MLCC: ¿puedo usar tapas clasificadas de alto voltaje para escenarios de muy bajo voltaje?

¿Hay alguna razón importante por la que no pueda usar condensadores cerámicos multicapa de alto voltaje para escenarios de bajo voltaje? Por ejemplo, MLCC con clasificación de 50 V o 100 V para aplicaciones de CC de 3,3 V.

Tengo mala vista y tengo problemas para soldar paquetes 1206 o más pequeños, y las tapas de mayor calificación siempre tienen paquetes mucho más grandes (y más fáciles de soldar). No puedo usar componentes THT/DIP en todas partes debido al diseño de PCB.

Según esta nota de Maxim , parece que la capacitancia siempre es más estable para voltajes más bajos. Pero, ¿qué pasa con la ESR, las fugas, etc.? ¿Podría haber algún problema?

Nota: Mis escenarios típicos son en su mayoría límites de desacoplamiento: uso de OS CON para potencia SMPS. De todos modos, todavía podría tener problemas para encontrar grandes tapas SMT 15pF para un XTAL ... :(

¡Definitivamente sí! También hará que su vida sea un poco más fácil, ya que no necesita preocuparse por la dependencia del sesgo de CC en la capacitancia.
Para el desacoplamiento, debe preocuparse por la inductancia del paquete. Busque condensadores con terminales de soldadura en la dimensión larga
@ElliotAlderson ¡Gracias por mencionar la importancia de la inductancia! Casi se me olvida que las cerámicas multicapa también lo tienen (a diferencia de las cerámicas monocapa). MLCC sigue siendo una tecnología bastante nueva para mí :)

Respuestas (2)

No hay peligro de usar un condensador clasificado para un voltaje mucho más alto que el requerido, ni hay pérdida de rendimiento por hacerlo. De hecho, todo lo contrario.

Ciertamente, si tiene una polarización de CC en los capacitores (por ejemplo, desacoplamiento), desea que la clasificación de voltaje sea mucho más alta que su polarización de CC, de lo contrario, debe elegir un capacitor con una clasificación de capacitancia más alta de lo necesario. Esto se debe a que la capacitancia de los MLCC disminuye significativamente a medida que aplica una polarización de CC.

La mayoría de los MLCC no se acercan a su capacitancia nominal a su voltaje nominal. Para un dieléctrico X5R, normalmente cuando llega a la mitad del voltaje nominal, la capacitancia ya ha caído por debajo de la mitad del valor nominal. A los dieléctricos X7R les va un poco mejor: es posible que espere conservar el 70 % de la capacitancia nominal para cuando alcance la mitad del voltaje nominal, pero incluso eso se reducirá.

La mayoría de los fabricantes no brindan estos datos, sin embargo, algunos, incluidos TDK y Murata, brindan estos resultados de prueba, y puede esperar que las mismas tendencias se apliquen a otros fabricantes, ya que la tecnología es prácticamente la misma.

Como ejemplo simple, este es un MLCC X7R estándar de 10uF 10V en un paquete 0805. Con su polarización nominal de 10 V CC, la capacitancia real es de solo 4 uF. Con un sesgo de 5V, le va un poco mejor, logrando 7.5uF. De hecho, debe tener una polarización de menos de 2 V (1/5 del voltaje nominal) para alcanzar realmente la clasificación de capacitancia de 10 uF. Esto se muestra en el siguiente gráfico.

Sesgo de capacitancia versus voltaje

Esta es la razón por la que normalmente desea que el voltaje nominal de X7R sea> 2 veces el voltaje de CC requerido. Para X5R, probablemente desee tener > 4 veces el voltaje de CC requerido. Cuanto más alto, mejor.

El único inconveniente de ir con una calificación más grande es que, por lo general, se requiere que el tamaño sea más grande. Sin embargo, para valores de capacitancia bajos (por debajo de 100 nF), esto no es un gran problema, y ​​​​puede encontrar fácilmente clasificaciones de alto voltaje en paquetes pequeños. Para capacitancias muy bajas (sub-1nF), probablemente le resulte difícil encontrar uno con una clasificación de voltaje bajo de todos modos.

