深圳市巨恩科技有限公司
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隨著使用頻帶的高頻化、尺寸的小型化，基站設(shè)計(jì)越發(fā)受到有限的基板空間上可搭載的元件數(shù)量及尺寸的制約、元件使用溫度的制約等方面的影響，該怎樣妥善處理這些?
村田制作所為解決此類問題，將小型且具有優(yōu)良高頻特性的電容器、減少搭載元件數(shù)量的電容器以及可保證高溫的電容器新增到產(chǎn)品陣容。
基站用PA由于電路基板和元件發(fā)熱產(chǎn)生高溫。特別是放大晶體管發(fā)熱尤其厲害，安裝在其周圍的DC截止用、匹配用電容器也經(jīng)受高溫。此外，接受放大電力的電容器本身放熱也升高。
傳統(tǒng)對(duì)策及其界限
作為DC截止用、匹配用電容器使用的多數(shù)High-Q電容器的使用溫度上限是125℃。因此，利用散熱器設(shè)計(jì)等放熱方法來降低周圍溫度，通過改變DC截止用電容器的使用方法和抑制電容器本身發(fā)熱，使125℃保證的電容器能夠正常使用。
但是，近年來隨著Multiple-Output化(Tx增加)加速，一方面元件數(shù)量增加，而由于基站尺寸小型化，散熱器等散熱對(duì)策可用的空間越來越少。使用頻帶的進(jìn)一度高頻化，元件發(fā)熱進(jìn)一步增大，將電容器周邊溫度和自身發(fā)熱抑制在125℃，在電路設(shè)計(jì)上的制約案例中變得尤為顯著。
村田制作所的High-Q電容器，除傳統(tǒng)125℃保證品(C0G特性)，又將150℃保證品(X8G特性)新增到產(chǎn)品陣容。通過降低DC截止用、匹配用電容器周邊溫度的制約，可提高設(shè)計(jì)自由度。
隨著基站用PAMultiple-Output化(Tx的增加)，安裝元件數(shù)量增加，另一方面設(shè)備尺寸則要求和原先一樣或者更加小型化，因此電路基板的高密度化就變得越發(fā)重要。匹配用電容器尺寸變小自然不錯(cuò)，但是一般來說，尺寸小的電容器Q值變低，額定電壓也變低。此外，因?yàn)轭l帶越高Q值越低，所以盡可能選擇Q值高的電容器，但以高頻標(biāo)準(zhǔn)選擇的靜電容量小的電容器，在構(gòu)造上、High-Q規(guī)格上與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相比，很難獲得Q值的改善效果。
村田制作所的High-Q電容器除傳統(tǒng)的0603尺寸外，還新增0402尺寸到產(chǎn)品陣容。通過獨(dú)創(chuàng)的構(gòu)造、材料，即使靜電容量值很低，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格產(chǎn)品(GRM系列)相比，也可實(shí)現(xiàn)高Q值。因兼具匹配用電容器的小型化和高Q值，有助于實(shí)現(xiàn)高頻PA電路設(shè)計(jì)的高密度化。
伴隨著基站PA用GaN高頻大電力晶體管的普及，與傳統(tǒng)的Si LDMOS晶體管相比，大電力化、高溫動(dòng)作對(duì)應(yīng)、高速(高頻)工作對(duì)應(yīng)等PA性能顯著提升。晶體管性能提升的同時(shí)，這也意味著周邊元件需要具有更加嚴(yán)酷的使用環(huán)境耐性。
要怎樣抑制陶瓷電容器的占有面積
為使PA動(dòng)作穩(wěn)定，使用環(huán)境變化對(duì)于選擇大靜電容量所需要的Vdrain的晶體管用電容器產(chǎn)生很大的影響。
電解電容器具有每個(gè)都能獲得大的靜電容量的好處，但因在類似基站PA這樣的高溫、在長時(shí)間連續(xù)工作的環(huán)境下存在可靠性方面的風(fēng)險(xiǎn)，所以不受歡迎?，F(xiàn)在Vdrain的晶體管用電容器多采用通過將10~20個(gè)1210尺寸的多層陶瓷電容器(125℃保證、50Vdc~100Vdc、4.7uF~10uF)并列連接，保證靜電容量的設(shè)計(jì)。
但是近幾年，通過使用GaN晶體管使大電壓工作成為可能，設(shè)計(jì)出漏極電壓從28V提升至48V也能工作的產(chǎn)品。高介電質(zhì)常數(shù)的陶瓷電容器隨著施加電流增大，具有靜電容量的實(shí)效值變低的特性，所以為了確保靜電容量，必須增加并聯(lián)連接電容器。一方面，由于Multiple-Output化，安裝元件數(shù)量增加，去耦用電容器的占用面積反倒需要減少。
村田制作所將通過使用雙層疊加MLCC，獲得小占用面積大靜電容量的帶有金屬端子的電容器增至產(chǎn)品陣容。大型(2220)尺寸的片狀多層陶瓷電容器可以不用擔(dān)心由于機(jī)械壓力產(chǎn)生的裂紋和溫度循環(huán)產(chǎn)生的焊接裂紋。通過金屬端子吸收壓力，成功將風(fēng)險(xiǎn)控制到超小。通過實(shí)現(xiàn)晶體管Vdrain去耦用電容器節(jié)省空間和大容量的特性，能夠提高設(shè)計(jì)的自由度。
