器的更新换代奠定了物质基础。将有机半导体材料、导电高分子材料用作铝电解电容器阴极的尝试，得到的频率特性、温度特性可以和片式陶瓷电容器媲美，甚至高出固态铝电解电容器。另外，对于传统型铝电解电容器而言，在一段时间内不可相比的容量价格比仍足以使其维持主流产品的地位。
EMI对策元件和电路保护元件的发展与应用
摘要：简要介绍EMI对策元件和过电压、过电流、过热电路保护元件的一些最新进展及其应用状况。
要害词：电磁干扰；对策；电路保护元件
1 前言
随着电子产品的发展，非凡是在我国加入WTO后与世界经济接轨的宏观环境下，人们对各类电子产品的电磁兼容性与可靠性、安全性提出了更高的要求。这就极大地促进了EMI对策电子元件与电路保护电子元件的飞速发展，成为电子元件领域中的1个热点，引起人们的极大关注。这类电子元件品种繁多[1][2][3]，虽然近两年没有出现什么非凡令人注目的新发明、新品种，但是这类电子元件型号规格的增多、参数范围的扩大以及抑制电磁干扰能力和保护电路能力的提升都非常显著。非凡是在这类电子元件的应用方面，应用范围的迅速扩大与需求量的急剧上升，都是十分惊人的。本文着重介绍其应用情况及市场前景。
2 EMI对策元件的新进展[4][5]
2.1 微小型化
迫于电子产品向更小、更轻、更灵巧的方向发展，EMI对策元件继续向微小型化发展，如片式磁珠和片式电容器的主流封装尺寸已经逐步从1608（0603）过渡到1005（0402）；又如日本村田新发布的3绕组共模扼流圈的尺寸仅为2.5mm×2.0mm×1.2mm；在3.2mm×1.6mm×1.15mm的尺寸内封装了两个共模扼流圈阵列。
2.2 高频化
目前，电子产品向高频化发展的趋势十分明显，如计算机的时钟频率提高到几百兆赫乃至千兆赫；数字无线传输的频率也达到2GHz以上；无绳电话的频率从45MHz提高到2400MHz等，因而由高次谐波引起的噪声也相应出现在更高的频率范围，EMI对策元件也随着向高频化发展，例如，叠层型片式磁珠的抑制频率提高到GHz范围。国内南虹、顺络、麦捷以及国外的Murata、TDK、Taiyo－yuden、AEM、Vishay等公司都已推出性能优良的GHz片式磁珠，其抑制噪声频率在600MHz～3GHz，满足了高速数字电路的要求；村田的3端片式穿心陶瓷电容器的抑制频率范围为3MHz～2000MHz；TDK开发的1005（0402）片式电感器的使用频率达到12GHz。
2.3 复合化和多功能化
在电子产品中经常有排线部位，如I/O排线。为了使用方便，节省PCB面积，加快表面贴装速度，一些片式EMI对策元件已经阵列化。在1个封装内通常含有2、4、6、8个EMI对策元件。此外，将不同功能的EMI对策元件组合在1个封装内，达到多功能的目的。如将噪声抑制功能与静电放电保护功能组合在一起；将电容器与电感器或电阻器组合在一起；将共模噪声抑制与差模噪声抑制组合在一起等，都体现了向多功能化发展的趋势。
2.4 新材料和新元件
众所周知，尖晶石型软磁铁氧体和BaTiO3基陶瓷材料在EMI对策中占有十分重要的位置。近年来，又开发出一些新型材料，可用于抗电磁干扰，如6角晶系铁氧体材料、金属磁粉材料、非晶及超细晶金属磁性材料、高分子磁性材料、高分子介质材料、复合介质材料及纳米材料等。这些新型材料将在电磁兼容领域崭露头角，值得人们密切关注。EMI对策元件也有很多进展，如Murata公司，在3端片式电容器（叠层型片式穿心电容器）的基础上，又开发出含有电阻器的3端片式电容器NFR系列、含有电感器的3端片式电容器NFW系列、含有两个磁珠的3端片式电容器NFL系列，以及Ni电极、大电流（6A）、大容量（1?F）系列等；铁氧体薄膜共模扼流圈的封装尺寸为3.2mm×1.5mm×1.15mm，在100MHz时，其共模阻抗可达550?，而其差模阻抗不超过10?