¿Cuál es la clasificación de voltaje de capacitor más baja que es segura de usar?

Usar tapas de tantalio para desacoplar es una tontería con las opciones actuales. Las tapas de cerámica de 1 µF 6 V en el paquete 0603 son baratas y fácilmente disponibles. Eso sería mejor que 10 µF para desacoplar de todos modos. Tiene sentido un 10 µF en los puntos de conexión de la fuente de alimentación, pero no para el desacoplamiento. Eche un vistazo a los diagramas de impedancia de las tapas cerámicas de 100 nF, 1 µF y 10 µF en las hojas de datos de cualquiera de los fabricantes acreditados.

Tenga mucho cuidado con las especificaciones de su capacitor. Puede que no sean lo que dicen ser.

Un problema con las tapas de cerámica es que pierden capacitancia a medida que aumenta el voltaje. Por ejemplo, esta tapa de cerámica X5R de Venkel tiene una clasificación de 10 uF y 6,3 V. ¡El problema es que a 6,3 V, la capacitancia real se reduce a solo 2 uF! ¡Eso es una caída del 80%! Incluso a 2,0 V, falta el 30 % del valor nominal.

Esto está documentado aquí , pero de ninguna manera se limita a Venkel. X7R, X5R y probablemente otros capacitores cerámicos sufren esto hasta cierto punto. COG/NPO no parece tener este problema. Debo señalar que este problema no se incluyó en la hoja de datos general del capacitor, sino solo en un documento complementario de "datos técnicos" que no se encuentra en el mismo lugar en su página web.

Sin embargo, su pregunta básica es "¿cuánto debo reducir" los capacitores? Por supuesto, si le pregunta a 10 EE sobre esto, probablemente obtendrá 15 respuestas diferentes. Aquí están mis reglas generales o pautas muy aproximadas.

• Los capacitores electrolíticos de aluminio se reducirán al menos al 50 % si la capacitancia es crítica. Es decir, usaré un límite de 25 V en un riel de 12,5 V. Si la capacitancia no es crítica, permitiré un margen de voltaje menor.

• Los condensadores de tantalio se reducirán al menos al 50 % en la mayoría de los rieles, independientemente del uso.

• Los condensadores cerámicos por encima de 10 V se reducirán al 50 %. A medida que el voltaje cae por debajo de 10 V, permitiré menos margen. Ejecutaré una tapa de 4.6V en un riel de 3.3V, por ejemplo. Pero tenga en cuenta lo que ya he dicho sobre los condensadores cerámicos.

• Cuanto más ligera sea la tensión en un condensador, menos margen permitiré. Por ejemplo, si una señal solo llega muy ocasionalmente a 90 V, pero en su mayoría está por debajo de 50 V, entonces podría usar un capacitor cerámico de 100 V. Los efectos de temperatura, voltaje, corriente y ESL/ESR juegan un papel en esto. Un capacitor con mucha tensión obtendrá mucho más margen.

• La reducción de menos del 50% solo ocurre si hay otras razones para hacerlo. Si el costo, el tamaño y otros factores no entran en juego, siempre reduzco al menos un 50 %.

• Si un circuito se comporta bien y los problemas de picos de voltaje u otro mal comportamiento no son un problema, entonces podría dejar menos margen.

Pero estas son solo reglas generales aproximadas. Tienes que considerar cada caso por separado y sopesar los pros y los contras.

Actualizar:

Aquí hay alguna documentación de AVX. Está en la página 3, bajo el título "Dependencia del sesgo de DC". Tenga en cuenta que sus curvas de voltaje frente a capacitancia para X7R son mucho "mejores" que las que tiene Venkel, por lo que si el valor del capacitor es realmente importante, investigue y obtenga el capacitor que pretendía.

Además de los comentarios de Olin sobre el tamaño, tenga en cuenta que un condensador de tantalio en un circuito con cualquier tipo de "potencia" presente es un desastre total esperando que suceda.

Los condensadores de tantalio son EXCESIVAMENTE propensos a perforar la capa de aislamiento a voltajes que superan ligeramente el voltaje nominal, y NO se reparan solos. Una vez que se rompe la capa, el capacitor descargará la energía disponible y se autodestruirá. El modo de falla normal es un cortocircuito metálico duro. En el camino son opcionales el humo, el olor, las llamas, el sonido y la explosión. He visto oído y olido todo esto en un solo evento emocionante en una ocasión.

Un pico de voltaje muy muy corto en un riel de alimentación que excede la clasificación de voltaje puede perforar la capa de aislamiento y luego permitir que la energía del riel de alimentación termine la tarea.

Cerámica: tenga en cuenta que el efecto de la temperatura varía según el grado. También la microfonía mecánica es peor en grados de variación de temperatura amplia. No suele ser un problema para el desacoplamiento de potencia.

Una cerámica de baja calidad (mala tolerancia a la temperatura, por lo que también es mala mecánicamente) en la entrada de un regulador puede "sonar" cuando se aplica un voltaje de paso (como en el encendido) y puede destruir el regulador. Esto es inusual y fácil de evitar, pero debe conocerse.

Si la cerámica no satisface sus necesidades por algún motivo, busque condensadores de aluminio sólido (es decir, no electrolíticos de Al). Son competitivos con Tantalum en tamaño de capacidad y costo, pero no tienen el modo de falla fatal de Tantalum.

La regla sobre los tantalios es evitarlos a menos que haya una buena limitación de corriente. O al menos reduzca el voltaje en al menos 3: 1 (algunas personas dicen 4: 1), no siempre es posible. Los he usado mucho en fuentes de alimentación en la salida de un pequeño regulador pero no en la entrada.