Condensateurs en céramique (MLCC) et tantale

15

Du point de vue d'un concepteur d'électronique, mais également en tenant compte du rapport prix / coût et des considérations sociales (voir le lien sur l'exploitation minière et l'éthique de Coltan ci-dessous), j'ai tendance à éviter les condensateurs au tantale dans de nombreuses circonstances, tout en favorisant les condensateurs céramiques multicouches (MLCC) .

Ma question, sans ambages, est la suivante: dans quels cas spécifiques dois-je faire attention et continuer à utiliser des condensateurs au tantale? Toutes sortes de réponses et d' approches techniques à ce sujet me seront très utiles (et sûrement pour les autres designers).

Quelques aspects spécifiques à examiner:

Circuit équivalent série.
Microphonique. Quelle est la gravité de la MLCC à cet égard?
Dépendance de la capacité avec la tension et la température.
Modes de surtension et de défaillance.
Espérance de vie et fiabilité.

Contexte supplémentaire:

J'aborde spécifiquement la technologie de montage en surface (SMT), en supposant que plus de 90% de tous les condensateurs électrolytiques au tantale sont fabriqués dans le style SMD.
Je me concentre ici sur les produits électroniques grand public à grand volume, en rejetant les applications électroniques de haute puissance, où d'autres considérations peuvent s'appliquer. Je n'exclus pas les circuits de gestion / conversion de puissance, où les considérations ci-dessus sont essentielles pour les condensateurs.
Vous pouvez en savoir plus sur l'impact social de Coltan sur Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

— jose.angel.jimenez
source

1

Donc, fondamentalement "quand les besoins techniques l'emportent sur mon éthique", ce qui conduit à une réponse différente pour chaque personne qui ne mène à rien d'autre qu'à des opinions.

— PlasmaHH

4

"Je me concentre ici sur les produits électroniques grand public à grand volume, en rejetant spécifiquement les applications d'électronique de puissance, où d'autres considérations peuvent s'appliquer." Vous n'êtes donc pas intéressé par les applications de gestion et de conversion d'énergie dans les produits de consommation? C'est là que le choix du condensateur est le plus critique pour de nombreuses raisons que vous avez énumérées.

— John D

1

Ma règle n'est pas tantale. Période. Je conçois des appareils portables alimentés par batterie pour le marché grand public. Si j'ai besoin de plus de 22 uF, j'utilise de l'électrolyse en aluminium. La plupart du temps, 22 uF suffisent. Ce n'est pas motivé par l'éthique. Il est motivé par mes souvenirs de cauchemar de la grande pénurie de tantale pendant l'ère du boom des dotcoms. Mes circuits ne sont pas ceux qui auraient des problèmes avec la microphonie. Mais ma compréhension est que cela peut être un vrai problème dans certaines applications.

— mkeith

3

Si je vais travailler chez Apple et qu'ils veulent que je crée en tantale, je le ferai bien sûr. Apple a la possibilité de s'approvisionner en pièces lorsque d'autres sociétés ne le peuvent pas. Les fournisseurs donnent la priorité à Apple (même en désallouant l'offre promise à d'autres sociétés). Et Apple a des marges qui peuvent absorber des prix élevés du tantale si cela devait arriver. Bien qu'ils aient également la possibilité de négocier de bons prix.

— mkeith

1

@ John-d Vous avez absolument raison. Ma déclaration sur les "applications de l'électronique de puissance" n'est pas très claire. Je voulais dire que je n'étais pas intéressé par les applications à haute puissance. Mais cela ne veut pas exclure les circuits de conversion de puissance, qui sont pratiquement nécessaires partout. Je mettrai à jour ma question d'origine.

— jose.angel.jimenez

5

Il y a beaucoup de notes d'application à ce sujet. Google pour "Tantale vs condensateurs céramiques".