，非凡适用于高速数字信号线；叠层型片式3绕组共模扼流圈的尺寸仅为2.5mm×2.0mm×1.2mm，它可以非常有效地在音频信号线上抑制来自高速数字电路的高频噪声而不会造成声音的畸变和串音，在最新款式的袖珍音影电子产品（如MP3）中，十分受欢迎；薄膜扼流圈阵列的尺寸为3.2mm×1.6mm×1.15mm，内部封装了2个共模扼流圈；TDK将一个共模扼流圈和一个差模扼流圈封装在一起，尺寸仅为3.2mm×2.5mm×2.3mm；英国的Syfer公司将2个Y电容器和1个X电容器集成在一起，构成1个叠层型片式X2Y电容器组件，同时抑制共模和差模噪声，其封装规格为2012（0805）和3216（1206），用于DC电源滤波器。美国的AVX公司深入研究了叠层型片式穿心滤波电容器（Feedthrough Filter Capacitor），经过精心设计内部电路，将70％的寄生支路电感转移成输入/输出线上的串联电感，起到1个T形低通滤波器的作用，从而显著提高自谐振频率，加宽对噪声抑制的频宽和强度。该公司还开发了一种新材料，用叠层技术解决了R-C组合问题，避开了陶瓷膜－银电极－钌系电阻膜共烧的复杂工艺，开发出一系列称之为Z产品的组件，如R-C组件、R-C-R低通滤波器及其阵列等。
3 EMI对策元件的应用
如前所述，对各类电子产品的电磁兼容性能要求越来越严格，迫使各类电子产品中必须安装大量的不同性能、不同规格的EMI对策元件，从而为EMI对策元件产业开拓了广阔的市场空间。为了说明这种趋势，下面列举14种常用电子产品中EMI对策元件的使用状况，供大家参考。
3.1 家用电器
电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、热水器等家电都是电磁干扰源。它们在开关/启动或出现故障时，都会产生瞬间电压尖峰和浪涌电流以及高频电磁干扰，并将这些电磁干扰输入电网或辐射到四周空间。这都有可能超出电磁兼容标准所答应的范围，导致这样的家电不能进入市场。为了避免出现这些问题，应在家用电器的电源输入端安装相应规格的电源滤波器，甚至在插头、插座、接线板上都应安装低频EMI滤波器，可见需求量很大。
3.2 直流/交流电源
各种电源无处不在，需求量很大，有人估计到2005年仅通信电源的市场规模就能达到近百亿元。电源的发展方向之一就是满足电磁兼容要求。在直流电源中，一般都插入1个共模扼流圈，抑制共模噪声；在输出线上串入铁氧休磁珠和3端电容器，抑制差模噪声。目前通信用直流电源的主流输出电压为3.3V，正向1.8V过渡，该直流低电压是由降压开关电源输出的，直流电压越低，噪声的影响越大。在交流电源中，一般采用由共模扼流圈和X2Y电容器组成的低通滤波器，扼流圈和两个Y电容器抑制共模噪声，X电容器抑制差模噪声，必要时可以再加入一个X电容器和两个磁珠。
3.3 笔记本电脑
笔记本电脑的外形扁平、体积小，相对而言，电子件的组装密度较高，为了减轻重量，一般不用纯金属外壳，所以笔记本电脑的电磁干扰问题较突出，其壳体、连接缆线，以及LCD显示屏与主板的连接排线等都会向外辐射电磁干扰。为了达到电磁兼容标准，除改进外壳和连线的电磁屏蔽性能外，更要害的是必须采用一些高质量的EMI对策元件。例如：在DC电源线上串入铁氧体磁珠或扼流圈，并加入1个3端电容器（应接地良好）；在CPU高速数据总线上串入高频磁珠、片式3端电容器；图像控制器与LCD驱动器之间由多条高速数据排线相连接，必须安装共模扼流圈、LC滤波器、高频磁珠、3端电容器等EMI对策元件，或者这些元件组成的阵列；在各个USB接口以及光驱/软驱接口，都必须安装相应的EMI对策元件。
3.4 台式电脑
台式电脑的内部和外部有许多电磁干扰源，都必须加以抑制。所用的开关电源往往产生开关频率高次谐波噪声，必须在输出端安装EMI滤波器、铁氧体磁珠和3端电容器；在数据总线串入片式GHz磁珠和片式3端电阻器－穿心电容器；在时钟线要插入信号线LC滤波器或片式磁珠；在视频信号线上应串入适合于高速数字信号的LC滤波器；与外设的接口处都应安装相应的EMI对策元件；此外，交流电源线引入的噪声、PCB总噪声、接地噪声、显示器噪声、与外设相连的USB噪声等都必须予以抑制。
3.5 传真机
