Jaka jest najniższa bezpieczna wartość napięcia kondensatora?

Używam kilku kondensatorów tantalowych Case R (10 uF 6,3 v) jako zbiorczego odsprzęgania od mocy 3,3 V sieci Ethernet 100 Mb / s. Używam również ceramiki 0,1 uF bliżej szpilek.

Jak zwykle jestem strasznie zmuszony do zwolnienia miejsca na płytce drukowanej, dlatego chciałbym je zastąpić czapkami wielkości 0603. Problem polega na tym, że są oceniane tylko dla 4v. Zwykle zawsze oceniałem kondensatory pod kątem dwukrotnego napięcia, jakie kiedykolwiek zobaczą.

Czy może to stanowić problem, jeśli użyję kondensatora 4 V na regulowanej linii 3,3 V?

Używanie czapek tantalu do oddzielania jest głupie w dzisiejszych opcjach. Ceramiczne nasadki 1 µF 6 V w opakowaniu 0603 są tanie i łatwo dostępne. W każdym razie byłoby to lepsze niż 10 µF dla oddzielenia. 10 µF w punktach przyłączenia zasilania ma sens, ale nie do oddzielania. Spójrz na wykresy impedancji czapek ceramicznych 100 nF, 1 µF i 10 µF w arkuszach danych jednego z renomowanych producentów.

Bądź bardzo ostrożny w kwestii specyfikacji czapek! Mogą nie być tym, za kogo się podają.

Jednym problemem z ceramicznymi nasadkami jest to, że tracą one pojemność wraz ze wzrostem napięcia. Na przykład ceramiczna nasadka X5R firmy Venkel ma moc 10 uF i 6,3 V. Problem polega na tym, że przy 6,3 v rzeczywista pojemność spada do zaledwie 2 uF! To 80% spadek! Nawet przy 2,0 V brakuje 30% wartości znamionowej.

Jest to udokumentowane tutaj , ale w żaden sposób nie ogranicza się do Venkel. X7R, X5R i prawdopodobnie inne ceramiczne kołpaki cierpią z tego powodu. Wydaje się, że COG / NPO nie ma tego problemu. Powinienem zaznaczyć, że problem ten nie został wymieniony w ogólnej karcie danych kondensatora, a jedynie w dodatkowym dokumencie „danych technicznych”, który nie został umieszczony w tym samym miejscu na ich stronie internetowej.

Twoje podstawowe pytanie brzmi jednak: „o ile powinienem obciążyć” kondensatory. Oczywiście, jeśli zapytasz o to 10 EE, prawdopodobnie uzyskasz 15 różnych odpowiedzi. Oto moje bardzo ogólne zasady lub wytyczne.

• Aluminiowe kapsle elektrolityczne zostaną obniżone do co najmniej 50%, jeśli pojemność jest krytyczna. Oznacza to, że użyję ograniczenia 25 V na szynie 12,5 V. Jeśli pojemność nie jest krytyczna, pozwolę na mniejszy margines napięcia.

• Czapki tantalu zostaną obniżone do co najmniej 50% na większości szyn, niezależnie od zastosowania.

• Ceramiczne czapki powyżej 10 V zostaną obniżone do 50%. Ponieważ napięcie spadnie poniżej 10 V, pozwolę na mniejszy margines. Na przykład będę prowadził ograniczenie 4,6 V na szynie 3,3 V. Pamiętaj jednak, co już powiedziałem o ceramicznych czapkach.

• Im mniejszy nacisk na czapkę, tym mniejszy margines pozwolę. Na przykład, jeśli sygnał bardzo rzadko dochodzi do 90 V, ale zwykle jest poniżej 50 V, wówczas mógłbym użyć ceramicznej nasadki 100 V. Ma to wpływ na temperaturę, napięcie, prąd i efekty ESL / ESR. Czapka z dużym stresem uzyska znacznie większy margines.

• Obniżanie wartości mniejszej niż 50% ma miejsce tylko wtedy, gdy istnieją inne powody. Jeśli koszt, rozmiar i inne czynniki nie wchodzą w grę, zawsze obniżam wartość o co najmniej 50%.

• Jeśli obwód jest dobrze zachowany, a problemy ze skokami napięcia lub innymi złymi zachowaniami nie stanowią problemu, mogę zostawić mniejszy margines.

Ale to tylko ogólne zasady. Musisz rozważyć każdą sprawę osobno i zważyć zalety i wady.

Aktualizacja:

Oto dokumentacja AVX. Znajduje się na stronie 3, pod nagłówkiem „Zależność od prądu stałego”. Zauważ, że ich krzywe napięcia względem pojemności dla X7R są znacznie „ładniejsze” niż to, co ma Venkel - więc jeśli wartość ograniczenia jest naprawdę ważna, przeprowadź badania i uzyskaj ograniczenie, które zamierzałeś.

Dodatkowo do uwag Olina dotyczących zmiany rozmiaru - zauważ dobrze, że kondensator tantalu w obwodzie z jakimkolwiek rodzajem „mocy” jest totalną katastrofą, która czeka.

Kondensatory tantalowe są WYJĄTKOWO podatne na przebicie warstwy izolacyjnej przy napięciach nieznacznie przekraczających napięcie znamionowe, i NIE są one samoleczące. Po naruszeniu warstwy kondensator zrzuci dostępną energię i samozniszczenie. Tryb normalnej awarii jest twardym metalicznym zwarciem. Opcjonalnie po drodze są dym, zapach, płomień, dźwięk i wybuch. Widziałem i czułem to wszystko podczas jednego ekscytującego wydarzenia przy jednej okazji.

Bardzo bardzo krótki skok napięcia na szynie zasilającej, który przekracza napięcie znamionowe, może przebić warstwę izolacyjną, a następnie pozwolić energii szyny zasilającej zakończyć zadanie.

Ceramika: Należy pamiętać, że wpływ temperatury zależy od gatunku. Także mikrofonia mechaniczna jest gorsza w przypadku szerokich klas zmienności temperatur. Zwykle nie jest to problem z oddzielaniem mocy.

Ceramika niskiej jakości (słaba tolerancja temperaturowa, a więc także słaba mechanicznie) na wejściu do regulatora może „zadzwonić”, gdy przyłożone zostanie napięcie skokowe (na przykład przy włączeniu zasilania) i może zniszczyć regulator. Jest to niezwykłe i łatwe do uniknięcia, ale należy o tym wiedzieć.

Jeśli ceramika z jakiegoś powodu nie spełnia twoich potrzeb, spójrz na solidne aluminiowe kondensatory (tj. Nie elektrolityczne Al). Są konkurencyjne w stosunku do Tantalu pod względem wielkości zdolności i kosztu, ale nie mają trybu awaryjnego Tantalum.

Zasadą dotyczącą tantali jest unikanie ich, chyba że istnieje dobre ograniczenie prądu. Lub przynajmniej obniżyć napięcie o co najmniej 3: 1 (niektórzy mówią 4: 1), nie zawsze jest to możliwe. Dużo ich używałem na zasilaczach na wyjściu małego regulatora, ale nie na wejściu.