MLCC - Могу ли я использовать ограничители высокого напряжения для сценариев очень низкого напряжения?

Есть ли важная причина, по которой я не могу использовать многослойные керамические конденсаторы высокого напряжения для сценариев низкого напряжения? Например, MLCC с номиналом 50 В или 100 В для применений постоянного тока 3,3 В?

У меня плохое зрение, и у меня проблемы с пайкой пакетов 1206 или меньшего размера, а колпачки с более высоким рейтингом всегда имеют гораздо большие (и более легкие для пайки) пакеты. Я не могу использовать компоненты THT / DIP везде из-за расположения печатной платы.

Согласно этой записке от Максима , кажется, что емкость всегда более стабильна для более низких напряжений. Но как насчет ESR, утечки и так далее? Могут ли быть какие-либо проблемы?

Примечание. В моих типичных сценариях в основном используются разъединяющие заглавные буквы, использующие ОС CON для питания SMPS. В любом случае, у меня все еще могут быть проблемы с поиском больших колпачков SMT 15pF для XTAL ... :(

— HeliTux
источник

Определенно да! Это также немного облегчит вашу жизнь, так как вам не нужно заботиться о зависимости смещения постоянного тока от емкости.

— Винни

Для развязки нужно беспокоиться об индуктивности пакета. Ищите конденсаторы с клеммами припоя на длинном измерении

— Эллиот Олдерсон

@ElliotAlderson Спасибо за упоминание важности индуктивности! Почти забыл, что многослойная керамика тоже есть (в отличие от однослойной керамики). MLCC - все еще довольно новая технология для меня :)

— HeliTux

Ответы:

Нет опасности при использовании конденсатора, рассчитанного на гораздо более высокое напряжение, чем требуется, и при этом не происходит никаких потерь производительности. На самом деле совсем наоборот.

Конечно, если у вас есть смещение постоянного тока на конденсаторах (например, развязка), вы хотите, чтобы номинальное напряжение было намного выше, чем ваше смещение постоянного тока, в противном случае вам нужно выбрать конденсатор с большей емкостью, чем необходимо. Это связано с тем, что емкость MLCC значительно падает при применении смещения постоянного тока.

Большинство MLCC не достигают своей номинальной емкости при номинальном напряжении. Для диэлектрика X5R, как правило, к тому времени, когда вы получаете половину номинального напряжения, емкость уже упала намного ниже половины номинального значения. Диэлектрик X7R выглядит немного лучше - вы можете ожидать сохранения емкости на 70% к тому времени, когда вы достигнете половины номинального напряжения, но даже они упадут.

Большинство производителей не предоставляют эти данные, однако некоторые, в том числе TDK и Murata, дают эти результаты испытаний, и вы можете ожидать, что те же тенденции будут применяться к другим производителям, поскольку технология практически одинакова.

В качестве простого примера, этот является стандартным MLCC 10 мкФ 10 В X7R в корпусе 0805. При номинальном смещении 10 В постоянного тока фактическая емкость составляет всего 4 мкФ. С 5V смещение немного лучше, достигнув 7,5 мкФ. На самом деле, чтобы достичь номинальной емкости 10 мкФ, вы должны иметь смещение менее 2 В (1/5 от номинального напряжения). Это показано на графике ниже.

Вот почему обычно для X7R номинальное напряжение должно быть> 2x от требуемого постоянного напряжения. Для X5R вы, вероятно, захотите быть> 4-кратным требуемым напряжением постоянного тока. Чем выше, тем лучше.

Единственный недостаток для более высокой оценки, как правило, размер должен быть больше. Однако для значений низкой емкости (ниже 100 нФ) это не является большой проблемой, и вы можете легко найти значения высокого напряжения в небольших упаковках. Для очень низких емкостей (менее 1 нФ) вам, вероятно, будет сложно найти такой с низким номинальным напряжением.

