Keramik (MLCC) versus kapasitor Tantalum

14

Dari sudut pandang seorang perancang elektronik, tetapi juga memperhitungkan pertimbangan harga / biaya dan sosial (lihat penambangan Coltan dan tautan etika di bawah), saya cenderung menghindari kapasitor Tantalum dalam banyak keadaan, sambil lebih menyukai Multi-Layer Ceramic Capacitors (MLCCs) .

Pertanyaan saya, dengan blak-blakan menyatakan: Dalam kasus spesifik mana saya harus berhati-hati dan terus menggunakan kapasitor tantalum? Segala macam jawaban dan pendekatan teknis untuk masalah ini akan sangat berguna bagi saya (dan tentunya untuk desainer lain).

Beberapa aspek khusus yang perlu diperhatikan:

Seri rangkaian ekuivalen.
Mikroponik. Seberapa buruk MLCC dalam hal ini?
Ketergantungan kapasitansi dengan tegangan dan suhu.
Mode tegangan dan kegagalan.
Harapan hidup dan keandalan.

Konteks tambahan:

Saya membahas secara khusus Surface Mount Technology (SMT), dengan asumsi lebih dari 90% dari semua kapasitor elektrolit tantalum diproduksi dengan gaya SMD.
Saya fokus di sini pada produk elektronik konsumen bervolume tinggi, membuang aplikasi elektronik berdaya tinggi khusus , di mana pertimbangan lain mungkin berlaku. Saya tidak mengesampingkan konversi listrik / sirkuit manajemen, di mana pertimbangan di atas adalah kunci untuk kapasitor.
Anda dapat membaca lebih lanjut tentang dampak sosial Coltan di Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

— jose.angel.jimenez
sumber

1

Jadi pada dasarnya "ketika kebutuhan teknis mengesampingkan etika saya" yang mengarah ke jawaban yang berbeda untuk setiap orang yang mengarah ke hal lain selain pendapat.

— PlasmaHH

4

"Saya fokus di sini pada produk-produk elektronik konsumen bervolume tinggi, membuang aplikasi daya elektronik khusus, di mana pertimbangan lain mungkin berlaku." Jadi Anda tidak tertarik pada konversi daya dan aplikasi manajemen dalam produk konsumen? Di situlah pilihan kapasitor sangat penting karena banyak alasan yang Anda sebutkan.

— John D

1

Aturan saya bukan tantalum. Titik. Saya merancang benda-benda genggam bertenaga baterai untuk pasar konsumen. Jika saya membutuhkan lebih dari 22 uF, saya menggunakan elektrolit aluminium. Sebagian besar waktu 22 uF sudah cukup. Ini tidak didorong oleh etika. Hal ini didorong oleh ingatan mimpi buruk saya tentang kekurangan tantalum yang hebat selama era booming dotcom. Sirkuit saya bukan jenis yang akan memiliki masalah dengan mikrofonik. Tetapi pemahaman saya adalah bahwa itu bisa menjadi masalah nyata dalam beberapa aplikasi.

— mkeith

3

Jika saya bekerja di Apple, dan mereka ingin saya mendesain di tantalum, tentu saja saya akan melakukannya. Apple memiliki kemampuan untuk sumber bagian ketika perusahaan lain tidak bisa. Pemasok memprioritaskan Apple (bahkan mengalokasikan pasokan yang dijanjikan kepada perusahaan lain). Dan Apple memiliki margin yang dapat menyerap harga tantalum yang tinggi jika harus seperti itu. Meskipun mereka juga memiliki kemampuan untuk menegosiasikan harga yang baik.

— mkeith

1

@ John-d Anda benar sekali. Pernyataan saya tentang "aplikasi daya elektronik" tidak begitu jelas. Saya bermaksud mengatakan saya tidak tertarik pada aplikasi daya tinggi. Tapi itu bukan untuk mengesampingkan sirkuit konversi daya, yang sebenarnya dibutuhkan di mana-mana. Saya akan memperbarui pertanyaan awal saya.

— jose.angel.jimenez

5

Ada banyak catatan aplikasi tentang ini. Google untuk "Tantalum vs kapasitor keramik".

