MLCC - Dapatkah saya menggunakan tutup pengenal tegangan tinggi untuk skenario tegangan sangat rendah?

Apakah ada alasan penting mengapa saya tidak dapat menggunakan kapasitor keramik mulilayer tegangan tinggi untuk skenario tegangan rendah? Misalnya 50V atau 100V nilai MLCC untuk aplikasi 3.3V DC?

Saya memiliki mata yang buruk, dan memiliki masalah dalam menyolder 1206 atau paket yang lebih kecil, dan tutup yang memiliki nilai lebih tinggi selalu memiliki paket yang jauh lebih besar (dan lebih mudah disolder). Saya tidak dapat menggunakan komponen THT / DIP di mana-mana karena tata letak PCB.

Menurut catatan dari Maxim ini , tampaknya kapasitansi selalu lebih stabil untuk voltase yang lebih rendah. Tapi bagaimana dengan ESR, kebocoran dan sebagainya? Mungkinkah ada masalah?

Catatan: Skenario khas saya sebagian besar adalah topi pelepasan decoupling - menggunakan OS CONs untuk daya SMPS. Ngomong-ngomong, aku masih kesulitan menemukan topi SMT 15pF besar untuk XTAL ... :(

— HeliTux
sumber

Pasti ya! Ini juga akan membuat hidup Anda sedikit lebih mudah karena Anda tidak perlu peduli dengan ketergantungan DC pada kapasitansi.

— winny

Untuk decoupling, Anda perlu khawatir tentang induktansi paket. Cari kapasitor dengan terminal solder pada dimensi panjang

— Elliot Alderson

@ElliotAlderson Terima kasih telah menyebutkan pentingnya induktansi! Hampir lupa bahwa keramik multilayer juga memilikinya (tidak seperti keramik lapis tunggal). MLCC masih merupakan teknologi yang cukup baru bagi saya :)

— HeliTux

Jawaban:

Tidak ada bahaya menggunakan kapasitor dengan voltase yang jauh lebih tinggi dari yang Anda butuhkan, juga tidak ada kerugian kinerja untuk melakukannya. Padahal justru sebaliknya.

Tentu saja jika Anda memiliki bias DC melintasi kapasitor (mis. Decoupling), Anda ingin peringkat voltase jauh lebih tinggi daripada bias DC Anda, jika tidak, Anda perlu memilih kapasitor dengan peringkat kapasitansi lebih tinggi dari yang dibutuhkan. Ini karena kapasitansi MLCC turun secara signifikan saat Anda menerapkan bias DC.

Kebanyakan MLCC tidak mendekati kapasitansi pengenal pada tegangan pengenalnya. Untuk dielektrik X5R, biasanya pada saat Anda mendapatkan setengah dari tegangan pengenal, kapasitansi telah turun jauh di bawah setengah dari nilai pengenal. Dielektrik X7R memiliki tarif yang sedikit lebih baik - Anda mungkin berharap untuk tetap mempertahankan kapasitansi pengenal 70% pada saat Anda mencapai setengah dari tegangan pengenal, tetapi bahkan yang akan jatuh.

Sebagian besar pabrikan tidak menyediakan data ini, namun beberapa termasuk TDK dan Murata memberikan hasil tes ini, dan Anda bisa berharap tren yang sama berlaku untuk pabrikan lain karena teknologinya sama.

Sebagai contoh sederhana, yang ini adalah standar rawa 10uF 10V X7R MLCC dalam paket 0805. Pada bias 10V DC pengenalnya, kapasitansi aktual hanya 4uF. Dengan bias 5V tarifnya sedikit lebih baik, mencapai 7.5uF. Bahkan Anda harus berada pada bias kurang dari 2V (1/5 dari tegangan pengenal) untuk benar-benar mencapai peringkat kapasitansi 10uF. Ini ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

Inilah sebabnya mengapa Anda biasanya menginginkan X7R tegangan pengenal menjadi> 2x tegangan DC yang diperlukan. Untuk X5R, Anda mungkin ingin> 4x tegangan DC yang diperlukan. Semakin tinggi semakin baik.

Satu-satunya downside untuk pergi dengan peringkat yang lebih besar, biasanya ukurannya harus lebih besar. Namun untuk nilai kapasitansi rendah (sub-100nF), ini tidak terlalu menjadi masalah, dan Anda dapat dengan mudah menemukan peringkat tegangan tinggi dalam paket kecil. Untuk kapasitansi yang sangat rendah (sub-1nF), Anda mungkin akan sulit sekali menemukan kapasitansi dengan tegangan rendah.