— Том Карпентер
источник

Спасибо за очень сложный ответ. Теперь мне очень ясно, как использовать MLCC. Я всегда предпочитаю самые большие SMD-детали (у меня никогда не было проблем с пространством на печатной плате), поэтому, похоже, у MLCC нет для меня минусов.

— HeliTux

Вероятно, с одним исключением: развязка конденсаторов.

— Саймон Рихтер

Вы могли бы упомянуть, что вам не нужно «> 2x необходимого напряжения постоянного тока» - вы можете просто принять во внимание уменьшенную емкость и принять на 30% более высокую номинальную мощность. А в развязывающих шапках абсолютные значения не имеют большого значения.

— asdfex

@asdfex Смотрите пункт 2, я упоминал об этом. Последние пара абзацев были больше, чем просто краткое изложение.

— Том Карпентер

@TomCarpenter Почему вы хотите, чтобы X5R был х4 по сравнению с X7R в х2? Я обнаружил, что до тех пор, пока я избегаю дешевых спецпредложений и придерживаюсь достойного бренда (на ум приходят Kemet, TDK и AVX), они оба действуют одинаково, поскольку смещение происходит при комнатной температуре (35C +/- 5) , Даже более низкие температуры в порядке, это когда становится жарче (скажем, выше 80C), что, если кажется, что-то меняет. Но опять же я редко использую 401 (за исключением того, что я получил хорошую сделку на 15uF 6V X5R 401 (500 за 5 долларов), которую я использую для развязки 3V3)

— GB - AE7OO

Меня бы удивило, если бы вы могли найти конденсаторы низкого значения, рассчитанные только на низкое напряжение. Типичные SMD керамические конденсаторы рассчитаны на 50 Вольт.

Керамические конденсаторы высокой стоимости чаще доступны с более низким номинальным напряжением, но это потому, что они чувствительны к напряжению - определенная часть может работать при более высоком напряжении, но она не достигнет указанной емкости выше номинального напряжения.

Большие части имеют более высокую индуктивность, поэтому они не будут так же хороши, как меньшие части для высоких частот.

При быстрой проверке я вижу, что даже маленькие ценные детали (12 пФ) доступны в размере 1206.

Вы можете использовать детали большего размера, но если вы попадаете на высокочастотный материал или материал, в котором важна собственная частота резонанса детали, вам нужно будет проявить особую осторожность, если вы будете придерживаться более крупных деталей.

Для развязки по типичным вещам для хобби это не должно иметь значения.

— JRE
источник

«но он не достигнет указанной емкости выше номинального напряжения» - большинство MLCC не достигают своей номинальной емкости при номинальном напряжении смещения постоянного тока. Обычно к тому времени, когда вы получаете половину номинального напряжения, для X5R емкость уже упала ниже половины номинального значения. Для X7R вы можете получить 70% номинальной емкости к тому времени, когда вы достигнете половины номинального напряжения.

— Том Карпентер

Просто в качестве примера, TDK дает много данных о своих заглавных буквах. Это болотная стандартная крышка 10uF, 10V, X7R. При смещении 10 В постоянного тока оно снижается до 4 мкФ, при 5 В - 7,5 мкФ. Вот почему вы обычно хотите, чтобы номинальное напряжение было в 2 раза больше требуемого постоянного напряжения.

— Том Карпентер

RE "Типичные SMD керамические конденсаторы рассчитаны на 50 В". Нет, если вы перейдете на меньшие размеры (0402 и ниже) и значения выше 1 нФ. Сейчас я делаю отбор деталей и усердно работаю, чтобы найти номиналы 10 В, а не 6,3 или даже 4-вольтовые напряжения.

— Фотон

Предел рабочего напряжения для колпачков низковольтного MLCC фактически зависит от уменьшения емкости, а не от пробивного напряжения. Аналогично тому, что ток насыщения ограничивает пиковый рабочий ток индуктора. Как говорит Фотон, 6,3 и даже ниже распространены.

— Спехро Пефхани