Feedthrough Capacitors for Connectors

Durchführungskondensatoren für Steckverbinder
Feedthrough Capacitors for Connectors
Inhaltsverzeichnis / Contents
Seite / Page
Allgemeines zur Baureihe 2710 und 2720
General Information Series 2710 and 2720
174 - 177
Baureihe 2710 - BEEQ 2,6
Series 2710 - BEEQ 2,6
178 - 179
Baureihe 2720 - DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
Series 2720 - DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
180 - 181
Zertifiziertes QM-System:
ISO/TS 16949 Version 3
ISO 9001:2008
Certified QM-System:
ISO/TS 16949 Third Edition
ISO 9001:2008
Zertifiziertes UM-System:
ISO 14001
Certified EM-System:
ISO 14001
- 173 -
Durchführungskondensatoren für
Steckverbinder
Feedthrough Capacitors for
Connectors
In elektrischen Anlagen, Fahrzeugen, Maschinen
und Geräten entstehen aus verschiedenen Gründen
hochfrequente Störspannungen. Abhängig von ihrer
Frequenz breiten sie sich über Zuleitungen durch induktive oder kapazitive Kopplung sowie durch direkte
Abstrahlung aus.
High-frequency interferences arise from various sources
in all electric and electronic equipment, in vehicles,
machines and devices. Depending on their frequency
they propagate through feed lines as well by inductive
or capacitive coupling or by direct radiation.
Die Vorschriften für elektromagnetische Verträglichkeit
(EMV) und Störstrahlsicherheit müssen, da immer komplexere integrierte Schaltungen wie z. B. Mikroprozessoren zum Einsatz kommen, zwangsläufig eingeengt
werden. Dies gilt für alle Bereiche der Kfz-Elektronik,
der Büro- und Datentechnik, der Telekommunikation,
der Luftfahrttechnik, der Industrie- und Unterhaltungselektronik.
The regulations concerning electromagnetic compatibility
(EMC) and interference (EMI) have inevitably become
more restrictive as increasingly complex integrated
circuits as e.g. microprocessors are being used. This is of
critical importance in all areas of automotive electronics,
data processing, telecommunication, avionics as well as
in industrial and entertainment electronics.
In den meisten Fällen lässt sich das Auftreten hochfrequenter Störspannungen nicht verhindern. Neben
optimierter Kabelführung ist es notwendig, Leitungen,
auf denen sensitive Signale verarbeitet werden, mit
geeigneten Abschirmmaßnahmen zu entstören und
dadurch sauber zu halten.
In most cases the occurrence of high-frequency
interference is unavoidable. Besides an optimal cable
run it is necessary to keep lines, where sensitive signals
are processed, clean from interference by suppression
or by suitable shielding measures.
Eine dieser Maßnahmen ist der Einsatz von geschirmten
Steckverbindern, wobei die einzelnen Pins der Steckverbinder mit Kondensatoren direkt beschaltet sind und
die Störimpulse direkt über die Kondensatoren gegen
Masse abgeleitet werden.
One of these measures is the application of shielded
connectors, in which the individual pins of the connectors
are directly wired with capacitors and the interference
pulses are filtered through the capacitor directly to
the earth.
Durch diese Beschaltung wird eine hohe Geräuschpegelunterdrückung für Frequenzen bis zu 3 GHz erzielt.
Ein weiterer Vorteil liegt in dem ausgezeichneten Preis- /
Leistungsverhältnis.
This technique yields a high suppression of noise levels
in frequencies up to 3 GHz. A further advantage can be
seen in the excellent price to capacity ratio.
Baureihe 2710 und 2720
Entstörung im Steckverbinder
Series 2710 and 2720
EMI Protection within the Connector
Keramische Durchführungskondensatoren, aufgebaut
in der Art gewöhnlicher Rohrkondensatoren oder in
angelehnter Bauform, können aus einer Vielzahl von
dielektrischen Materialien hergestellt werden. Als erfahrener Hersteller keramischer Materialien produziert
SUMIDA eine Palette von Werkstoffen mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten bei unterschiedlichem
Temperaturverhalten, mit denen die gewünschten
Kapazitätswerte und damit Dämpfungscharakteristiken
erzeugt werden können.
Ceramic feedthrough capacitors designed like ordinary
tubular capacitors or related designs can be produced
from a variety of dielectric materials. As an experienced
manufacturer of ceramic materials, SUMIDA offers a
broad range of materials with different permittivities at
various temperature behaviours to obtain the requested
values of capacitance and therefore attenuation
characteristics.