传真机主要由开关电源、控制主机板、传感器、马达、电话、录音装置等组成，一般没有电磁屏蔽壳体，为了达到EMC标准，需要在各部位安装相应的EMI对策元件。例如，在输入交流电源处应有电源滤波器，使主机与电网隔离；在其DC电源应接入磁珠和3端电容器；在时钟线和数据总线上应安装高速信号线LC滤波器或高频磁珠/3端电容器；在传感器端口安装高频磁珠和3端电容器；在CPU振荡器输出口应串入高频磁珠；在通信线路和听筒连线上接入对音频信号没有影响的共模扼流圈；在马达信号线上串入铁氧体磁珠，在记录头处还应加入防浪涌电流的电路保护元件。
3.6 打印机
打印机工作时主机板和打印驱动系统都会产生电磁干扰，并经过与PC的连接电缆和打印机的电源线向外传导和辐射。因此，在交流电源处应安装电源滤波器；在IC的直流电源输出线上串入磁珠，抑制高频噪声；在数据线上加入高频磁珠和3端电容器；在CPU振荡器输出口串联GHz磁珠；在时钟线上加入LC信号线滤波器或片式3端穿心电容器及高频铁氧体磁珠；在马达控制线上也要串联铁氧体磁珠和穿心电容器，并使之接地条件良好。此外，有时打印纸的移动摩擦会产生静电，也应予以注重。
3.7 移动通信手持机
GSM与CDMA两种制式的手持机有很大差异，但是为了达到抗电磁干扰而采用一些EMI对策元件的做法基本是一致的。例如，在射频和中频部份，为了使带通滤波器的阻抗匹配，需要高频片式电感器；在RF和IF放大器输出端加入扼流圈或磁珠，以抑制高次谐波；为了抑制时钟信号噪声，需要串入高频磁珠；在所有高速数据线上，都要采用EMI对策元件来抑制数字电路所产生的噪声；在音频线路中需要安装只能抑制高频噪声而不会造成音频信号畸变和串音的共模扼流圈，如日本村田的最新产品DLM2HG型片式3绕组共模扼流圈；在电池部份应加电路保护元件，如叠层型片式压敏电阻器或PTCR/NTCR。
3.8 汽车定位系统
一般汽车定位系统虽然体积小，采用金属外壳，但从接口缆线和天线联线都能传导和辐射电磁干扰，对其它汽车电子设备造成干扰。应在数据线和时钟线安装LC信号线滤波器、高频磁珠和片式3端穿心电容器；在缆线接口处插入片式3端穿心电容器、铁氧体磁珠或电感穿心电容滤波器；在DC电源输出口加入扼流圈、磁珠或穿心电容器。
3.9 蓝牙模块
蓝牙技术刚刚兴起，蓝牙模块制式很多，但无论怎样，在其基带和射频电路中都必须采用一些EMI对策元件，如通用型片式磁珠、高频片式磁珠、高频片式电感器、EMI信号滤波器、片式3端电容器等。
3.10 DVD
音频和视频输出线以及电源线都向外辐射或传导电磁干扰，非凡是图像处理需要高速数字信号，因而它产生的噪声频率可达到千兆赫范围。为了保证高质量的图像和声音，同时达到电磁兼容的目的，必须在电路中安装一些高性能的EMI对策元件。例如在图像压缩编码器与同步随机动态存贮器和图像IC之间，都是高速数字信号，必须串入近年来开发的GHz铁氧体磁珠或LC高速信号线滤波器；在音频信号和视频信号输出线上要插铁氧体磁珠；在时钟线安装滤波器、磁珠或3端电容器；在AC电源安装共模扼流圈和X2Y电容器；在DC电源输出端串入铁氧体磁珠和片式3端穿心电容器，以滤除高频噪声。
3.11 MP3
MP3是最近市场上出现的一种体积小巧而容量很大的数码音影播放机，它能够将大量歌曲存储在1个尺寸很小的条形存储器（Memory Stick）内，受到消费者的欢迎。MP3采用高速D/A、A/D转换器以及信号压缩技术和增强大容量存储技术，其内部数字电路产生的高频噪声和音频噪声可以从耳塞线向外辐射。在数字电路中可以安装南虹/顺络等公司新开发的磁珠；在音频线路中可装入3绕组铁氧体扼流圈，如日本村田的新产品DLM2HG，能够同时抑制高频共模和差模噪声，而不会引起音频信号的畸变和交扰。
3.12 机顶盒（数字电视机）
在微处理器与RAM和图像IC之间串入磁珠阵列、LC信号线滤波器或片式3端穿心电容器；在视频信号输出端口安装IC滤波器或片式3端穿心电容器；在音频信号输出端口串入高频片式磁珠；在TS输出端口加入片式共模扼流圈或其4线陈列；在DC电源和AC电源中应安装相应的EMI对策元件。
3.13 ADSL
