Quelle est la tension nominale du condensateur la plus basse qui peut être utilisée en toute sécurité?

J'utilise quelques condensateurs au tantale Case R (10uF 6.3v) comme découplage en masse sur la puissance 3.3v d'un phy Ethernet 100mbps. J'utilise également de la céramique 0,1 uF plus près des broches.

Comme d'habitude, je suis terriblement poussé pour l'espace sur le PCB, et je voudrais donc les remplacer par des bouchons de taille 0603. Le problème est qu'ils ne sont évalués que pour 4v. Normalement, j'évaluerais toujours mes condensateurs pour le double de la tension qu'ils vont jamais voir.

Est-il probable que ce soit un problème si j'utilise un condensateur 4v sur une ligne 3,3v régulée?

L'utilisation de bouchons en tantale pour le découplage est stupide avec les options d'aujourd'hui. Les capuchons en céramique 1 µF 6 V dans le boîtier 0603 sont bon marché et facilement disponibles. Ce serait mieux que 10 µF pour le découplage de toute façon. Un 10 µF aux points de connexion d'alimentation est logique, mais pas pour le découplage. Jetez un œil aux tracés d'impédance des capuchons en céramique de 100 nF, 1 µF et 10 µF dans les fiches techniques de tous les fabricants réputés.

Faites très attention aux spécifications de vos casquettes! Ils pourraient ne pas être ce qu'ils prétendent être.

Un problème avec les capuchons en céramique est qu'ils perdent de la capacité à mesure que la tension augmente. Par exemple, ce capuchon en céramique X5R de Venkel est évalué à 10 uF et 6,3 v. Le problème est qu'à 6,3 V, la capacité réelle descend à seulement 2 uF! C'est une baisse de 80%! Même à 2,0 V, il vous manque 30% de la valeur nominale.

Ceci est documenté ici , mais il n'est en aucun cas limité à Venkel. Le X7R, le X5R et probablement d'autres bouchons en céramique en souffrent dans une certaine mesure. COG / NPO ne semble pas avoir ce problème. Je dois souligner que ce problème n'était pas répertorié dans la fiche technique globale du condensateur, mais uniquement dans un document supplémentaire "données techniques" qui ne se trouvait pas au même endroit sur leur page Web.

Votre question fondamentale, cependant, est "combien dois-je déclasser" les condensateurs. Bien sûr, si vous demandez 10 EE à ce sujet, vous obtiendrez probablement 15 réponses différentes. Voici mes règles de base ou directives très approximatives.

• Les bouchons électrolytiques en aluminium seront déclassés à au moins 50% si la capacité est critique. Cela signifie que j'utiliserai un capuchon de 25 V sur un rail de 12,5 V. Si la capacité n'est pas critique, je permettrai une marge de tension moindre.

• Les bouchons en tantale seront déclassés à au moins 50% sur la plupart des rails, sans utilisation.

• Les bouchons en céramique au-dessus de 10v seront déclassés à 50%. Comme la tension descend en dessous de 10v, je permettrai moins de marge. Je vais exécuter un plafond de 4,6 V sur un rail de 3,3 V, par exemple. Mais gardez à l'esprit ce que j'ai déjà dit sur les bouchons en céramique.

• Plus la contrainte sur un plafond est légère, moins je laisse de marge. Par exemple, si un signal ne passe que très rarement à 90 V mais est généralement inférieur à 50 V, je pourrais utiliser un capuchon en céramique de 100 V. La température, la tension, le courant et les effets ESL / ESR jouent tous un rôle. Un plafond avec beaucoup de stress aura beaucoup plus de marge.

• Un déclassement inférieur à 50% ne se produit que s'il existe d'autres raisons de le faire. Si le coût, la taille et d'autres facteurs n'entrent pas en jeu, je dérate toujours au moins 50%.

• Si un circuit se comporte bien et que les problèmes de pointes de tension ou d'autres mauvais comportements ne sont pas un problème, je pourrais laisser moins de marge.

Mais ce ne sont que des règles générales approximatives. Vous devez considérer chaque cas séparément et peser le pour et le contre.

Mise à jour:

Voici une documentation d'AVX. Il se trouve à la page 3, sous le titre "Dépendance de polarisation DC". Notez que leurs courbes tension / capacité pour X7R sont beaucoup plus «agréables» que celles de Venkel - donc si la valeur de plafond est vraiment importante, alors faites la recherche et obtenez le plafond que vous vouliez.

En plus des commentaires d'Olin sur la taille - notez bien qu'un condensateur au tantale sur un circuit avec toute sorte de "puissance" présente est une catastrophe totale qui attend de se produire.

Les condensateurs au tantale sont EXCEPTIONNELLEMENT enclins à la pénétration de la couche d'isolation à des tensions légèrement supérieures à la tension nominale, et ils ne sont PAS auto-réparateurs. Une fois la couche rompue, le condensateur déversera l'énergie disponible et s'autodétruit. Le mode de défaillance normal est un court-circuit métallique dur. La fumée, l'odeur, la flamme, le son et l'explosion sont facultatifs en cours de route. J'ai vu et entendu tout cela dans un seul événement passionnant en une seule fois.

Un pic de tension très très court sur un rail d'alimentation qui dépasse la tension nominale peut percer la couche d'isolation et ensuite permettre à l'énergie du rail d'alimentation de terminer la tâche.

Céramique: Notez que l'effet de la température varie selon le grade. De plus, la microphonie mécanique est pire sur les degrés de variation de température large. Ce n'est généralement pas un problème de découplage de puissance.

Une céramique de faible qualité (mauvaise tolérance à la température, donc aussi médiocre mécaniquement) à l'entrée d'un régulateur peut "sonner" lorsqu'une tension pas à pas est appliquée (comme lors de la mise sous tension) et peut détruire le régulateur. Ceci est inhabituel et facilement protégé contre, mais doit être connu.

Si la céramique ne répond pas à vos besoins pour une raison quelconque, regardez les condensateurs en aluminium solide (c'est-à-dire non électrolytique Al). Ils sont compétitifs par rapport au tantale en termes de taille et de coût des capacités, mais n'ont pas de mode de défaillance fatale aux tantales.

La règle sur les tantales est de les éviter à moins qu'il n'y ait une bonne limitation de courant. Ou au moins réduire la tension d'au moins 3: 1 (certaines personnes disent 4: 1), pas toujours possible. Je les ai beaucoup utilisées sur les alimentations en sortie d'un petit régulateur mais pas en entrée.