- 174 -
Bild 1 zeigt einige Beispiele von Temperaturkurven
prinzipiell unterschiedlicher Werkstoffe. Besondere
Bedeutung erlangten, aufgrund ihrer hohen Dielektrizitätszahl von bis zu 4000, die sog. X7R-Materialien, die
über den Temperaturbereich von -50 °C bis zu + 125 °C
um nicht mehr als ±15 % ihres Kapazitätsnennwertes
schwanken dürfen.
Diagram 1 shows some examples of temperature curves
of basically different materials. Because of their high
dielectric constant of up to 4000, the so-called X7R
materials are of special interest due to the fact that their
capacitance value has vary not more than ±15 % over a
temperature range from -50 up to +125 °C.
20
X7R
0
-20
N1500
∆ C [%] -40
-60
D6000
-80
-100
-60
-40
-20
0
20
40
T [°C]
60
80
100
120
140
Abb. 1 : Typische Kapazitätsänderung als Funktion
der Temperatur
Diagr. 1 : Typical change of capacitance as a
function of temperature
Um den filigranen und sehr eng tolerierten Röhrchen
ihre Gestalt zu geben, kommen keramische Formgebungsverfahren wie Extrudieren oder Trockenpressen
zum Einsatz. Der Werkstoff erhält dann bei einem Sinterbrand von in der Regel über 1300 °C seine endgültigen
Eigenschaften (Dielektrizitätskonstante, Isoliervermögen
etc.). Zur Ausbildung eines Rohrkondensators werden
die Keramikröhrchen als Schüttgut voll metallisiert unter
Anwendung von stromlosen Metallisierungsverfahren
(Nickel) und galvanischer Verstärkung (Zinn), um hinterher wieder an den Stirnflächen freigeschliffen zu
werden. Durch die 4 bis 10 µm dicke Zinnschicht sind
die Durchführungskondensatoren ohne Probleme mit
Innenleitern und Masseblech zu verlöten.
To form the filigree and very tight tolerated tubes, ceramic
forming processes like extruding and dry pressing are
used. Then the material gets its final properties (dielectric
constant, insulating property, etc.) by sintering at a
temperature normally above 1300 °C.
To form a tubular capacitor the ceramic tubes are
completely metallized as bulk using electroless plating
(nickel) and electrodeposition (tin). Later on the frontal
areas are grinded to remove the metallization. Due to the
4 to 10 µm thick tin layer the feedthrough capacitors
are solderable to the inner line and to the ground plate
without any problems.
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Serie 2710 und 2720
Series 2710 and 2720
Der Durchführungskondensator erfüllt seine Filterfunktion als Tiefpaßfilter gegen Erde, mit der Aufgabe,
hochfrequente Störsignale gegen Masse abzuleiten,
während die niederfrequenten Nutzsignale ungedämpft
übertragen werden. Ist der Abstand der Frequenzen
von Nutz- und Störsignal genügend groß, so ist mit
dieser einfachen Maßnahme eine klare Trennung beider
Signale möglich. In der Praxis sind die Störsignale oft sehr
hochfrequente Spannungspitzen und Störstrahlungen,
welche somit leicht von einem elektronischen System
ferngehalten werden können.
The feedthrough capacitor fulfils its function as a lowpass filter against earth in order to derive high-frequent
noise signals against ground, whereas low-frequent
information signals are transferred undamped. As long as
the distance in frequency between information and noise
signal is sufficient, it is possible to have a clear distinction
between both signals by means of such a simple method.
In practice noise signals are often very high-frequent
voltage peaks and radio interferences which thereby can
easily be kept away from an electronic system.
Für den EMV-gerecht konstruierenden Ingenieur ergibt
sich nun die Möglichkeit, durch verschiedene Kapazitätswerte die gewünschte Filtercharakteristik einzustellen.
Dabei zeigt sich, dass mit Durchführungskondensatoren
eine Dämpfungsgüte von bis zu 50 dB (1500 pF) erreicht
werden kann. Eine Kurvenschar von "Filterflanken" mit
Kapazitäten von 330 pF bis 1500 pF zeigt Bild 2.
There is a possibility for engineers designing acc. to
EMI principles to adjust the desired filter characteristic
by using different values of capacitance. It shows that
with feedthrough capacitors the damping ratio of up
to 50 dB (1500 pF) may be reached. A set of curves of
"filter characteristics" with capacitances ranging from
330 pF to 1500 pF is shown in diagram 2.