Gracias por una respuesta muy compleja. Ahora tengo muy claro cómo usar los MLCC. Siempre prefiero las piezas SMD más grandes posibles (nunca tengo problemas con el espacio de PCB), por lo que parece que MLCC no tiene inconvenientes para mí.
Probablemente con una excepción: condensadores de desacoplamiento.
Podría mencionar que no necesita "> 2 veces el voltaje de CC requerido": solo puede tener en cuenta la capacidad reducida y tomar una capacidad nominal 30% más alta. Y en los límites de desacoplamiento, los valores absolutos no importan mucho.
@asdfex Vea el párrafo 2, lo mencioné. Los dos últimos párrafos fueron más bien un resumen.
@TomCarpenter ¿Por qué necesitaría que X5R fuera x4 en comparación con X7R en x2? Descubrí que siempre que evite las ofertas especiales baratas y me quede con una marca decente (me vienen a la mente Kemet, TDK y AVX) ambos actúan de la misma manera en lo que respecta a la temperatura ambiente (35C +/-5) . Incluso las temperaturas más frías están bien, es cuando hace más calor (digamos más de 80 ° C) que parece marcar la diferencia. Pero, de nuevo, rara vez uso 401 (excepto que obtuve una buena oferta en 15uF 6V X5R 401 (500 por $ 5) que uso para el desacoplamiento 3V3)

Me sorprendería mucho si pudiera encontrar condensadores de bajo valor clasificados solo para bajo voltaje. Los condensadores cerámicos SMD típicos tienen una capacidad nominal de 50 V.

Los capacitores cerámicos de alto valor suelen estar disponibles con un voltaje nominal más bajo, pero eso se debe a que son sensibles al voltaje: una parte en particular puede ser capaz de operar a un voltaje más alto, pero no alcanzará la capacitancia especificada por encima del voltaje nominal.

Las piezas más grandes tienen una mayor inductancia, por lo que no serán tan buenas como las piezas más pequeñas para frecuencias altas.

Veo en una comprobación rápida que incluso las piezas de pequeño valor (12pF) están disponibles en tamaño 1206.

Puede usar las partes de mayor tamaño, pero si se dedica a cosas de alta frecuencia, o cosas en las que la frecuencia de resonancia propia de la parte es importante, tendrá que tener mucho cuidado si se queda con las partes más grandes.

Para usos de desacoplamiento en cosas típicas de pasatiempos, no debería importar.

"pero no alcanzará la capacitancia especificada por encima del voltaje nominal": la mayoría de los MLCC no se acercan a su capacitancia nominal en su voltaje nominal bajo polarización de CC. Por lo general, cuando llega a la mitad del voltaje nominal, para un X5R, la capacitancia ya ha caído por debajo de la mitad del valor nominal. Para X7R, puede obtener una capacitancia nominal del 70 % cuando alcance la mitad del voltaje nominal.
Solo como ejemplo, TDK brinda muchos datos sobre sus límites. Esta es una tapa estándar de 10uF, 10V, X7R. Con una polarización de 10 V CC se reduce a 4 uF, a 5 V es de 7,5 uF. Es por eso que normalmente desea que el voltaje nominal sea más del doble del voltaje de CC requerido.
RE "Los condensadores cerámicos SMD típicos tienen una clasificación de 50 V". No si cambia a tamaños más pequeños (0402 e inferiores) y valores superiores a 1 nF. En este momento estoy haciendo la selección de piezas y trabajando duro para encontrar clasificaciones de 10 V en lugar de 6,3 o incluso 4 y algo de voltios.
El límite en el voltaje de operación para las tapas de MLCC de bajo voltaje es en realidad por la disminución de la capacitancia, no por el voltaje de ruptura. Análogo a la corriente de saturación que limita la corriente máxima de funcionamiento del inductor. Como dice Photon, 6.3 e incluso más bajos son comunes.
MLCC: ¿puedo usar tapas clasificadas de alto voltaje para escenarios de muy bajo voltaje?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v