— Tom Carpenter
sumber

Terima kasih atas jawaban yang sangat kompleks. Sekarang sangat jelas bagi saya cara menggunakan MLCC. Saya selalu lebih suka bagian SMD terbesar sebagai possilble (tidak pernah memiliki masalah dengan ruang PCB), jadi sepertinya MLCC tidak memiliki kelemahan untuk saya.

— HeliTux

Mungkin dengan satu pengecualian: kapasitor decoupling.

— Simon Richter

Anda dapat menyebutkan bahwa Anda tidak perlu "> 2x tegangan DC yang diperlukan" - Anda hanya dapat memperhitungkan penurunan kapasitas dan mengambil 30% kapasitas nominal yang lebih tinggi. Dan dalam decoupling caps, nilai absolut tidak terlalu penting.

— asdfex

@asdfex Lihat paragraf 2, saya sebutkan itu. Beberapa paragraf terakhir lebih dari sekadar ringkasan.

— Tom Carpenter

@ TomCarpenter Mengapa Anda memerlukan X5R menjadi x4 dibandingkan dengan X7R di x2? Saya telah menemukan bahwa selama saya menghindari spesial murah dan tetap dengan merek yang layak (Kemet, TDK dan AVX datang ke pikiran) bahwa mereka berdua bertindak sama sejauh bias berlaku pada suhu kamar (35C +/- 5) . Bahkan temps yang lebih dingin adalah Ok, itu ketika semakin panas (katakanlah lebih dari 80C) bahwa jika tampaknya membuat perbedaan. Tapi sekali lagi saya jarang menggunakan 401 (kecuali saya mendapatkan harga bagus pada 15uF 6V X5R 401 (500 seharga $ 5) yang saya gunakan untuk decoupling 3V3)

— GB - AE7OO

Akan mengejutkan saya jika Anda dapat menemukan kapasitor bernilai rendah hanya untuk tegangan rendah. Kapasitor keramik SMD tipikal diberi peringkat seperti 50V.

Kapasitor keramik bernilai tinggi lebih sering tersedia dengan tegangan pengenal lebih rendah, tetapi itu karena mereka peka terhadap tegangan - bagian tertentu mungkin dapat beroperasi pada tegangan lebih tinggi, tetapi kapasitor tidak akan mencapai kapasitansi yang ditentukan di atas tegangan pengenal.

Bagian yang lebih besar memiliki induktansi yang lebih tinggi, sehingga tidak akan sebagus bagian yang lebih kecil untuk frekuensi tinggi.

Saya melihat pada pemeriksaan cepat bahwa bahkan bagian kecil yang dihargai (12pF) tersedia dalam ukuran 1206.

Anda dapat menggunakan bagian berukuran lebih besar, tetapi jika Anda masuk ke hal-hal frekuensi tinggi, atau hal-hal di mana frekuensi resonansi diri bagian penting maka Anda perlu berhati-hati jika Anda tetap dengan bagian yang lebih besar.

Untuk memisahkan penggunaan pada hal-hal hobi biasa itu seharusnya tidak masalah.

— JRE
sumber

"tetapi itu tidak akan mencapai kapasitansi yang ditentukan di atas tegangan pengenal" - Sebagian besar MLCC tidak mendekati kapasitansi pengenal pada tegangan pengenalnya di bawah bias DC. Biasanya pada saat Anda mendapatkan setengah dari tegangan pengenal, untuk X5R, kapasitansi telah turun di bawah setengah dari nilai pengenal. Untuk X7R, Anda mungkin mendapatkan kapasitansi terukur 70% pada saat Anda mencapai setengah dari tegangan pengenal.

— Tom Carpenter

Seperti contohnya, TDK memberikan banyak data di topi mereka. Yang ini adalah topi standar 10uF, 10V, X7R. Pada bias 10V DC turun ke 4uF, pada 5V itu 7.5uF. Itu sebabnya Anda biasanya ingin tegangan pengenal menjadi lebih dari 2x tegangan DC yang diperlukan.

— Tom Carpenter

RE "Khas kapasitor keramik SMD dinilai pada seperti 50 V". Tidak jika Anda pindah ke ukuran yang lebih kecil (0402 dan lebih rendah) dan nilai di atas 1 nF. Saat ini saya sedang melakukan pemilihan bagian dan bekerja keras untuk menemukan peringkat 10 V daripada 6.3 atau bahkan 4. sesuatu volt.

— The Photon

Batas tegangan operasi untuk tutup MLCC tegangan rendah sebenarnya dari penurunan kapasitansi, bukan tegangan rusak. Analog dengan arus jenuh menjadi pembatas untuk arus operasi puncak induktor. Seperti yang dikatakan Photon, 6.3 dan bahkan lebih rendah adalah hal biasa.

— Spehro Pefhany