宽带网发展很快，已进入居民家庭。ADSL调制解调器和线卡都需要安装不同特性的EMI对策元件，如高频片式电感器、铁氧体磁珠、共模扼流圈、大电流片式3端穿心电容器、磁珠阵列等。
3.14 USB（Universal Serial Bus）
随着信息技术的发展，传输数据的速度与容量日益增加。1台PC主机必须与多台外设相连接，如显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪、数码相机等，这些连接都要使用USB。一般USB有4个插针，其中2个是信号线，另外2个是电源线。信号线上传输高速数字信号时，经常受到由回路感生的共模噪声的干扰，因而在2个信号线插针上应安装共模扼流圈；在2个电源线插针上串入大电流铁氧体磁珠。由上述实例可知，现代电子产品都离不开各种特性的EMI对策元件，这为EMI对策元件开拓了广阔的市场。
4 电路保护元件及其应用
人们对电子产品的可靠性、安全性要求日益苛刻，因而在电子产品中必须安装一些电路保护元件，这种趋势促使电路保护元件迅速发展，形成电子元件领域中的1个新的生长点。电路保护元件可分为3大类，即过电流保护元件、过电压保护元件及过热保护元件。
4.1 过电流保护元件
4.1.1 通用金属丝－玻璃管型熔断器
通用金属丝－玻璃管型熔断器的特点是1次性使用、价格低廉，是目前过流保护元件中产销量最大的产品，广泛应用于各类家电及电子产品中。
4.1.2 固态熔断器
固态熔断器采用厚膜印刷工艺，在陶瓷基片上印制非凡导电浆料，形成设定外形的导电带，两端连接端电极，再用聚合物包封制成，其结构如图1所示。美国AEM公司生产的FM12型高可靠固态熔断器可以视为这类产品的代表，它是美国航天总署（NASA）认证的唯一1种答应用于航天器中要害部位的高可靠熔断器；它的过电流保护特性不受四周环境真空度的影响，可承受强烈的冲击振动，熔断时由于聚合物包封而不会发生爆破和产生微颗粒污染，结构紧凑，体积小。
4.1.3 金属薄膜SMD型熔断器
闻名熔断器制造商Littelfuse开发了1种快速响应1005（0402）规格的片式熔断器，它是在环氧树脂基体上制作金属薄膜熔断丝，两端Sn/Pb端电极，如图2所示，其响应速度快，在3倍额定电流时，断开时间仅为0.2s。AVX公司用陶瓷基体制作金属薄膜SMD型熔断器，封装规格有1005（0402）/1608（0603）/2012（0805）/3216（1206）。其额定电流/电压可达3A/65V。此类SMD熔断器适用于医疗设备、精密仪器、高档电脑及军事装备等。
4.1.4 叠层型片式熔断器
最近，美国AEM公司在网页上发布了1种叠层型片式熔断器。它是在陶瓷膜上印制熔断丝浆料，然后叠压在一起共烧，从而制成独石结构的片式熔断器。封装规格为1005（0402）/1608（0603）/2012（0805），其特点是能量密度高、精度高、可靠性高、响应速度快、易与其它叠层型片式元件集成。
4.1.5 聚合物自恢复熔断器
它是由绝缘有机高分子聚合物与无机导电材料（如金属颗粒、炭黑、石墨等）复合而成。它具有PTC（正温度系数）特性，常温下的导电性良好。当电流超过额定值时，由于热效应，其电阻值急剧上升，将电流减小乃至断开，从而起到熔断器过流保护作用。这种自恢复熔断器的优点是不用更换、使用方便、可重复使用近万次、价格低廉、动态范围大及品种多。其缺点是在常态下电阻值比金属丝型高，这样就增加了能耗，而且引起热噪声，在某些电路中不适用；有时由于故障不能及时排除，会出现过流断开－正常状态－过流断开的反复循环，可能损害电路。尽管有这些缺点，但其自恢复的优点十分诱人。自美国Raychem公司发明了这种产品以来，其发展十分迅速；已有16个系列近200个品种，广泛应用于通信、电脑、汽车电子、家电、音像电子、医疗设备等。这种熔断器应进一步缩小体积，向SMD型元件的封装尺寸靠拢。
4.2 过电压保护元件
在电路中，经常出现的过电压状况比较复杂，有瞬态峰值电压，有持续时间较长的浪涌电压，有静电放电等。因此，过压保护元件种类很多。本文仅涉及陶瓷类无源元件。
