MLCC vs tantalio: para desacoplamiento, entrada al regulador y reducción de ondulación

Necesito un condensador de 3,3 uf en un entorno de 30 V CC para tres propósitos diferentes:

  1. desacoplamiento de ADC o DAC de precisión;
  2. entrada a un regulador (lineal, conmutación, LDO); y
  3. salida de cualquier regulador con el fin de reducir la ondulación.

Puedo usar un MLCC (condensadores cerámicos multicapa) o un condensador de tantalio. Sé que el principal inconveniente de los MLCC en comparación con los tantalios es que la capacitancia efectiva se reduce al aplicarles voltaje de CC. Así que me puse en marcha para encontrar condensadores adecuados con valores nominales de voltaje de 50 V CC (para estar seguro). Estoy buscando 3.3uf Tantalum y MLCC cuya capacitancia efectiva sea 3.3uf @ 30VDC.

Resultados:

  • Tantalio: 3.3uf 50 VDC cuesta alrededor de $2.00

  • MLCC 10uf 50 VDC X7R dieléctrico con capacitancia efectiva de 3.3uf @30VDC cuesta alrededor de $0.70

¿Hay alguna razón por la que podría haber pasado por alto que justificaría el uso del tantalio más caro en lugar del MLCC para los tres propósitos mencionados anteriormente (excluya el caso en el que un MLCC haría que un regulador fuera inestable debido a la ESR extremadamente baja)?

La única razón para usar tantalio es que no tiene microfonía. Y, a veces, los LDO más antiguos requieren la mayor resistencia en serie del tantalio para su estabilidad. Pero eso se puede arreglar agregando una resistencia en serie con una tapa de desacoplamiento de cerámica.
Últimamente he estado analizando el problema del voltaje cerámico frente a la capacitancia y me ha sorprendido la poca información que encuentro en las hojas de datos. ¿De dónde sacaste la cifra de 3.3uf @30VDC? Tiene una referencia? (sin cuestionar sus datos)

Respuestas (2)

La respuesta corta es que si necesita mucha capacitancia en un espacio pequeño, entonces los tantalios (u óxido de niobio para voltajes muy bajos) se vuelven atractivos.

En este caso, la cerámica tiene sentido.

No me gusta usar tantalio seco por varias razones; Son propensos a fallar simplemente debido al reflujo, incluso cuando se reducen adecuadamente y con una fuente de baja impedancia (que es lo que es la fuente de alimentación), pueden volverse espectacularmente pirotécnicos . Además, tienen efectivamente una capacitancia cero por encima de quizás 400 kHz (por lo que si necesita desacoplarse por encima de esta frecuencia, los tantalios no sirven de todos modos).

Respuesta de frecuencia de tantalio

Hay momentos para usar tantalio, pero solo los uso si es necesario.

En el caso de que la ESR baja cause ciertas inestabilidades del regulador (principalmente dispositivos LDO y dólares en modo actual), no confiaría en la ESR de un tantalio para salvarme; el fabricante te dirá la VSG máxima, pero no la mínima , que es igual de importante.

En esos casos, uso una cerámica con una resistencia en serie para garantizar la ESR efectiva correcta a través de la temperatura.

Estoy usando este convertidor DC/DC: www.minmax.com.tw/upfiles/all_/all_converter_caty01441162641.pdf Simplemente dice que use un buen límite ESR bajo en la entrada (menos de 1 ohm). No sé qué resistencia en serie agregar al MLCC, si corresponde. ¿Tienes alguna sugerencia? Lo mismo ocurre con la salida donde simplemente indica que usa 3.3uf sin mencionar el tipo de capacitor o esr.
Los condensadores de entrada con baja ESR rara vez son un problema, por lo que simplemente usaría una resistencia de cerámica y no para este caso. Como la cerámica tiene bastante tolerancia, usaría 4,7 uF para garantizar 3,3 uF en todas las temperaturas nominales de 2*Vin.

Sí, sé que la pregunta es antigua, pero pensé que esto también debería mencionarse.

Si bien el uso de tapas de cerámica para el desacoplamiento o la salida estaría bien en general, su uso como tapas de entrada, especialmente sin el uso de una resistencia (como dijo Peter Smith en un comentario a su respuesta) puede causar problemas para algunos reguladores en algunas configuraciones .

La siguiente es una parafase de la información de la Nota AN-88 de la aplicación Linear Tech "Los capacitores de entrada de cerámica pueden causar transitorios de sobrevoltaje" .

El problema es que una combinación de inductancia de plomo e inductores de filtro de potencia de salida, tapas de salida, varias tapas y resistencias combinadas (de varios ESR y resistencia de plomo) pueden formar un circuito de tanque de resonancia en serie, que debido a las tapas de cerámica tiene una ESR muy baja. , está subamortiguado. Esto significa que si la energía de entrada ya está activa cuando se enciende el regulador, podría ver transitorios de voltaje de más del doble del voltaje de entrada.

Si bien esto puede no ser un problema si el regulador en cuestión puede manejar una entrada grande (algunos reguladores automotrices pueden manejar fácilmente más de 40 V sostenidos y transitorios de más de 100 V), ahora imagine usar un regulador de 5 V con una entrada de 4 V, podría ver picos a 9 o 10 voltios. ¿Con qué frecuencia podría tomar esto antes de fallar...

La cura en este caso es humedecer el circuito del tanque de alguna forma o manera. Una resistencia en serie de 1 ohm podría curarlo, al igual que pasar a un límite de ESR más alto si puede soportar los voltajes involucrados.

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