¿Existen condensadores cerámicos de baja ESR en el rango de uF?

Estoy diseñando una fuente de alimentación para mi placa y planeo usar un convertidor CC-CC aislado y regulado. Este convertidor de Murata cumple con los requisitos, pero la hoja de datos no brinda ninguna orientación sobre los límites de entrada o salida.

Así que miré a los competidores y encontré este de TI, que es una versión más rica en funciones de lo que estoy usando. La hoja de datos muestra este circuito de ejemplo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La nota en el límite de entrada dice:

C I norte = 2.2 m F para dispositivos de entrada de 5 V... ESR bajo, se requieren condensadores cerámicos.

¿Hay un error tipográfico aquí? En Digi-Key (URL de búsqueda) , el valor más alto que tienen para las tapas de cerámica de baja ESR es de 3,3 nF y cuestan $43 USD cada una. ¿Lo que da?

Lo más probable es que cualquier condensador cerámico moderno X7R o X5R a 2,2 uF tenga una ESR lo suficientemente baja para sus necesidades.
El problema aquí parece ser uno de contexto. "Bajo" por sí mismo no significa nada. La hoja de datos se refiere a Low-ESR en relación con todos los tipos de capacitores. Digikey probablemente se esté refiriendo a Low-ESR en relación con otros MLCC (que ya tienen low-ESR).
La mayoría de las veces, estos módulos perdonan bastante las mayúsculas que usa con ellos. Todo lo que sea crítico para el lazo de control se manejará en el módulo.
@LShaver La sección de condensadores cerámicos del sitio web de Digikey muestra más de medio millón de números de pieza, y muchos de ellos están en el rango uF. Pero cuando hago clic en su enlace, solo veo 1026 números de pieza. La razón por la que no ve ningún condensador de rango uF es porque los filtró con criterios de búsqueda demasiado restrictivos. La mayoría de los capacitores cerámicos de tamaño uF tienen ESR en el rango bajo de miliohmios. Para el desacoplamiento de la fuente de alimentación, generalmente uso tipos X7R.

Respuestas (3)

Para sus propósitos, debe leer esa declaración como afirmando dos cosas.

  1. Los condensadores cerámicos tienen una ESR baja.

  2. Puede usar un capacitor de cerámica con este regulador porque es estable con límites de ESR bajos.

Debido a la falta de perspectiva histórica, no entendiste muy bien lo que significaba esta declaración. No es tu culpa. Érase una vez, la mayoría de los reguladores usaban tapas electrolíticas de aluminio o tapas de tantalio. Ambos tienen una ESR MUCHO más alta que la cerámica.

Pero los electrolíticos de aluminio son voluminosos. Y luego, durante un tiempo, el tantalio fue muy difícil de conseguir (la gran escasez de tantalio). Y las tapas de cerámica se volvieron mucho más disponibles en capacitancias más altas. Así que todos (los proveedores de circuitos integrados) comenzaron a diseñar sus reguladores para que pudieran usar cerámica. Este fue un punto de marketing y una consideración importante.

"¡Nuestro regulador es estable con cerámicas de baja ESR! No hay necesidad de luchar para obtener tapas de tantalio de unobtanium, o simular un tantalio agregando una resistencia en serie con su tapa de cerámica (algo que también se hizo a veces)".

Espero que esto aclare las cosas. Estoy seguro de que puede usar cualquier tapa de cerámica X7R o X5R. Si está realmente preocupado (si no me cree), intente averiguar si la pieza tiene una placa de evaluación disponible. Si es así, habrá una lista de materiales publicada para la junta de evaluación. Por lo tanto, puede usar exactamente el mismo límite que TI usó en su placa de evaluación en su diseño.

Como dice la respuesta excelente y aceptada de mkeith, la ESR no es su problema, cualquier tapa de cerámica le dará la ESR que requiere el circuito.

Sin embargo, hay otro inconveniente con los condensadores cerámicos, especialmente los de alto valor, como 2,2 uF. Las cerámicas utilizadas pueden tener un coeficiente de capacitancia de voltaje colosal. Una parte que mide 2.2uF con 0v a través de ella podría caer al 40% de eso en su voltaje nominal y reducirse a la mitad nuevamente a temperatura elevada. Esto rara vez se muestra en las hojas de datos de formato corto y solo se hace evidente cuando profundiza en los datos detallados del fabricante en su sitio web. Los diferentes tamaños de caja y voltajes usarán diferentes dieléctricos, por lo que debe buscar los datos para el número de pieza específico de su capacitor. Si no puede encontrar los datos, ¡no use ese fabricante!

Reglas generales para condensadores de desacoplamiento de reguladores. Obtenga los datos completos sobre el condensador exacto que está utilizando. Si no puede, opte por tamaños de caja grandes, solo use capacitores de hasta la mitad de su voltaje nominal, evite los dieléctricos con un '5' en la designación, y si la nota de aplicación especifica una capacitancia mínima, suministre en exceso por un factor de 2. Estos son menos importantes para el desacoplamiento general, donde el valor exacto rara vez es un problema. Sin embargo, para el desacoplamiento del regulador, el valor suele ser importante para la estabilidad.

Sí, efectivamente, existen. Me gusta usar K-SIM de Kemet para evaluar la ESR y el cambio de capacitancia frente al sesgo cuando busco números de pieza.

Aquí hay una búsqueda rápida como ejemplo, un 1206 4.7uF:

VSG Inclinación

Esta pieza con una tolerancia del 10 % cuesta $0,46 o $0,126/pieza en un carrete de 2000 piezas. Bastante caro para un capacitor (probablemente pueda relajar sus especificaciones), pero ni cerca de esos $ 46 que dijo.

esta es una herramienta impresionante, gracias. ¿Hay uno universal con gorras de todas las diferentes compañías?
Ninguno que yo sepa. Sin embargo, podría obtener resultados similares con un simulador como LTSpice, siempre que obtenga todos los parámetros relevantes para las tapas de otros fabricantes (que es la parte difícil, por cierto).
Ah, ya veo, ¿tiene alguna idea de por qué no proporcionan este tipo de información? Parece algo bastante común a lo que los diseñadores tendrían que acceder.
Probablemente supongan que lo medirá usted mismo como parte de un programa de selección de piezas.