MLCC - Puis-je utiliser des bouchons haute tension pour les scénarios de très basse tension?

Y a-t-il une raison importante pour laquelle je ne peux pas utiliser de condensateurs céramiques multicouches haute tension pour les scénarios basse tension? Par exemple, des MLCC 50 V ou 100 V pour des applications 3,3 V CC?

J'ai de mauvais yeux et j'ai du mal à souder des emballages 1206 ou plus petits, et les bouchons de qualité supérieure ont toujours des emballages beaucoup plus gros (et plus faciles à souder). Je ne peux pas utiliser les composants THT / DIP partout à cause de la disposition des PCB.

Selon cette note de Maxim , il semble que la capacité soit toujours plus stable pour des tensions plus faibles. Mais qu'en est-il de l'ESR, des fuites, etc.? Pourrait-il y avoir des problèmes?

Remarque: Mes scénarios typiques sont principalement des bouchons de découplage - utilisant des CON OS pour l'alimentation SMPS. Quoi qu'il en soit, j'aurais encore du mal à trouver de gros bouchons SMT 15pF pour un XTAL ... :(

— HeliTux
source

Définitivement oui! Cela vous rendra également la vie un peu plus facile, car vous n'avez pas à vous soucier de la dépendance de la polarisation CC sur la capacité.

— winny

Pour le découplage, vous devez vous soucier de l'inductance du paquet. Recherchez les condensateurs avec les bornes à souder sur la longue dimension

— Elliot Alderson

@ElliotAlderson Merci d'avoir mentionné l'importance de l'inductance! Presque oublié que les céramiques multicouches en ont également (contrairement aux céramiques monocouches). MLCC est encore une toute nouvelle technologie pour moi :)

— HeliTux

Réponses:

Il n'y a aucun danger à utiliser un condensateur évalué pour une tension beaucoup plus élevée que celle requise, ni aucune perte de performances pour cela. En fait, tout le contraire.

Certes, si vous avez une polarisation CC entre les condensateurs (par exemple, le découplage), vous voulez que la tension nominale soit beaucoup plus élevée que votre polarisation CC, sinon vous devez choisir un condensateur avec une capacité nominale plus élevée que nécessaire. En effet, la capacité des MLCC diminue considérablement lorsque vous appliquez une polarisation CC.

La plupart des MLCC ne se rapprochent pas de leur capacité nominale à leur tension nominale. Pour un diélectrique X5R, généralement au moment où vous atteignez la moitié de la tension nominale, la capacité a déjà chuté bien en dessous de la moitié de la valeur nominale. Les diélectriques X7R s'en sortent légèrement mieux - vous pouvez vous attendre à conserver 70% de la capacité nominale au moment où vous atteignez la moitié de la tension nominale, mais même ceux-ci chuteront.

La plupart des fabricants ne fournissent pas ces données, mais certains, y compris TDK et Murata, donnent ces résultats de test, et vous pouvez vous attendre à peu près à ce que les mêmes tendances s'appliquent à d'autres fabricants car la technologie est pratiquement la même.

À titre d'exemple simple, celui-ci est un MLCC standard 10uF 10V X7R dans un boîtier 0805. À sa polarisation nominale de 10 V CC, la capacité réelle n'est que de 4 uF. Avec un biais de 5 V, il s'en sort légèrement mieux, atteignant 7,5 uF. En fait, vous devez être à une polarisation inférieure à 2 V (1/5 de la tension nominale) pour atteindre réellement la capacité nominale de 10 uF. Ceci est illustré dans le graphique ci-dessous.

C'est pourquoi vous voulez généralement que pour X7R la tension nominale soit> 2x la tension DC requise. Pour X5R, vous voulez probablement être> 4x la tension CC requise. Le plus haut sera le mieux.

Le seul inconvénient pour aller avec une note plus élevée, est généralement la taille doit être plus grande. Cependant, pour les valeurs de faible capacité (inférieures à 100 nF), ce n'est pas trop un problème, et vous pouvez facilement trouver des tensions nominales élevées dans de petits boîtiers. Pour les capacités très faibles (inférieures à 1 nF), vous auriez probablement du mal à en trouver une avec une faible tension nominale de toute façon.

