Может ли развязывающий конденсатор быть слишком большим?

Для моего проекта, содержащего ATtiny85, работающий на частоте 32,768 кГц с использованием внешнего часового кристалла, я подумал, что для хорошей меры я бы включил развязывающий конденсатор 1 мкФ рядом с выводом питания MCU. Однако, читая об этом, кажется, что большинство людей рекомендуют конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Может ли использование слишком большого колпачка (например, 1 мкФ) принести какой-либо вред или это сработает нормально?

Тип важнее значения - если это небольшая (например, 0805 или меньше) керамическая деталь для поверхностного монтажа, то нет недостатка в конденсаторе с большим значением.

Сравните два приведенных ниже аналогичных конденсатора 0603 X7R Murata (верхний - 1 мкФ, нижний - 100 нФ):

Если вы посмотрите на некоторый разумный импеданс, такой как 1 Ом, 1 мкФ составляет <1 Ом для частот от 250 кГц до 600 МГц и 100 нФ примерно от 1,8 МГц до 400 МГц, так что 1 мкФ лучше везде (приличный регулятор заполнит более низкие частоты, и вялый чип, такой как ATtiny, не создаст никаких ребер с более высоким частотным контентом, о котором следует беспокоиться), так что, скорее всего, все в порядке.

Вам нужно зайти на веб-сайт производителя колпачка и либо загрузить программное обеспечение, либо использовать веб-программы, чтобы получить реальное поведение, как правило, он не включается в таблицы данных во всей его красе, потому что существует слишком много возможностей. Обратите внимание, что емкость 1 мкФ на самом деле будет меньше из-за напряжения смещения, которое я не удосужился установить (это только пример), но вы должны это сделать.

На частоте 32,768 кГц ответом будет конденсатор большего размера (ваш 1 мкФ).

На высоких частотах (точнее, на высоких скоростях перехода на выводах устройства) требуется меньший конденсатор, чтобы обеспечить низкий импеданс при этих граничных скоростях (для предотвращения внутреннего падения мощности), хотя при действительно высоких граничных скоростях конденсаторы работают выше собственной резонанс в любом случае.

Мы , как правило , обеспечивают насыпной шунтирующий конденсатор (несколько мкФ) где - то рядом, с меньшими устройствами значение как можно ближе к выводам питания устройства , как это возможно.

Посмотрите этот ответ для более подробной информации о саморезонансности MLCC.

Возможно, вы захотите прочитать о токах утечки.

Если вы используете его на часовом кристалле 32,768 кГц, есть вероятность, что вы заботитесь много о долгосрочной среднем потреблении тока.

В моих очень ограниченных исследованиях ток утечки в целом выше в более крупных конденсаторах, хотя, по-видимому, это в основном относится к реальной технологии строительства.

Быстрый поиск реальных цифр привел меня к этой статье от muRata с несколькими подсказками. Это показывает, что ток утечки увеличивается в зависимости от емкости, но перечислены только значения для конденсаторов 1 мкФ.

Только вы можете ответить, если такое небольшое количество тока имеет значение или нет, и вы должны найти более репрезентативное значение для вашего конкретного типа конденсатора. Это может быть важнее для приложений с суперконденсаторами, чем для батарей.

Разница в цене между большим конденсатором, который может подавать определенное количество заряда так же быстро, как меньший колпачок, и большим конденсатором с худшими характеристиками, часто будет превышать стоимость меньшего колпачка. Таким образом, использование меньшего колпачка вместе с нижним колпачком большего размера обычно позволяет достичь лучшей производительности при более низкой цене, чем использование одного колпачка. Попытка получить должное с одной большой кепкой часто будет означать, что у кого-то будет либо низкочастотная производительность, либо тратится больше, чем нужно.

Что касается того, может ли общая величина емкости быть слишком большой, это является функцией источника питания. Крышка с низким последовательным сопротивлением будет поглощать практически весь ток, который она может получить, пока не будет заряжена. Если подключить несколько колпачков общей емкостью 1000 мкФ к источнику питания, ток которого ограничен при 10 мА, то потребовалось бы 300 мсек, чтобы силовые шины устройства достигли трех вольт, и в течение этого времени колпачок потреблял бы все 10 мА. Если бы источник мог без проблем вывести 1A, то колпачки заряжались бы до полного напряжения всего за 3 мс, а не за 300.

Также обратите внимание, что если устройство (или подсистема со своими собственными крышками фильтра) будет часто включаться, использоваться кратковременно, а затем отключаться достаточно долго, чтобы крышка могла разрядиться, тогда вся энергия, используемая для питания крышек, будет по существу Потерян, когда устройство или подсистема выключена. Удвоение размера крышек фильтра увеличит вдвое количество отходов.

Думайте об ATtiny как о переменном резисторе (динамическая нагрузка). Все реальные источники питания имеют сопротивление источника плюс провод к устройству и некоторую индуктивность от провода и PS. Если ATtiny потребляет больше тока из-за того, что включается больше транзисторов (это может произойти во временном интервале нс), это приведет к падению напряжения от сопротивления и индуктивности провода, что может быть плохо. Таким образом, конденсатор фильтра размещен для поддержания постоянного напряжения, ATtiny будет потреблять некоторую мощность от конденсатора в течение короткого промежутка времени, в котором он нуждается.

$R=V*I$

Теперь подумайте, если вы разместите гигантский конденсатор параллельно ATtiny, он не будет сильно отличаться от маленького резистора. Однако это повлияет на время запуска цепи. Если вы установите конденсатор 1F параллельно ATtiny, зарядка может занять несколько минут в зависимости от вашего источника питания! 1 мкФ должно быть хорошо. Имейте в виду, что конденсаторы также имеют последовательное сопротивление, которое не учитывается в этой простой модели.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

В общих чертах, кепка меньшего значения есть, потому что у нее есть более высокая собственная резонансная частота. На частотах ниже этого, это выглядит электрически как кепка. Выше это выглядит как индуктор.

Не обманывайте себя диаграммами импеданса, которые показывают только импеданс, но не то, какой это тип импеданса.

Представьте, что большие крышки представляют собой резервуар для пополнения заряда благодаря таким вещам, как пиковое потребление тока, а меньшие - как поглощающие эффекты коротких переходов (импульсов тока) и предотвращающие их проводимость к остальной части цепи.

Это не СТРОГО точно, но это адекватное правило.

ВЫ МОЖЕТЕ ИМЕТЬ СЛИШКОМ МОЩНОСТЬ. Однако все зависит от типа блока питания. В старомодном диодном мосту и сглаживающем блоке питания, чем больше емкость, тем короче угол диодной проводимости при выпрямлении сети. Короткие углы проводимости, в свою очередь, приводят к большим пиковым токам (поскольку среднее значение остается тем же самым, пики должны быть выше, когда ток течет в течение более короткого времени). В результате вы можете превышать пиковые значения тока на диодах и готовить их.

В наши дни с современными переключателями режимов переключения такая вещь встречается очень редко и, как правило, вам не о чем беспокоиться.

В частности, с чем-то вроде бега ATTiny на нескольких кГц от часового кристалла вам не о чем беспокоиться. (ARM, работающий на частоте 1 ГГц, был бы другим вопросом, и гораздо больше внимания и внимания было бы оправдано).