บทบาทสำคัญของ MLCC ในการออกแบบมิเตอร์อัจฉริยะ

1. พื้นหลังอุตสาหกรรม

เมื่อความต้องการด้านการจัดการพลังงานอัจฉริยะทั่วโลกเพิ่มสูงขึ้น มิเตอร์อัจฉริยะจึงเข้ามาแทนที่มิเตอร์กลแบบดั้งเดิมอย่างรวดเร็ว เพื่อให้สามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำ การสื่อสารระยะไกล การลดสัญญาณรบกวนไฟฟ้า (EMI) และความน่าเชื่อถือของระบบในระยะยาว วิศวกรจึงพึ่งพาตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น (MLCC) มากขึ้น

ขนาดเล็ก ความน่าเชื่อถือสูง และการตอบสนองความถี่ที่ยอดเยี่ยม ทำให้ตัวเก็บประจุ MLCC มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันมิเตอร์อัจฉริยะ

2. การใช้งานที่สำคัญของตัวเก็บประจุ MLCC ในมิเตอร์อัจฉริยะ

การกรองแหล่งจ่ายไฟและการจับคู่พลังงาน

ในเส้นทางพลังงานระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์หลัก (MCU) ของมิเตอร์กับโมดูลการสื่อสารไร้สาย ตัวเก็บประจุแบบ MLCC ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการแยกความถี่สูง การกรองสัญญาณรบกวน และการลดสัญญาณผิดปกติชั่วคราว

รุ่นที่ใช้งาน:

Murata GRM188R71C105KA12D – เหมาะสำหรับการแยกความถี่สูงของระบบไฟฟ้า 16V
ซัมซุง CL21B104KBFNNNE – ใช้กันอย่างแพร่หลายในการลดสัญญาณรบกวนบนแผงจ่ายไฟ

ตัวเก็บประจุเหล่านี้ช่วยรักษาระดับแรงดันให้มีเสถียรภาพและลดสัญญาณรบกวนความถี่สูง เพื่อให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของ MCU และความเสถียรของการสื่อสาร

การจับคู่และการเชื่อมต่อของโมดูลการสื่อสารไร้สาย

สำหรับโมดูลการสื่อสารไร้สาย เช่น LoRa, NB-IoT และ Zigbee ตัวเก็บประจุแบบ MLCC สามารถช่วยปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ RF ได้

รุ่นที่ใช้งาน:

ไทโย ยูเด็น UMK107B7103KAHT – เหมาะสำหรับเส้นทางสัญญาณความถี่สูงตั้งแต่ 100MHz ถึง 500MHz

Tdk C1005X7R1H104K050BB – ดีไซน์ขนาดกะทัดรัด เหมาะสำหรับการจับคู่ช่องสัญญาณ RF ความเร็วสูง

ในการส่งสัญญาณ RF ตัวเก็บประจุแบบหลายชั้น (MLCC) ใช้สำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์และการเชื่อมต่อสัญญาณ ซึ่งช่วยปรับปรุงอัตราสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) และความเสถียรของข้อมูลในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนได้อย่างมาก

โมดูลแสดงผลและอินเตอร์เฟซผู้ใช้ของเครื่องวัดไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุแบบหลายชั้น (MLCC) ให้การกรองที่มี ESR ต่ำและความต้านทานต่อไฟฟ้าสถิตในวงจรจ่ายไฟของโมดูลหน้าจอ LCD และอินเตอร์เฟซปุ่มสัมผัส

รุ่นที่แนะนำ:

ซัมซุง CL10A106MP8NNNC – ดีไซน์อัตราส่วนความจุต่อปริมาตรสูง (High CV) เพื่อตอบสนองความต้องการในการกรองของอุปกรณ์พกพา

Murata GRM033R61A104KE15D – ขนาด 0201 เหมาะสำหรับแผงควบคุมที่มีขนาดเล็กเป็นพิเศษ

3. กรณีศึกษา: การใช้งาน MLCC ในผู้ผลิตมิเตอร์อัจฉริยะของยุโรป

ผู้ผลิตมิเตอร์อัจฉริยะรายหนึ่งที่ตั้งอยู่ในประเทศเยอรมนีได้ติดตั้ง MLCC มากกว่า 120 ตัวต่อแผงวงจรในอุปกรณ์วัดพลังงานแบบ 3 เฟส โดยเลือกใช้ชิ้นส่วนส่วนใหญ่จากซีรีส์ Murata GRM, Samsung CL, TDK C และ Taiyo Yuden UMK

ด้วยการใช้ MLCC ขนาด 0402 ชนิดความถี่สูง X7R ทำให้สามารถลดปัญหาการรบกวนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในโมดูล Zigbee ได้สำเร็จ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการสื่อสารลดลง 36% ในขณะเดียวกัน การใช้ MLCC ที่มีค่าความจุสูงในส่วนของแหล่งจ่ายไฟ ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่บนแผงวงจรและลดต้นทุน BOM ได้

4. แนวโน้มในอนาคต: การทำให้มีขนาดเล็กลง แรงดันสูงขึ้น และความสอดคล้องตามมาตรฐาน AEC-Q200

เมื่อโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะพัฒนาไปสู่การรวมระบบและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น MLCC กำลังมีแนวโน้มไปในทิศทาง:

ขนาดเล็กลง (เช่น 01005) เพื่อใช้ในโมดูลที่จำกัดพื้นที่

ค่าแรงดันสูงขึ้น (≥100V) สำหรับการควบคุมพลังงานแบบกระจาย

ชิ้นส่วนที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน AEC-Q200 สำหรับการตรวจสอบพลังงานที่ติดตั้งในยานพาหนะ

กรณีการใช้งาน MLCC | มิเตอร์อัจฉริยะ | คาปาซิเตอร์มูราตะ | Samsung MLCCs | TDK Multilayer Ceramic Capacitors | Taiyo Yuden Capacitors