Kapasitor keramik terbaik untuk ESR & ESL-nya. Sehingga mereka dapat menangani arus riak besar dengan kenaikan suhu yang lebih sedikit pada pasokan listrik. Cara yang sama, mereka tidak mengganggu kualitas sinyal dalam sistem kecepatan tinggi (kapasitor kopling AC). Tetapi karakteristik DC Bias mereka buruk. Seperti 47uF X5R 6.3V adalah ~ 23uF @ 3.3V. ESR & ESL Rendah ini mungkin buruk dalam beberapa kasus. Misalnya, beberapa konverter Buck yang memerlukan riak yang cukup pada output agar stabil. Dan ESL yang lebih rendah akan bereaksi dengan kapasitansi kabel untuk memberikan osilasi yang tidak perlu.

Kapasitor Tantalum terkenal karena efisiensi Volumetrik dan biaya murah, tetapi mereka cenderung gagal karena arus lonjakan. Ada alternatif seperti POSCAP (kapasitor polimer).

— pengguna19579
sumber

Terima kasih atas komentar Anda yang bermanfaat. Bisakah Anda menunjukkan sumber referensi dari tabel yang telah Anda lampirkan?

— jose.angel.jimenez

google untuk "Tantalum vs Ceramic Capacitors" Tautan 1 atau 2 memiliki pdf ini dari mana saya mengambil tabel ini ... ....

— user19579

3

Saya mungkin menambahkan: Tants tidak suka aplikasi di mana arus lonjakan turn-on tinggi dimungkinkan ... output dari regulator ya (saat ini terbatas) ... input ke regulator tidak (saat ini mungkin tidak terbatas). Ini dapat dikurangi sebagian dengan menurunkan tegangan sebanyak mungkin, menggunakan tant 35v dalam aplikasi 10 volt misalnya.

— Robert Endl
sumber

2

Keputusan saya untuk menggunakan kapasitor keramik atau tantalum dalam banyak kasus didasarkan pada biaya. Ketika saya membutuhkan kapasitansi lebih besar dari 10uF, kapasitor keramik mahal dan kapasitor tantalum adalah pilihan yang baik.

— Gabriel Rezende Germanovix
sumber

2

Satu-satunya tempat saya melihat mereka [secara pribadi] dalam produk pasar massal abad ini adalah di VCO [untuk nirkabel] dari telepon nirkabel Uniden.

Karena Anda membuat saya penasaran tentang ini, saya telah melakukan sedikit googling (untuk tantalum dan VCO) dan menemukan MAX2572EVKIT yang tidak terlalu kuno (2004), dan memiliki beberapa topi tantalum di BOM-nya. Ini adalah GSM VCO. Ditemukan juga teardown dari telepon GSM [agak kuno], dan mereka menemukan tutup tantalum di dalamnya, tetapi tidak mengatakan dalam subsistem apa.

Juga menemukan beberapa di lembar data HMC836LP6CE ; ini tidak jelas bertanggal, tetapi angka revisi tampak seperti 2011 atau 2012. Ini adalah 4G PLL / VCO sehingga tidak bisa menjadi sangat kuno. Torndown lain ditemukan pada PCB iPhone 6 ; yang ini dibuat oleh Rohm, peran mereka dalam ponsel tidak dinyatakan di sana, tetapi diklaim sebagai "kapasitor paling mahal di iPhone 6".

Perhatikan juga cerita ini untuk tutup tantalum pada modul GSM Arduino yang terbakar. Tentu saja, pemilihan bagian untuk perisai Arduino mungkin dilakukan dengan standar yang jauh lebih rendah daripada ...

Tidak sepenuhnya jelas bagi saya apa yang Anda maksud dengan "membuang aplikasi daya elektronik khusus", tetapi jika ada orang lain yang tertarik dengan hal ini, beberapa di antaranya juga ditemukan dalam sebuah penghancuran pengisi daya iPhone .

— Mendesis
sumber

1

Terima kasih atas tautan bermanfaat dan wawasan hebat Anda! Anda benar, pernyataan saya tentang "aplikasi elektronik daya" tidak begitu jelas. Saya bermaksud mengatakan saya tidak tertarik pada aplikasi daya tinggi . Tapi itu bukan untuk mengesampingkan sirkuit konversi daya, yang sebenarnya dibutuhkan di mana-mana.

— jose.angel.jimenez