Aus der Sicht eines Elektronikdesigners, aber auch unter Berücksichtigung von Preis- / Kosten- und sozialen Gesichtspunkten (siehe Coltan-Bergbau und Ethik-Link unten) tendiere ich dazu, Tantalkondensatoren unter vielen Umständen zu meiden und gleichzeitig Mehrschichtkeramikkondensatoren (Multi-Layer Ceramic Capacitors, MLCCs) zu bevorzugen .
Meine Frage lautet ganz offen: In welchen speziellen Fällen sollte ich vorsichtig sein und weiterhin Tantalkondensatoren verwenden? Alle möglichen Antworten und technischen Herangehensweisen in dieser Angelegenheit werden mir (und sicherlich auch anderen Designern) sehr nützlich sein.
Einige spezifische Aspekte zu untersuchen:
- Serienersatzschaltung.
- Mikrophone. Wie schlecht sind MLCC in dieser Hinsicht wirklich?
- Kapazitätsabhängigkeit mit Spannung und Temperatur.
- Überspannungs- und Fehlermodi.
- Lebenserwartung und Zuverlässigkeit.
Zusätzlicher Kontext:
- Ich spreche speziell die SMT-Technologie (Surface Mount Technology) an, da davon ausgegangen wird, dass mehr als 90% aller Tantal-Elektrolytkondensatoren im SMD-Stil hergestellt werden.
- Ich konzentriere mich hier auf großvolumige Unterhaltungselektronikprodukte und verwerfe speziell Hochleistungselektronikanwendungen , bei denen andere Überlegungen zutreffen können. Ich schließe Stromumwandlungs- / Managementschaltungen nicht aus, bei denen die obigen Überlegungen für Kondensatoren von entscheidender Bedeutung sind.
- Weitere Informationen zu den sozialen Auswirkungen von Coltan finden Sie in der Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics
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Antworten:
Hierzu gibt es viele Anwendungshinweise. Google für "Tantal vs Keramikkondensatoren".
Keramikkondensatoren eignen sich am besten für ESR und ESL. Damit können sie große Welligkeitsströme bei geringerem Temperaturanstieg in Netzteilen verarbeiten. Ebenso stören sie nicht die Signalqualität in Hochgeschwindigkeitssystemen (AC-Koppelkondensatoren). Ihre DC-Vorspannungseigenschaften sind jedoch schlecht. Wie bei einem 47uF X5R sind 6,3 V ~ 23uF @ 3,3 V. Dieser niedrige ESR & ESL kann in einigen Fällen schlecht sein. Zum Beispiel einige Buck-Wandler, die eine ausreichende Welligkeit am Ausgang erfordern, um stabil zu sein. Eine niedrigere ESL reagiert mit Kabelkapazitäten, um unnötige Oszillationen zu erzeugen.
Tantalkondensatoren sind am besten für ihre volumetrische Effizienz und ihre günstigen Kosten bekannt, aber sie neigen aufgrund von Stoßströmen zum Ausfall. Es gibt Alternativen wie POSCAPs (Polymerkondensatoren).
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Ich könnte hinzufügen: Tants mögen keine Anwendungen, bei denen hohe Einschaltstoßströme möglich sind ... Ausgang eines Reglers ja (Strom ist begrenzt) ... Eingang eines Reglers nein (Strom ist wahrscheinlich nicht begrenzt). Dies kann zum Teil dadurch gemildert werden, dass die Spannung so weit wie möglich gesenkt wird, beispielsweise mit einer 35-V-Spannung in einer 10-Volt-Anwendung.
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Meine Entscheidung, in den meisten Fällen Keramik- oder Tantalkondensatoren zu verwenden, basiert auf den Kosten. Wenn ich Kapazitäten größer als 10uF benötige, sind Keramikkondensatoren teuer und Tantalkondensatoren sind eine gute Option.
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Der einzige Ort, an dem ich sie [persönlich] in einem Massenmarktprodukt dieses Jahrhunderts gesehen habe, war der VCO [für die drahtlose Kommunikation] eines schnurlosen Telefons von Uniden.
Da Sie mich neugierig gemacht haben, habe ich ein bisschen gegoogelt (für Tantal und VCO) und MAX2572EVKIT gefunden, das nicht besonders alt ist (2004) und einige Tantalkappen in der Stückliste hat. Dies ist ein GSM-VCO. Fand auch einen Abriss eines [ziemlich alt aussehenden] GSM-Telefons und sie fanden darin Tantalkappen , aber die sagen nicht, in welchem Subsystem.
Einige finden Sie auch im Datenblatt des HMC836LP6CE ; Dies ist nicht eindeutig datiert, aber die Revisionsnummer sieht aus wie 2011 oder 2012. Dies ist ein 4G PLL / VCO, so dass es nicht unglaublich alt sein kann. Ein weiterer Abriss fand sich auf der Platine des iPhone 6 ; Diese von Röhm, deren Rolle im Telefon nicht angegeben ist, behaupteten jedoch, "der teuerste Kondensator im iPhone 6" zu sein.
Beachten Sie auch diese Geschichte für eine Tantalkappe auf einem Arduino GSM-Modul, das Feuer fängt. Natürlich erfolgt die Teileauswahl für ein Arduino-Schild wahrscheinlich zu viel niedrigeren Standards als bei Apple ...
Mir ist nicht ganz klar, was Sie unter "Verwerfen spezifischer Leistungselektronik-Anwendungen" verstehen, aber falls andere daran interessiert sind, wurden einige auch in einem Abriss eines iPhone-Ladegeräts gefunden .
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