4.2.1 叠层型片式陶瓷压敏电阻器（MLV）
半导体ZnO陶瓷压敏电阻器已有多年历史，应用范围广泛。非凡是在中压和高压电器的保护和防雷电中，受到人们的青睐，但由于其压敏电压与两个电极之间的距离成比例，因而块状结构的ZnO压敏电阻器在体积和低电压方面均不能满足现代电子产品的要求。近年来，人们利用陶瓷叠层共烧技术，用掺杂ZnO半导体陶瓷材料制造出其结构与MLCC完全相同的叠层型片式ZnO压敏电阻器。其特点是压敏电压低，可低达2V左右；通流量大；响应速度快，达300ps；可靠性高；电容量的选择范围大，包括相当低的电容量以满足高速数据线的要求。其封装规格有1005（0402）/1608（0603）/2012（0805），这种产品适合于各种集成电路、MOSFET、I/O接口、功放等过电压保护，发展前景十分广阔。有人猜测今后几年的年增长率可达30％。我国相对发展缓慢，深圳顺络公司已生产这种产品，性能良好，可为用户供货。
4.2.2 叠层型片式陶瓷穿心压敏电阻器（MLVF）
如上所述，叠层型压敏电阻器可以保护电路，其等效电路如图3所示，显然其响应时间Tr和自谐振频率fSR与寄生电感LP的关系密切，LP越大，Tr越长，fSR越低。假如将叠层型压敏电阻器做成穿心式结构，如叠层型3端穿心电容器那样，如本文2.4节所述，其寄生电感LP将有70％“转移到”输入/输出信号线上，如图4所示。这样，不仅减少了LC串联回路中的电感，从而缩短了Tr，提高了fSR，而且组成1个T形LC低通滤波器，有助于抑制高频噪声，可谓一举两得。美国AVX公司最近首先推出这种TransFeed新产品，压敏电压为5.6V～18V、答应通过的电流为0.5A～1.0A，封装规格为2012（0805）。
4.2.3 内置有ESD保护功能的IC
一些IC生产厂家，为了防止静电放电对IC的损坏，在制造过程中将过电压保护元件（如二极管）集成在一起，使IC自身具备防静电功能。
4.3 过热保护元件
在许多情况下，过热会造成电路失效，甚至发生灾难；有时某些电路或元器件需要在一定的温度范围内才能正常工作。因此，过热保护和温控都是电子产品中经常碰到的问题，需要借助过热保护元件和温控元件来解决。这类元件门类很多，本文仅涉及片式陶瓷元件。
4.3.1 叠层型片式陶瓷正温度系数热敏电阻器（PTCR）
近年来发展起来的叠层型片式PTCR相当于若干个热敏电阻的并联，从而减少其电阻，提高热响应速度，适用于现代SMT型电路，如大电流IC、半导体功率管等的热保护，效果非常良好，2000年，全球产销量达8亿只。
4.3.2 叠层型片式陶瓷负温度系数热敏电阻器（NTCR）
块状NTCR难以同时保持高B值和低电阻，而且体积大。采用陶瓷叠层共烧技术制出的叠层型片式NTCR克服了这个缺点，如西门子的C1621型叠层型片式NTCR的电阻降到几十欧姆时，其B值仍能保持在3500以上。这种产品的特点是温控精度高，适用于某些要求在固定温度范围内才能正常工作的电子元器件，如大量使用的温补晶体振荡器，国外各大公司都有系列产品问世，国内的深圳顺络公司已开发成功，电阻为100Ω时B值保持在3150左右，为国内一流水平，并可正常供货。
5 结束语
本文简要介绍了EMI对策电子元件和过电压、过电流、过热电路保护元件的一些新进展及其应用状况。可以看出，这是电子元件领域中的1个新的生长点，希望得到业界人士的关心和扶植，为我国的经济发展和加入WTO后与国际经济接轨做出贡献。
作者简介：王彦伶(1965－)，男，北京七星飞行电子有限公司（798厂）总经理，1986年毕业于兰州大学物理系磁学专业，在798厂从事磁性材料研究工作，历任分厂技术员、销售部经理、技术开发部主任、总公司副总经理、总经理。1997年因开发的H类金属磁粉芯达到世界一流水平，荣获北京市科技进步三等奖。2001年在798厂原有的陶瓷材料、独石电容器、敏感元件、磁性材料等产业的基础上，主持了EMI对策元件的全面开发工作。主要产品方向为3端片式电容器、多孔短隙滤波电容器、π型滤波器、LC滤波器及高频磁珠等。
