Керамические (MLCC) и танталовые конденсаторы

С точки зрения разработчика электроники, а также принимая во внимание цену / стоимость и социальные соображения (см. Ссылку «Горная добыча и этика» компании Coltan ниже), я склонен избегать танталовые конденсаторы при многих обстоятельствах, предпочитая многослойные керамические конденсаторы (MLCC) .

Мой вопрос прямо сформулирован так: в каких конкретных случаях я должен быть осторожен и продолжать использовать танталовые конденсаторы? Все виды ответов и технические подходы к этому вопросу будут очень полезны для меня (и, конечно, для других дизайнеров).

Некоторые конкретные аспекты, на которые следует обратить внимание:

• Последовательная эквивалентная схема.
• Микрофонный. Насколько плохи MLCC на самом деле в этом отношении?
• Емкостная зависимость от напряжения и температуры.
• Режимы перенапряжения и отказа.
• Ожидаемая продолжительность жизни и надежность.

Дополнительный контекст:

• Я обращаю особое внимание на технологию поверхностного монтажа (SMT), предполагая, что более 90% всех танталовых электролитических конденсаторов изготовлено в стиле SMD.
• Я сосредоточусь здесь на больших объемах бытовой электроники, отбрасывая конкретно высокие приложения силовой электроники, где могут применяться и другие соображения. Я не исключаю, схемы преобразования / управления мощностью, где вышеупомянутые соображения являются ключевыми для конденсаторов.
• Вы можете прочитать больше о социальном воздействии Колтана в Википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

На это есть много замечаний по применению. Google для "Тантал против керамических конденсаторов".

Керамические конденсаторы являются лучшими для ESR и ESL. Так что они могут выдерживать огромные пульсации тока при меньшем повышении температуры в источниках питания. Точно так же они не влияют на качество сигнала в высокоскоростных системах (конденсаторы связи переменного тока). Но их характеристики смещения постоянного тока плохие. Как 47 мкФ X5R 6,3 В составляет ~ 23 мкФ при 3,3 В. Этот низкий ESR & ESL может быть плохим в некоторых случаях. Например, некоторые преобразователи Бака, которые требуют достаточной пульсации на выходе, чтобы быть стабильными. И более низкий ESL будет реагировать с емкостями кабеля, чтобы дать ненужные колебания.

Танталовые конденсаторы лучше всего известны благодаря объемной эффективности и дешевизне, но они подвержены сбоям из-за скачков тока. Есть альтернативы, такие как POSCAP (полимерные конденсаторы).

Я мог бы добавить: «Тантам не нравятся приложения, в которых возможны высокие перенапряжения при включении… выход регулятора да (ток ограничен)… вход в регулятор нет (ток, вероятно, не ограничен). Это можно частично смягчить, максимально снизив напряжение, например, используя напряжение 35 В в 10-вольтовом приложении.

Мое решение использовать керамические или танталовые конденсаторы в большинстве случаев основано на стоимости. Когда мне нужны емкости больше 10 мкФ, керамические конденсаторы дороги, и танталовые конденсаторы являются хорошим вариантом.

Единственное место, где я видел их [лично] в продукте для массового рынка в этом столетии, было в VCO [для беспроводной] беспроводного телефона Uniden.

Так как вы заинтересовали меня этим, я немного погуглил (для тантала и ГУН) и нашел MAX2572EVKIT, который не очень древний (2004) и имеет некоторые заглушки из тантала в его спецификации. Это GSM VCO. Также обнаружили разрушение [довольно древнего] телефона GSM, и они обнаружили в нем колпачки из тантала, но не говорят, в какой подсистеме.

Также найдены некоторые данные в спецификации HMC836LP6CE ; это точно не датировано, но номер редакции выглядит как 2011 или 2012. Это 4G PLL / VCO, поэтому он не может быть невероятно древним. Еще один разрыв обнаружен на плате iPhone 6 ; эти сделанные Ромом, их роль в телефоне там не указана, но утверждается, что это «самый дорогой конденсатор в iPhone 6».

Также обратите внимание на эту историю для загорающейся танталовой крышки на GSM-модуле Arduino. Конечно, выбор частей для щита Arduino, вероятно, сделан по намного более низким стандартам, чем Apple ...

Мне не совсем понятно, что вы подразумеваете под « отказом от приложений силовой электроники», но в случае, если другие заинтересуются этим, некоторые также были найдены в демонтаже зарядного устройства для iPhone .