Abb. 2 : Dämpfungskennlinien befilterter
Steckverbinder mit
Durchführungskondensatoren
Diagr. 2 : Attenuation of filtered connectors
with feedthrough capacitors
Für den Anwender dieser im hohen Frequenzbereich
sicheren Filterlösung ist die Zusammenarbeit mit dem
Bauelementdesigner von entscheidender Bedeutung. So
kann beispielsweise bei ungeschickter Wahl von Material
und Dimension, bei ein und derselben Kapazität, eine
völlig ungenügende Dämpfungskennlinie über 1 GHz
erzielt werden. Der Einfluss der Eigeninduktivität, wie im
Ersatzschaltbild dargestellt (Bild 3), darf bei Frequenzen
um 1 GHz nicht vernachlässigt werden. Gerade im Frequenzband der heutigen (D-Netz: 900 MHz und 1,6 bis 1,8
GHz) Telekommunikation muß eine saubere Dämpfung
ohne störende Eigenresonanz gewährleistet sein.
For the user of this in the high-frenquency range reliable
filter solution it is essential to have a good cooperation
with the designer of the component. For example a
careless choice of material and dimension may cause
an absolutely insufficient attenuation above 1 GHz with
one and the some capacitance. The influence of selfinductance, as shown in the equivalent circuit diagram
(diagr. 3) may not be neglected at frequencies around
1 GHz. Especially in the frequency band of nowadays
(D-net 900 MHz and 1,6 to 1,8 GHz) telecommunications
a proper damping without any disturbing selfresonance
must be guaranteed.
- 176 -
Serie 2710 und 2720
Series 2710 and 2720
Abb. 3 : Ersatzschaltbild eines realen Durchführungskondensators
Diagr. 3 : Equivalent circuit of a real feedthrough
capacitors
Neben der aufgezeigten Möglichkeit in Bezug auf
resonanzfreie Dämpfungskurven sind mit Hilfe der
kleinen Keramikröhrchen weitere Vorteile in befilterten
Steckverbindern zu nutzen:
Other advantages besides the shown possibility
concerning the attenuation curves free of resonance
are achieved by using the small ceramic tubes in filtered
connectors:
-
Flexibles Bestücken von Pin zu Pin:
Verschiedene Filterkennlinien können
verschiedenen Signalleitungen zugeordnet werden.
-
Flexible mounting from pin to pin:
Different filter characteristics may be
selected for different signal lines.
-
Hohe Spannungsfestigkeit gegen
Störimpulse:
Leitungsgeführte Störimpulse liegen
oft im kV-Bereich und werden von
den Keramikröhrchen verkraftet .
-
High voltage resistances against
disturbing pulses:
Disturbing pulses on the line are often
ranging in the kV area and are withstood
by the ceramic tubes.
-
Einfacher Steckeraufbau:
Die gut lötfähigen Keramikröhrchen
lassen sich problemlos verarbeiten.
-
Simple connector design:
The excellent solderable ceramic tubes
can be handled without any problems.
-
High integration density:
By using feedthrough capacitor filters
a miniaturization of connectors
(high-density, Micro-Sub-D) is guaranteed.
-
Hohe Integrationsdichte:
Durch den Einsatz der Duko-C-Filter
ist eine Miniaturisierung der Steckverbinder (High-Density, Micro-Sub-D)
gewährleistet.
- 177 -
Baureihe 2710 für Steckverbinder
und andere Anwendugen
BEEQ 2,6
Series 2710 for Connectors and other
Applications
BEEQ 2,6
*
*) Version 204: ø 1,25 +−00,,06
02
Version 203: ø 1,1 ± 0,04
Klasse 1**
Class 1
Klasse 2
Class 2
Bauart
Style
BEEQ 2,6
BEEQ 2,6
Nennspannung
Rated voltage
100 V DC
100 V DC
Prüfspannung
Test voltage
500 V DC
500 V DC
Verlustfaktor tan ð
Dissipation factor tan ð
< 2,5 x 10-3
< 25 x 10-3
Isolationswiderstand
Insulation res istance
Ris > 1010Ω
Ris > 5 x 109Ω
N750, N1500, N2200, N4700
2B1, 2C1, 2F1
55/125/04
55/125/04
-55 °C ... +125 °C
-55 °C ... +125 °C
unlackiert
unlacquered
unlackiert
unlacquered
entfällt
none
entfällt
none
IEC Temp. - Koeff. bzw. Char.
IEC temp. coeff. or char.
