Selección de un capacitor para usar en un circuito de retroalimentación

Estoy diseñando una fuente de alimentación de laboratorio de CC; el circuito de regulación de voltaje se ve así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy desarrollando la lista de materiales, componente por componente, y el siguiente en la línea es especificar el capacitor en el circuito de retroalimentación para el amplificador operacional, C1 en este esquema.

A medida que realizo la selección de componentes específicos, he desarrollado una nueva apreciación de la diversidad de capacitores disponibles y la complejidad relativa de lo que originalmente pensé que era un tipo de componente bastante sencillo. Así que me detengo en este componente en particular tanto por la oportunidad de aprendizaje que presenta como por el deseo de elegir el elemento correcto para este caso específico.

Mi PCB es SMD siempre que sea posible, y me inclino a creer que una variedad de jardín 0805 X7R haría el trabajo bien. Sin embargo, aprendí que pueden tener comportamientos sorprendentes según, por ejemplo, el voltaje aplicado, por lo que quería obtener la perspectiva de diseñadores más experimentados.

El diseño del circuito de retroalimentación en sí fue, con mucho, la mayor inversión de tiempo en el circuito en general. Tuve que refrescar mi recuerdo nebuloso de diagramas de cuerpo, funciones de transferencia, detalles de amplificadores operacionales, etc. Y me tomó bastantes intentos hacerlo bien (y entender por qué funcionó entonces :). Así que me inclino a pensar que si hay algún lugar en general donde la capacitancia sea crítica, sería este.

Entonces mi pregunta es: ¿ Es una tapa de cerámica de montaje en superficie regular la elección correcta para usar en este circuito de retroalimentación? ¿O debería estar pensando en algo un poco más elegante, como quizás un condensador de película de algún tipo?

Oh no, no este circuito de nuevo LOL.
Bwah-hah-hah-haha! :) En realidad, se ha vuelto sustancialmente más elaborado ahora después de agregar los LED de indicación de modo de corriente constante y CC / CV, etc., pero pensé en mantenerlo simple y reutilizar un esquema precursor más enfocado :)

Respuestas (3)

Ya se han observado los efectos de sesgo de CC (hay una excelente nota de aplicación de Murata sobre esto). Este enlace parece estar roto; esta página de preguntas frecuentes puede ser de utilidad.

C0G, aunque marginalmente más caro, trae otras cosas a la mesa, y en un circuito de retroalimentación como el suyo (estoy diseñando algunos en este momento en una aplicación interesante que cambia unos cientos de voltios que requiere una rampa lineal), quiero tener un parte que permanecerá en su capacitancia nominal a través de la polarización, el tiempo y la temperatura.

C0G: Sin efecto de polarización de CC de la mayoría de los fabricantes (esto tiene que ver con el material utilizado). Esto es definitivamente cierto para AVX, Murata y Johnson.

Sin envejecimiento del condensador

Tempco <= 30 ppm: esto será importante si la caja de la fuente de alimentación se calienta significativamente.

Compare eso con X7R y encontrará que en un lazo de control, C0G es la mejor opción en una cerámica. Normalmente no necesitaría usar una parte mejor que esa.

De hecho, estoy usando una pieza 1nF C0G, 50V, 5%, 0603 de AVX (pero todos los sospechosos habituales las tienen).

Respuesta muy útil Peter, definitivamente tiene sentido para mí usar una versión C0G aquí ahora que lo has explicado. Pediré un poco :)
nota 404 no encontrada
Enlace de hace un año: veré si puedo encontrar la nueva ubicación.

El peligro con algunos capacitores cerámicos es que pierden capacitancia a medida que aumenta el voltaje y la temperatura. Algunos, bajo condiciones dentro de las clasificaciones T y V de la hoja de datos, pueden caer al 25% de su capacitancia nominal. Lo peor es el valor muy alto, por lo que> 1uF tapas en paquetes pequeños donde los miras y piensas '¿cómo diablos metieron toda esa capacidad en eso ? La respuesta es, haciendo otros compromisos sobre el material dieléctrico.

Usado en esa posición C1, perder algo de C daría como resultado que la frecuencia de ruptura de ese RC se moviera hacia arriba desde su diseño de 340Hz. Si su margen de estabilidad es tan pequeño que necesita una alta precisión en esa constante de tiempo, le sugiero que mejore sus márgenes.

No recuerdo cuáles de las designaciones de especificaciones de temperatura y voltaje como X7R quedan subespecificadas, pero como ha hecho esta pregunta para su educación, está bien. Simplemente te advertiré, y puedes ir a buscar la información. Tendrás que cavar profundo. No diré que los fabricantes intentan ocultar estas cosas, pero seguro que no hacen que sea fácil de encontrar. Probablemente necesitará buscar en las hojas de datos del material, en lugar del condensador.

Entre las principales opciones de materiales se encuentra
NP0, muy estable, pero con valores muy bajos. Puede encontrar un 1nF en eso.
X7R: espere +/- 15 %, solo va a valores medios
X5R e Y5R: posiblemente -75 % en algunas condiciones, lea las hojas de datos para conocer el valor específico del capacitor, el paquete (sí, incluso el paquete), el voltaje, el fabricante y el material muy cuidadosamente.

Mantenga su voltaje máximo muy por debajo del voltaje nominal. En 1nF X7R, no deberías tener ningún problema.

El tipo no es crítico, siempre que cumpla con sus necesidades de tolerancia.

Tenga en cuenta que las cerámicas (no estoy seguro de que estén disponibles tan pequeñas) pierden >> 20 % (hasta 50 % o más) de su capacitancia a medida que el voltaje aplicado alcanza su valor nominal. Para evitar esto, puede usar una tapa que tenga un voltaje más alto del que necesita.

En su circuito, si sus suministros de + y - 15 V no funcionan correctamente, ¿existe alguna posibilidad de que su salida no esté regulada? El 1k encenderá Q1, pero requiere que el opamp lo apague...

Me preguntaba sobre la pregunta de los momentos no regulados y, de hecho, la había observado al apagar un prototipo anterior. El riel negativo bajaba antes que el positivo, por lo que en ciertas situaciones de carga habría un pulso de voltaje/corriente durante el apagado. Desapareció cuando ajusté las tapas del filtro en el suministro de polarización para hacer que el negativo sea más grande (naturalmente proporciona más corriente en el circuito). Pero tengo que decir que no entiendo completamente por qué no hay un pulso complementario en el arranque :) Voy a probar de nuevo antes de envolver la PCB.