— Tom Carpenter
source

Merci pour la réponse très complexe. C'est maintenant très clair pour moi comment utiliser les MLCC. Je préfère toujours les plus grandes pièces SMD comme possibles (ne jamais avoir de problèmes d'espace PCB), il semble donc que MLCC n'ait aucun inconvénient pour moi.

— HeliTux

Probablement à une exception près: les condensateurs de découplage.

— Simon Richter

Vous pourriez mentionner que vous n'avez pas besoin de "> 2x la tension CC requise" - vous pouvez simplement prendre en compte la capacité diminuée et prendre une capacité nominale 30% plus élevée. Et dans les bouchons de découplage, les valeurs absolues importent peu.

— asdfex

@asdfex Voir le paragraphe 2, je l'ai mentionné. Les deux derniers paragraphes n'étaient plus qu'un résumé.

— Tom Carpenter

@TomCarpenter Pourquoi voudriez-vous que le X5R soit x4 par rapport au X7R à x2? J'ai constaté que tant que j'évite les promotions bon marché et que je reste avec une marque décente (Kemet, TDK et AVX me viennent à l'esprit), ils agissent tous les deux de la même manière en ce qui concerne le biais à température ambiante (35C +/- 5) . Même les températures plus fraîches sont correctes, c'est quand il fait plus chaud (disons plus de 80 ° C) que si cela semble faire la différence. Mais là encore, j'utilise rarement les 401 (sauf que j'ai obtenu une bonne affaire sur 15uF 6V X5R 401 (500 pour 5 $) que j'utilise pour le découplage 3V3)

— GB - AE7OO

Cela me surprendrait si vous pouviez trouver des condensateurs de faible valeur conçus uniquement pour la basse tension. Les condensateurs céramiques SMD typiques sont évalués à 50 V.

Les condensateurs céramiques de haute valeur sont plus souvent disponibles avec une tension nominale inférieure, mais c'est parce qu'ils sont sensibles à la tension - une partie particulière peut être capable de fonctionner à une tension plus élevée, mais elle n'atteindra pas la capacité spécifiée au-dessus de la tension nominale.

Les pièces plus grandes ont une inductance plus élevée, donc elles ne seront pas aussi bonnes que les pièces plus petites pour des fréquences élevées.

Je vérifie rapidement que même les petites pièces de valeur (12pF) sont disponibles en taille 1206.

Vous pouvez utiliser les pièces de plus grande taille, mais si vous vous lancez dans des trucs à haute fréquence, ou des trucs où la fréquence d'auto-résonance de la pièce est importante, vous devrez faire très attention si vous vous en tenez aux pièces plus grandes.

Pour le découplage des utilisations sur des articles de loisir typiques, cela ne devrait pas avoir d'importance.

— JRE
source

"mais il n'atteindra pas la capacité spécifiée au-dessus de la tension nominale" - La plupart des MLCC ne se rapprochent pas de leur capacité nominale à leur tension nominale sous polarisation CC. Généralement, lorsque vous atteignez la moitié de la tension nominale, pour un X5R, la capacité est déjà tombée en dessous de la moitié de la valeur nominale. Pour le X7R, vous pourriez obtenir une capacité nominale de 70% au moment où vous atteignez la moitié de la tension nominale.

— Tom Carpenter

À titre d'exemple, TDK donne beaucoup de données sur leurs plafonds. Celui-ci est un bouchon standard 10uF, 10V, X7R. À une polarisation de 10 V CC, elle descend à 4 uF, à 5 V, elle est de 7,5 uF. C'est pourquoi vous voulez généralement que la tension nominale soit supérieure à 2x la tension CC requise.

— Tom Carpenter

RE "Les condensateurs céramiques CMS typiques sont évalués à 50 V". Pas si vous passez à des tailles plus petites (0402 et inférieures) et des valeurs supérieures à 1 nF. En ce moment, je fais la sélection des pièces et je travaille dur pour trouver des valeurs nominales de 10 V plutôt que 6,3 ou même 4 volts.

— The Photon

La limite de la tension de fonctionnement pour les bouchons MLCC basse tension provient en fait de la diminution de la capacité, et non de la tension de claquage. Analogue au courant de saturation limitant le courant de fonctionnement de crête de l'inductance. Comme le dit Photon, 6,3 et même plus bas sont courants.

— Spehro Pefhany