Развязывающие конденсаторы: электролитические с низким ESR против электролитических + керамические против керамических

При работе с емкостями <= 1 мкФ керамика — ваш выбор. Когда вам нужно больше 10 мкФ, экономически оправдано использовать электролитический конденсатор, зашунтированный небольшим керамическим. А вот в диапазоне 1-10мкФ это сомнительно. Что ты посоветуешь?

Ответы (4)

Ваш вопрос наивен, поскольку он не учитывает, какой тип конденсатора лучше всего подходит для целевого приложения. Учти это: -

введите описание изображения здесь

Таким образом, 1 мкФ керамика может быть не лучшим выбором, если вам нужна точная схема синхронизации (например) или какое-либо звуковое приложение, где проблемы с микрофоном, связанные с керамическим конденсатором, недопустимы. Кроме того, в наши дни вполне нормально найти керамику на 100 мкФ, и я уверен, что через несколько лет 1000 мкФ станет возможным.

Что ты посоветуешь?

Выберите тип конденсатора, соответствующий области применения. Если его нет, посмотрите на альтернативы, и если эти альтернативы кажутся проблематичными, найдите другой подход.

Красивая картинка взята отсюда .

Все упирается в частоту интереса. Вот типичная частотная характеристика: частотная характеристикаВы можете видеть, что электролитические конденсаторы имеют худшие характеристики. Как правило, они используются для развязки на низких частотах (диапазон кГц), т.е. обеспечивают питание до тех пор, пока питание не среагирует.

Обычно я стараюсь их избегать, если только вам не нужно 100 мкФ или больше. Что касается наилучшей комбинации, это, к сожалению, зависит от ваших требований. Вам нужно будет иметь характеристики импеданса. Затем вы можете выбрать подходящую комбинацию конденсаторов. Что-то вроде этого:Спецификация импеданса

Надлежащая целостность власти - широкая тема. Как правило, старайтесь избегать использования конденсаторов с разными номиналами, так как это может привести к резонансу. См. это примечание к приложению . Обратите особое внимание на сюжет на странице 3.

Антирезонансные эффекты можно легко контролировать, уменьшая добротность керамических колпачков Murata, где малая серия ESR устраняет всплески в спектре,
@TonyStewart.EEsince'75 Это может работать на низких частотах, но становится все труднее по мере подъема. Во-первых, уменьшение Q ухудшает вашу развязку. Весь смысл развязки заключается в минимизации импеданса, чего вы не делаете, уменьшая добротность. Во-вторых, дорожки и силовые плоскости вносят паразитные явления и резонанс. Подавление их, хотя и не слишком сложно, не является тривиальной задачей. Наконец, добавление последовательного сопротивления значительно увеличивает длину трассы до плоскости. Если вы используете сквозное отверстие в контактной площадке, вы получаете вдвое большую пропускную способность, чем 0,3 мм через 0,1 мм (край) от контактной площадки.
@TonyStewart.EEsince'75 Кроме того, вам необходимо иметь доступ к таким инструментам, как ANSYS. Кроме того, мы не говорим здесь об очень высоких частотах. Около 10 с МГц. Как я уже сказал в своем ответе, целостность власти — это обширная тема.
У Murata и TDK есть бесплатные инструменты murata.com/~/media/webrenewal/tool/download/simsurfing/download/…
Если вы не понимаете, что я говорю правду, прочитайте electronics.stackexchange.com/questions/264927/…
@TonyStewart.EEsince'75 Верно. На самом деле я предпочитаю Murata за их обширную базу данных s-параметров. К сожалению, инструменты дают только первое приближение. Все зависит от геометрии плоскостей и расположения конденсаторов, например, насколько далеко расположены переходные отверстия от площадок конденсаторов и т. д. Для надлежащей целостности питания необходимо провести анализ методом конечных элементов. Это если вы хотите гарантировать, что платы будут работать. Некоторые компании не проводят такого уровня анализа, особенно с микроконтроллерами. Но у FEM есть несколько преимуществ: программное обеспечение дешевле, может работать с первого запуска, проходит EMC/FC.
@TonyStewart.EEsince'75 Мне придется с вами не согласиться. Добавление последовательного резистора значительно увеличит паразитную индуктивность. В настоящее время мы начинаем использовать переходные отверстия на контактных площадках, потому что длина дорожки 0,1 мм до контактной площадки имеет слишком большую индуктивность. Добавление нового компонента значительно ухудшит это. Посмотрите на слайд 7 web.mst.edu/~jfan/slides/Archambeault1.pdf .
это скорее не резистор, они добавили оксидное покрытие на клемму, добавили 0 ESL..
@TonyStewart.EEsince'75, о да. Это интересно на самом деле. Я думаю, я бы беспокоился о стоимости, и вы получите немного более высокий импеданс. Вероятно, вам нужно будет настроить его для ситуации. У нас есть программы оптимизации, которые решают конкретный профиль импеданса с минимально возможными конденсаторами. Я посмотрю на них для моего следующего продукта. Я никогда не использовал их раньше.
Если вы понимаете графики, которые я связал, они просто удаляют микроволновые всплески. аналогично при использовании конденсаторов со сверхнизким ESR в низкочастотном диапазоне 10 МГц, но идеальным является ультратонкий диэлектрик между плоскостью заземления и плоскостью питания для действительно низкого волнового сопротивления. квадрат любого размера - это фиксированная L, а C уменьшается с зазором

ОП спрашивает об экономических аспектах развязывающих колпачков, уделяя особое внимание диапазону от 1 мкФ до 10 мкФ. Помимо электрических аспектов, проверка одного распространенного поставщика компонентов, Digi-Key, показала, что 10 мкФ 10% 6,3 В алюминиевый колпачок стоит 10 центов за 1000 шт., а 10 мкФ 6,3 В керамический (размер 0805) стоит всего 1,5 цента за 1000 шт.

Тем не менее, есть много аспектов экономичности. С экономической точки зрения, учитывая меньший размер и лучшую надежность/долговечность/механические характеристики керамических конденсаторов, керамический конденсатор кажется явным победителем в категории 10 мкФ. Однако есть одно исключение, когда встроенному LDO для его стабильности требуется некоторое конечное значение ESR. Тогда керамика с низким ESR очень плоха, и установка на ее место любого тантала или алюминия обходится довольно дорого. Или добавить явное ESR 1-2 Ом.

Итак, ОП должен переместить вопрос в область примерно 100 мкФ или, может быть, даже выше.

Выбор конденсаторов для подавления пульсаций может быть критически определен по умножению спектра импеданса (x) на спектр импульса тока = спектр пульсаций напряжения. Это требует, чтобы вы определили I(f) и V(f) на анализаторе спектра, тогда выбор колпачков становится проще с файлами параметров рассеяния от OEM... или методом проб и ошибок.

Спектр V(f) дает пульсирующий сигнал Vpp(t).

Это относится к 1 А или 100 А или любому другому значению, когда необходимы высокий ток пульсаций и низкое напряжение пульсаций.

Особое внимание следует уделить последовательному (резонансному) и параллельному (антирезонансному) взаимодействию с параллельными конденсаторами. или SRF и PRF, приводят к оптимальному решению.

Обычно легче работать со спектром полной проводимости Y(f), так как он добавляет, а не Z(f).

Затем, при необходимости, измерьте пульсирующий ток в среднеквадратичных значениях и сравните с номиналом. Пренебрежение этими основными принципами в ИИП большой мощности приводит к преждевременным сбоям в производстве или в полевых условиях.

Это дополнение к другим прекрасным ответам.