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X2Y-Kondensatoren können sowohl als HF-Filter als auch als Entkopplungskondensatoren auf Versorgungsleitungen eingesetzt werden. Als Filter eingesetzt, verbessern sie die EMV in elektronischen Geräten.
Der Aufbau eines X2Y-Kondensators besteht aus dem Standardaufbau eines SMD-Keramikkondensators mit zwei Elektroden (A + B) sowie drei miteinander verbundenen Abschirmelektroden, die über den ersten beiden Elektroden angeordnet sind und beidseitig mit dem gegenüberliegenden seitlichen . kontaktiert werden Anschlussflächen (G1 + G2). Dieser Kondensator kombiniert aufgrund seines speziellen Aufbaus einen X-Kondensator und zwei Y-Kondensatoren (Abb. 1). Der resultierende Kondensator mit vier Anschlüssen wird als X2Y-Kondensator bezeichnet, der auf diese Weise Gleichtakt-Störspannungen und Gegentakt-Störspannungen gleichermaßen unterdrückt.
X2Y ist eine 3-Knoten-Kondensatorschaltung mit extrem niedriger Induktivität, bestehend aus zwei symmetrischen Y-Kondensatoren gleichen Werts. Diese Konfiguration ermöglicht es, zwei Signalleitungen (oder positive und negative Stromleitungen) gleichzeitig zu filtern. Ein spezielles Elektrodendesign bietet Breitbandfiltereigenschaften sowohl für Gegentakt- als auch Gleichtaktrauschsignale in einem GHz-Band.
In puncto EMV-Störfestigkeit und Unterdrückung von Strahlungsemissionen haben sie eine weitaus größere Wirkung als die bisher üblichen keramischen Vielschichtkondensatoren und Mehrkomponentenfilter. Die geringe Induktivität des X2Y-Kondensators hält die Einfügedämpfung über einen weiten Frequenzbereich stabil, nicht nur über die schmale Bandbreite der Eigenresonanzfrequenz des Kondensators. Dies bedeutet, dass die X2Y-Kondensatoren bei gegebenem Kapazitätswert und entsprechendem Übertragungsband eine weitaus bessere Hochfrequenzfilterung aufweisen als Standard-MLCCs (Multilayer Ceramic Capacitors).
Bei Verwendung als EMI-Filter mit zwei Leitungen kann der X2Y-Kondensator wie folgt verwendet werden:
• als Störfestigkeits- oder Empfindlichkeitsfilter,
• als Ersatz für Gleichtaktdrosseln,
• als Ersatz für Tiefpassfilter,
• zur EMI-Filterung an den Strom-/Signalkabel-I / O, um leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen drastisch zu reduzieren.
Werden X2Y-Kondensatoren als Entkopplungskondensatoren verwendet, können diese vier bis sieben gleich große MLCCs auf der Platine ersetzen. Diese EMI-Filter mit sehr geringer parasitärer Induktivität blockieren ein breites Frequenzspektrum von Störstrahlung. Die bei Mehrkomponenten-Filterschaltungen auftretende rauscharme Modenwandlung ist bei den X2Y-Kondensatoren viel geringer. Diese EMI-Filter haben eine um 17 dB bessere Rauschmodusumwandlung als typische Gleichtaktdrosseln.
Im Frequenzbereich von 50 MHz bis 3 GHz haben die X2Y-Kondensatoren eine um 20:1 bessere Rauschfilterung als ein herkömmlicher MLCC, was durch die geringere Serieninduktivität bedingt ist.
Weitere Vorteile dieser Technologie sind die Reduzierung der Durchkontaktierung um ca. 30% und Platzersparnis von ca. 40% auf der Platine. Ein Großteil der Kosten kann so reduziert werden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist das des DC/DC-Wandlers. Durch den Einsatz von X2Y-Kondensatoren in DC/DC-Wandlern können EMV-Probleme reduziert und eine drastische Rauschreduzierung aus einem einzigen Bauteil erreicht werden.
Darüber hinaus kann die Amplitude durch den Einsatz des X2Y-Kondensators um das 28-fache reduziert und eine harmonische Hochfrequenz-Rauschunterdrückung von 15 bis 30 dB erreicht werden. Die X2Y-Technologie erleichtert die Zulassungen zur CE-Prüfung der EMV-Konformität.
Derzeit sind Keramikkondensatoren in X2Y-Technologie und SMD-Bauform in den Keramikgrößen X7R, X5R und NP0 in den Typen 0402 bis 1812 erhältlich. Standardmäßig sind Kapazitäten bis 1 µF und Spannungen von 10 bis 500 V realisierbar. Weitere Varianten sind auf Anfrage möglich.
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* Wilhelm Haßenpflug ist Geschäftsführer der Blume Elektronik Distribution GmbH in Bad Salzdetfurth.
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