Dlaczego kondensatory są sprzedawane z niewyważonymi tolerancjami?

Wersja krótka: niektóre kondensatory (i prawdopodobnie inne komponenty) są sprzedawane z niezrównoważonymi / asymetrycznymi tolerancjami. Dlaczego?

Wyjaśnienie:

Wiele kondensatorów ceramicznych jest oznaczonych, na przykład, tolerancją + 80% -20% lub czymś podobnie niezrównoważonym.

Na przykład powiedzmy, że mam kondensator o (co prawda wymyślonej) wartości 17pF i tolerancji + 80%, -20%.

(Proszę zignorować nadużycie znaczących liczb.)

• Wartość maksymalna: 17 pF * (1 + 80%) = 17 pF * 1,8 ≈ 30,6 pF
• Minimalna wartość: 17 pF * (1 - 20%) = 17 pF * 0,8 ≈ 13,6 pF
• Średnia wartość: (30,6pF + 13,6pF) / 2 ≈ 22,1pF
• Tolerancja powyżej średniej: (30,6pF - 22,1pF) / 22,1pF ≈ + 38,5%
• Tolerancja poniżej średniej: (13,6pF - 22,1pF) / 22,1pF ≈ -38,5%

Można śmiało powiedzieć, że ten rzekomo „17pF” kondensator jest praktycznie identyczny z kondensatorem 22pF z tolerancją ± 40%.

W podobny sposób kondensator 10000pF + 80% -20% (rzeczywista wartość z katalogu, nieskonstruowany) powinien być taki sam jak 13000pF około ± 40%.

Tak więc, jeśli mówię, że chcę składnik o danej wartości, dlaczego sprzedaje mi się coś, co jest o wiele bardziej prawdopodobne niż przekroczyć tę wartość? Czy to zaburzenie równowagi jest przydatne dla kogoś?

W przeciwieństwie do rezystorów, których cena jest zasadniczo niezależna od rezystancji, z wyjątkiem ekstremalnych wartości, które stanowią mniej niż 0,01% rynku, większość rodzajów kondensatorów ma koszt ściśle związany z pojemnością - więcej kosztuje wykonanie dużej zaślepki niż małej jeden. Co więcej, kondensatory są często używane w okolicznościach, w których korek większy niż określony może działać lepiej niż określony, do pewnego limitu, ale większy limit może nie być wart wyższej ceny.

Załóżmy, że projektant ustali, że urządzenie potrzebuje minimum 8uF, aby działać poprawnie w konkretnej sytuacji, ale wszystko do 20uF równie dobrze by działało. Niektórzy producenci mogą produkować urządzenia w granicach +/- 20% wartości docelowej; inni producenci są w stanie osiągnąć +/- 33% swojego celu. Jeśli opublikowane tolerancje byłyby symetryczne, należałoby sprecyzować, że część może wynosić 10uF +/- 20% lub 12uF +/- 33% - nieco niezręcznie. Jeśli jednak zgodnie z konwencją producenci stosują -20% dla dolnej tolerancji i odpowiednio dostosowują górną tolerancję, wówczas możliwe jest bezpośrednie porównanie i zastąpienie części o różnych tolerancjach bez wpływu na działanie obwodu.

Najczęściej widzisz tolerancję -20% + 80% dla ceramiki z Y w nazwie. Te materiały ceramiczne mają dobrą gęstość energii, ale są „niechlujne”, ponieważ końcowa pojemność zmienia się w zależności od temperatury, przyłożonego napięcia i ma znaczne różnice produkcyjne.

Tego rodzaju kondensatory mają sens w zastosowaniach wymagających dużej objętości, ponieważ są one nieco tańsze w produkcji niż te z inną ceramiką i węższymi tolerancjami. Ich głównym zastosowaniem są zaślepki i wtórne filtrowanie zasilaczy. W tych zastosowaniach obwód może polegać na pewnej minimalnej pojemności, ale o wiele więcej nie powoduje problemów. Producenci wiedzą o tym i dlatego określają te kondensatory bardziej, aby zapewnić ich minimalną wartość w stosunku do najbardziej prawdopodobnej wartości środkowej.

Jeśli nie masz zastosowania w dużych ilościach, gdzie małe dodatkowe oszczędności dla ceramiki typu Y mają znaczenie, po prostu trzymałbym się od nich z daleka.

W przypadku tolerancji ocena jest dopuszczalną odchyłką od wartości nominalnej . Jak podkreśla Supercat, jest to zwykle bardziej przydatne, jeśli nie różni się tak bardzo po ujemnej stronie, ponieważ w wielu zastosowaniach (np. Pojemność zbiorcza) zwykle nie masz nic przeciwko znacznemu wzrostowi pojemności, ale znaczna redukcja może powodować problemy .

Aby kontrastować tolerancję ze współczynnikiem temp, należy zauważyć, że ocena tolerancji E dla Z wynosi -20%, + 80%. Jest to odwrotna asymetria do współczynnika temperatury V o wartości + 22%, -82%.

Dla współczynnika temp:

Myślę, że wartość -20%, + 80% podana dla tolerancji oznacza maksymalną zmianę pojemności w znamionowym zakresie temperatur.
Jeśli spojrzymy na typowy dielektryk Y5V (z jednego z arkuszy danych Vishays), można zauważyć, że krzywa nie jest symetryczna w okolicach 25 dec C (co zwykle pochodzi z zaznaczonej wartości). Oznaczałoby to coś w rodzaju + 20, -70.

Oto kolejny wykres dla elektrolitu aluminiowego, z inną (ale wciąż asymetryczną krzywą - prawdopodobnie oceniono na +10, -20):

Wygląda na to, że kody tolerancji są takie, jakie faktycznie mieszczą się w testowanej tolerancji (tj. Maksymalna dopuszczalna zmiana), więc na przykład +20, -70 prawdopodobnie otrzyma kod V (+22, -82), ponieważ jest to gwarantowane być w tym rankingu (stąd Y5V)