Les condensateurs en céramique sont les meilleurs pour ses ESR et ESL. Afin qu'ils puissent gérer d'énormes courants d'ondulation à moins d'élévation de température dans les alimentations. De la même manière, ils ne perturbent pas la qualité du signal dans les systèmes à grande vitesse (condensateurs de couplage AC). Mais leurs caractéristiques de polarisation DC sont médiocres. Comme un 475F X5R 6,3V est ~ 23uF @ 3,3V. Ce faible ESR et ESL peut être mauvais dans certains cas. Par exemple, certains convertisseurs Buck qui nécessitent suffisamment d'ondulation à la sortie pour être stables. Et un ESL inférieur réagira avec les capacités des câbles pour donner des oscillations inutiles.

Les condensateurs au tantale sont surtout connus pour leur efficacité volumétrique et leur coût bon marché, mais ils sont sujets à des pannes en raison de courants de surtension. Il existe des alternatives comme les POSCAP (condensateurs polymères).

— user19579
source

Merci pour vos commentaires utiles. Pouvez-vous, s'il vous plaît, indiquer la source de référence du tableau que vous avez joint?

— jose.angel.jimenez

google pour "Tantale vs condensateurs en céramique" 1er ou 2ème lien a ce pdf à partir duquel j'ai pris ce tableau ... ....

— user19579

3

Je pourrais ajouter: les tants n'aiment pas les applications où des courants de surtension élevés sont possibles… sortie d'un régulateur oui (le courant est limité)… entrée vers un régulateur non (le courant n'est probablement pas limité). Cela peut être partiellement atténué en déclassant la tension autant que possible, en utilisant un 35v tant dans une application de 10 volts par exemple.

— Robert Endl
source

2

Ma décision d'utiliser des condensateurs en céramique ou en tantale dans la plupart des cas est basée sur le coût. Lorsque j'ai besoin de capacités supérieures à 10 uF, les condensateurs en céramique sont chers et les condensateurs au tantale sont une bonne option.

— Gabriel Rezende Germanovix
source

2

Le seul endroit où je les ai vus [personnellement] dans un produit grand public de ce siècle était dans le VCO [pour le sans fil] d'un téléphone sans fil Uniden.

Depuis que vous m'avez rendu curieux à ce sujet, j'ai fait un peu de recherche sur Google (pour le tantale et le VCO) et j'ai trouvé MAX2572EVKIT qui n'est pas terriblement ancien (2004), et a des bouchons de tantale dans sa nomenclature. Il s'agit d'un GSM VCO. Nous avons également découvert le démontage d'un téléphone GSM [plutôt ancien], et ils y ont trouvé des bouchons en tantale, mais ils ne disent pas dans quel sous-système.

On en trouve également dans la fiche technique du HMC836LP6CE ; ce n'est pas clairement daté, mais le numéro de révision ressemble à 2011 ou 2012. Il s'agit d'un 4G PLL / VCO donc il ne peut pas être incroyablement ancien. Un autre démontage en a trouvé sur le PCB de l'iPhone 6 ; ceux fabriqués par Rohm, leur rôle dans le téléphone n'y est pas indiqué, mais prétend être "le condensateur le plus cher de l'iPhone 6".

Notez également cette histoire pour un capuchon en tantale sur un module Arduino GSM prenant feu. Bien sûr, la sélection des pièces pour un bouclier Arduino se fait probablement à des normes bien inférieures à celles d'Apple ...

Je ne comprends pas totalement ce que vous entendez par «rejeter spécifiquement les applications d'électronique de puissance», mais au cas où d'autres seraient intéressés, certains ont également été trouvés dans le démontage d'un chargeur d'iPhone .

— Pétiller
source

1

Merci pour vos liens utiles et votre grande perspicacité! Vous avez raison, ma déclaration sur les "applications de l'électronique de puissance" n'est pas très claire. Je voulais dire que je n'étais pas intéressé par les applications à haute puissance . Mais cela ne veut pas exclure les circuits de conversion de puissance, qui sont pratiquement nécessaires partout.

— jose.angel.jimenez