Ceramiczne (MLCC) kontra kondensatory tantalowe

Z perspektywy projektanta elektroniki, ale także biorąc pod uwagę cenę / koszt i względy społeczne (patrz poniżej wydobycie i etyczny Coltan link), staram się unikać kondensatorów Tantal w wielu okolicznościach, jednocześnie faworyzując wielowarstwowe kondensatory ceramiczne (MLCC) .

Moje bezpośrednie pytanie brzmi: w jakich konkretnych przypadkach powinienem zachować ostrożność i nadal stosować kondensatory tantalowe? Wszelkiego rodzaju odpowiedzi i techniczne rozwiązania tej kwestii będą dla mnie bardzo przydatne (i na pewno dla innych projektantów).

Niektóre szczególne aspekty, na które należy zwrócić uwagę:

• Równoważny obwód szeregowy.
• Mikrofonie. Jak bardzo naprawdę są pod tym względem MLCC?
• Zależność pojemności od napięcia i temperatury.
• Tryby przepięcia i awarii.
• Oczekiwana długość życia i niezawodność.

Dodatkowy kontekst:

• Mówię konkretnie o technologii montażu powierzchniowego (SMT), zakładając, że ponad 90% wszystkich kondensatorów elektrolitycznych tantalu jest wytwarzanych w stylu SMD.
• Koncentruję się tutaj na produktach elektroniki użytkowej o dużej objętości, odrzucając aplikacje elektroniki o dużej mocy, w których mogą obowiązywać inne względy. Nie wykluczam obwodów konwersji / zarządzania mocą, w których powyższe uwagi są kluczowe dla kondensatorów.
• Możesz przeczytać więcej o wpływie społecznym Coltana na Wikipedię: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

Istnieje wiele uwag na ten temat. Google dla „Tantal vs kondensatory ceramiczne”.

Kondensatory ceramiczne najlepiej nadają się do ESR i ESL. Aby mogły one obsługiwać ogromne prądy tętnienia przy mniejszym wzroście temperatury w zasilaczach. Podobnie nie zakłócają jakości sygnału w szybkich systemach (kondensatory sprzęgające AC). Ale ich charakterystyka DC DC jest słaba. Podobnie jak 47uF X5R 6.3V wynosi ~ 23uF @ 3.3V. Ta Niska ESR i ESL w niektórych przypadkach może być zła. Na przykład niektóre konwertery Buck, które wymagają wystarczającej tętnienia na wyjściu, aby były stabilne. A niższe ESL będzie reagować z pojemnościami kabli, powodując niepotrzebne oscylacje.

Kondensatory tantalowe są najlepiej znane z wydajności objętościowej i taniego kosztu, ale są podatne na awarie z powodu prądów udarowych. Istnieją alternatywy, takie jak POSCAP (kondensatory polimerowe).

Mogę dodać: Tants nie lubią aplikacji, w których możliwe są wysokie prądy udarowe załączania… wyjście regulatora tak (prąd jest ograniczony)… wejście do regulatora nie (prąd prawdopodobnie nie jest ograniczony) Można to częściowo złagodzić, zmniejszając napięcie tak bardzo, jak to możliwe, stosując na przykład prąd 35 V w aplikacji 10 V.

Moja decyzja o zastosowaniu kondensatorów ceramicznych lub tantalowych w większości przypadków opiera się na kosztach. Kiedy potrzebuję pojemności większych niż 10uF, kondensatory ceramiczne są drogie, a kondensatory tantalowe są dobrym rozwiązaniem.

Jedynym miejscem, w którym widziałem ich [osobiście] w produkcie masowego rynku w tym stuleciu, był VCO [bezprzewodowy] telefonu bezprzewodowego Uniden.

Ponieważ zainteresowałeś mnie tym, zrobiłem trochę googlingu (dla tantalu i VCO) i znalazłem MAX2572EVKIT, który nie jest strasznie starożytny (2004), i ma pewne tantalowe czapki na BOM. To jest GSM VCO. Znaleźli także porzucenie [raczej starożytnego] telefonu GSM i znaleźli w nim czapki z tantalu, ale nie mów w jakim podsystemie.

Znalazłem także niektóre w arkuszu danych HMC836LP6CE ; nie jest to wyraźnie opatrzone datą, ale numer wersji wygląda na 2011 lub 2012. Jest to 4G PLL / VCO, więc nie może być niewiarygodnie starożytny. Kolejne rozdarcie znalazło trochę na płytce drukowanej iPhone'a 6 ; te wykonane przez Rohma, ich rola w telefonie nie została tam podana, ale twierdziła, że ​​jest „najdroższym kondensatorem w iPhonie 6”.

Zwróć też uwagę na tę historię dotyczącą tantalu na zapalającym się module GSM Arduino. Oczywiście wybór części tarczy Arduino jest prawdopodobnie dokonywany na znacznie niższych standardach niż Apple ...

Nie jest dla mnie do końca jasne, co masz na myśli mówiąc „odrzucając konkretnie aplikacje z zakresu energoelektroniki”, ale w przypadku, gdy inni są tym zainteresowani, niektóre z nich znaleziono również porzuceniu ładowarki iPhone'a .