MLCC - Czy mogę stosować górne progi znamionowe do scenariuszy bardzo niskiego napięcia?

Czy jest jakiś ważny powód, dla którego nie mogę stosować wielowarstwowych kondensatorów ceramicznych wysokiego napięcia do scenariuszy niskiego napięcia? Na przykład MLCC o napięciu znamionowym 50 V lub 100 V dla aplikacji 3,3 V DC?

Mam złe oczy i mam problemy z lutowaniem 1206 lub mniejszych paczek, a wyżej oceniane kapsle zawsze mają znacznie większe (i łatwiejsze do lutowania) paczki. Nie mogę wszędzie używać komponentów THT / DIP ze względu na układ PCB.

Według tej notatki Maxima wydaje się, że pojemność jest zawsze bardziej stabilna dla niższych napięć. Ale co z ESR, wyciekami i tak dalej? Czy mogą być jakieś problemy?

Uwaga: Moje typowe scenariusze to głównie odsprzęganie limitów - używanie OS CON dla mocy SMPS. W każdym razie nadal mogłem mieć problem ze znalezieniem dużych czapek SMT 15pF dla XTAL ... :(

— HeliTux
źródło

Zdecydowanie tak! Ułatwi ci to życie, ponieważ nie musisz przejmować się zależnością prądu stałego od pojemności.

— winny

W celu oddzielenia należy się martwić o indukcyjność pakietu. Poszukaj kondensatorów z zaciskami lutowanymi o długim wymiarze

— Elliot Alderson

@ElliotAlderson Dziękujemy za wspomnienie o znaczeniu indukcyjności! Prawie zapomniałem, że ceramika wielowarstwowa też ją ma (w przeciwieństwie do ceramiki jednowarstwowej). MLCC to wciąż dla mnie całkiem nowa technologia :)

— HeliTux

Odpowiedzi:

Nie ma niebezpieczeństwa używania kondensatora o znacznie wyższym napięciu niż wymagane, ani nie ma w tym przypadku żadnej utraty wydajności. W rzeczywistości, wręcz przeciwnie.

Oczywiście, jeśli masz polaryzację prądu stałego na kondensatorach (np. Odsprzęganie), chcesz, aby napięcie znamionowe było znacznie wyższe niż napięcie polaryzacji prądu stałego, w przeciwnym razie musisz wybrać kondensator o wyższej wartości pojemności niż to konieczne. Wynika to z faktu, że pojemność MLCC znacznie spada, gdy przykładasz napięcie wstępne prądu stałego.

Większość MLCC nie zbliża się do swojej pojemności znamionowej przy napięciu znamionowym. W przypadku dielektryka X5R, zwykle przed osiągnięciem połowy napięcia znamionowego, pojemność spadła już znacznie poniżej połowy wartości znamionowej. Dielektryki X7R wypadają nieco lepiej - do czasu osiągnięcia połowy napięcia znamionowego nadal możesz zachować 70% pojemności znamionowej, ale nawet one spadną.

Większość producentów nie podaje tych danych, jednak niektórzy, w tym TDK i Murata, dają te wyniki testów i można oczekiwać, że te same trendy będą obowiązywać innych producentów, ponieważ technologia jest praktycznie taka sama.

Jako prosty przykład, ten jest standardowym torfowiskiem 10uF 10V X7R MLCC w pakiecie 0805. Przy znamionowym obciążeniu 10 V DC rzeczywista pojemność wynosi tylko 4 uF. Przy odchyleniu 5 V radzi sobie nieco lepiej, osiągając 7,5 uF. W rzeczywistości musisz być nastawiony na napięcie mniejsze niż 2 V (1/5 napięcia znamionowego), aby faktycznie osiągnąć znamionową pojemność 10 uF. Jest to pokazane na poniższym wykresie.

Dlatego zwykle chcesz, aby dla X7R napięcie znamionowe było> 2x wymagane napięcie stałe. W przypadku X5R prawdopodobnie chcesz uzyskać> 4x wymagane napięcie stałe. Im wyżej, tym lepiej.

Jedynym minusem przy wyborze większej oceny jest zazwyczaj rozmiar, który musi być większy. Jednak w przypadku niskich wartości pojemności (poniżej 100nF) nie stanowi to większego problemu i można łatwo znaleźć wartości znamionowe wysokiego napięcia w małych opakowaniach. W przypadku bardzo niskich pojemności (poniżej 1nF) prawdopodobnie trudno byłoby znaleźć taką o niskim napięciu znamionowym.