Prüfklasse
Climatic category
Zulässiger Betriebstemperaturbereich
Permissible operating temperature range
Oberfläche
Surface
Kennzeichnung
Marking
Bestellbeispiel / Ordering example: 2710 BEEQ 2,6 1000 pF / +50 -20 % 2C4 100 V DC
** Kleine Kapazitäten (Klasse 1) auf Anfrage! / Small Capacitances (Class 1) on request!
- 178 -
Kapazitätswerte - Abmessungen
Baureihe 2710
Capacitance Values - Dimensions
Series 2710
Kleine Kapazitäten (Klasse 1) auf Anfrage!
Small Capacitances (Class 1) on request!
Baugröße
Size [D x L*]
C-Wert
C-Value [pF]
Klasse 2
Class 2
2B1
(D900)
220
2B1
(D1400)
2C1
(D2000)
2C1/X7R
(D4000)
2,6 x 2,5
330
2,6 x 2,6
470
2,6 x 2,9
680
2,6 x 2,85
820
2,6 x 2,9
1000
2,6 x 2,5
1500
2,6 x 2,85
1800
2,6 x 2,9
* L ≅ Richtwert / approx. value
Kapazitätstoleranzen
Baureihe 2710
Capacitance Tolerances
Series 2710
Keramik
Ceramic
Kapazitätswert
Capacitance value
Kapazitätstoleranzen
Capacitance Tolerances
Klasse 1
alle Werte
all values
±20 %
alle Werte
all values
±20 %
Klasse 2
- 179 -
Baureihe 2720 für Steckverbinder
und andere Anwendugen
DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
Series 2720 for Connectors and other
Applications
DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
d ±0. 1
= lötbar metallisiert
solderably metallized
L ±0. 2
Bauart
Style
D ±0. 1
Klasse 1 *
Class 1
Klasse 2
Class 2
DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
DEEQ 1,6; 2,0; 2,2; 2,4; 4,9
Nennspannung
Rated voltage
100 V DC
100 V DC
Prüfspannung
Test voltage
500 V DC
500 V DC
Verlustfaktor tan ð
Dissipation factor tan ð
< 2,5 x 10-3
< 25 x 10-3
Isolationswiderstand
Insulation resistance
Ris > 1010 Ω
Ris > 5 x 109 Ω
N1500, N2200, N4700
2B1, 2C1,2E1, 2F1
55/125/04
55/125/04
-55 °C ... +125 °C
-55 °C ... +125 °C
unlackiert
unlaquered
unlackiert
unlaquered
entfällt
none
entfällt
none
IEC Temp. - Koeff. bzw. Char.
IEC temp. coeff. or char.
Prüfklasse
Climatic category
Zulässiger Betriebstemperaturbereich
Permissible operating temperature range
Oberfläche
Surface
Kennzeichnung
Marking
Bestellbeispiel / Ordering example: 2720 DEEQ 2,2 x 2,6 470 pF / +50 -20 % 2C1 100 V DC
* Kleine Kapazitäten (Klasse 1) auf Anfrage! / Small Capacitances (Class 1) on request!
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Kapazitätswerte - Abmessungen
Baureihe 2720
Capacitance Values - Dimensions
Series 2720
Kleine Kapazitäten (Klasse 1) auf Anfrage!
Small Capacitances (Class 1) on request!
Baugröße
Size [D x L]
C-Wert
C-Value
[pF]
Klasse 2
Class 2
2B1
(D1400)
2B1 (D900)
220
330
2C1
(D2000)
2F1
(D6000)
2,2x1,10x2,4
1,6x0,90x2,5
2,0x1,15x2,9
2,4x1,60x2,4
2,2x1,10x2,4
4,9x3,50x2,3
470
4,9x3,50x3,2
2,4x1,60x2,2
2,2x1,10x2,6
680
2,4x1,60x2,4
820
2,4x1,60x2,8
1,6x0,90x2,8
2,0x1,15x2,9
1000
2,2x1,10x2,85
2,4x1,60x2,20
4,9x3,50x3,0
1500
2000
2,4x1,60x2,20
2,0x1,15x2,6
4,9x3,50x2,6
2,2x1,10x3,0
2,4x1,60x2,6
2200
1,6x0,90x3,6
Kapazitätstoleranzen
Baureihe 2720
Capacitance Tolerances
Series 2720
Keramik
Ceramic
Kapazitätswert
Capacitance value
Kapazitätstoleranzen
Capacitance Tolerances
Klasse 1
Class 1
alle Werte
all values
±20 %
Klasse 2
Class 2
alle Werte
all values
±20 %
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