— Tom Carpenter
źródło

Dzięki za bardzo złożoną odpowiedź. Teraz jest dla mnie bardzo jasne, jak korzystać z MLCC. Zawsze wolę największe części SMD jako możliwe (nigdy nie mam problemów z przestrzenią PCB), więc wydaje się, że MLCC nie ma dla mnie żadnych wad.

— HeliTux,

Prawdopodobnie z jednym wyjątkiem: kondensatory odsprzęgające.

— Simon Richter,

Można wspomnieć, że nie potrzebujesz „> 2x wymaganego napięcia prądu stałego” - możesz po prostu wziąć pod uwagę zmniejszoną pojemność i wziąć o 30% wyższą pojemność nominalną. A w pułapkach odsprzęgających wartości bezwzględne nie mają większego znaczenia.

— asdfex

@asdfex Patrz akapit 2, wspomniałem o tym. Ostatnie kilka akapitów było bardziej podsumowaniem.

— Tom Carpenter,

@TomCarpenter Dlaczego miałbyś wymagać X5R jako x4 w porównaniu do X7R na x2? Przekonałem się, że tak długo, jak unikam tanich promocji i trzymam się przyzwoitej marki (przychodzą mi na myśl Kemet, TDK i AVX), oba działają tak samo, jeśli chodzi o nastawienie w temperaturze pokojowej (35 ° C +/- 5) . Nawet chłodniejsze temperatury są w porządku, kiedy robi się cieplej (powiedzmy powyżej 80 ° C), wydaje się, że robi różnicę. Ale z drugiej strony rzadko używam 401 (poza tym, że dostałem dobrą ofertę na 15uF 6V X5R 401 (500 za 5 USD), którego używam do oddzielenia 3V3)

— GB - AE7OO

Zaskoczyłoby mnie to, gdyby można było znaleźć kondensatory o niskiej wartości przeznaczone tylko do niskiego napięcia. Typowe kondensatory ceramiczne SMD mają napięcie około 50 V.

Kondensatory ceramiczne o wysokiej wartości są częściej dostępne przy niższym napięciu znamionowym, ale to dlatego, że są wrażliwe na napięcie - konkretna część może być zdolna do pracy przy wyższym napięciu, ale nie osiągnie określonej pojemności powyżej napięcia znamionowego.

Większe części mają wyższą indukcyjność, więc nie będą tak dobre jak mniejsze części dla wysokich częstotliwości.

Po szybkim sprawdzeniu widzę, że nawet małe części (12pF) są dostępne w rozmiarze 1206.

Możesz użyć części o większych rozmiarach, ale jeśli przejdziesz do rzeczy o wysokiej częstotliwości lub rzeczy, w których częstotliwość rezonansu części ma znaczenie, musisz zachować szczególną ostrożność, jeśli trzymasz się większych części.

W przypadku zastosowań oddzielających od typowych hobby nie powinno to mieć znaczenia.

— JRE
źródło

„ale nie osiągnie określonej pojemności powyżej napięcia znamionowego” - większość MLCC nie zbliża się do swojej pojemności znamionowej przy napięciu znamionowym pod napięciem stałym. Zazwyczaj do momentu osiągnięcia połowy napięcia znamionowego w przypadku X5R pojemność spadła już poniżej połowy wartości znamionowej. W przypadku X7R możesz uzyskać 70% pojemności znamionowej, zanim osiągniesz połowę napięcia znamionowego.

— Tom Carpenter,

Jako przykład TDK podaje wiele danych na temat swoich limitów. Ten jest standardową pokrywą 10uF, 10V, X7R. Przy odchyleniu 10 V DC spada do 4 uF, przy 5 V wynosi 7,5 uF. Dlatego zazwyczaj chcesz, aby napięcie znamionowe przekraczało dwukrotność wymaganego napięcia prądu stałego.

— Tom Carpenter,

RE „Typowe kondensatory ceramiczne SMD mają napięcie około 50 V.” Nie, jeśli przejdziesz do mniejszych rozmiarów (0402 i mniejszych) i wartości powyżej 1 nF. Obecnie dokonuję wyboru części i ciężko pracuję, aby znaleźć wartości znamionowe 10 V zamiast 6,3, a nawet 4.

— Photon

Ograniczenie napięcia roboczego dla niskonapięciowych nakrętek MLCC faktycznie wynika ze spadku pojemności, a nie z napięcia przebicia. Analogicznie do ograniczenia prądu nasycenia dla szczytowego prądu roboczego cewki indukcyjnej. Jak mówi Photon, 6,3, a nawet niższe są powszechne.

— Spehro Pefhany