Gibt es einen wichtigen Grund, warum ich Hochspannungs-Mehrschichtkeramikkondensatoren für Niederspannungsszenarien nicht verwenden kann? Zum Beispiel MLCCs mit 50 V oder 100 V für 3,3 V DC-Anwendungen?
Ich habe schlechte Augen und Probleme beim Löten von 1206 oder kleineren Gehäusen, und Kappen mit höherer Bewertung haben immer viel größere (und leichter zu lötende) Gehäuse. Aufgrund des PCB-Layouts kann ich THT / DIP-Komponenten nicht überall verwenden.
Nach diesem Hinweis von Maxim scheint die Kapazität für niedrigere Spannungen immer stabiler zu sein. Aber was ist mit ESR, Leckage und so weiter? Könnte es irgendwelche Probleme geben?
Hinweis: Meine typischen Szenarien sind meistens Entkopplungskappen - unter Verwendung von OS CONs für die SMPS-Stromversorgung. Wie auch immer, ich könnte immer noch Probleme haben, große SMT 15pF-Kappen für ein XTAL zu finden ... :(
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Antworten:
Es besteht keine Gefahr, einen Kondensator zu verwenden, der für eine viel höhere Spannung als erforderlich ausgelegt ist, und es besteht auch kein Leistungsverlust. Im Gegenteil.
Wenn Sie eine Gleichstromvorspannung über den Kondensatoren haben (z. B. Entkopplung), möchten Sie, dass die Nennspannung viel höher ist als Ihre Gleichstromvorspannung, andernfalls müssen Sie einen Kondensator mit einer höheren Kapazitätsnennleistung als erforderlich wählen. Dies liegt daran, dass die Kapazität von MLCCs erheblich abnimmt, wenn Sie eine Gleichstromvorspannung anlegen.
Die meisten MLCCs erreichen bei ihrer Nennspannung nicht annähernd ihre Nennkapazität. Bei einem X5R-Dielektrikum ist die Kapazität in der Regel bereits weit unter die Hälfte des Nennwerts gefallen, wenn Sie die Hälfte der Nennspannung erreicht haben. X7R-Dielektrika schneiden etwas besser ab - Sie können davon ausgehen, dass die Nennkapazität bis zum Erreichen der Hälfte der Nennspannung noch 70% beträgt, aber selbst diese fallen ab.
Die meisten Hersteller liefern diese Daten nicht, einige, einschließlich TDK und Murata, liefern diese Testergebnisse, und Sie können davon ausgehen, dass für andere Hersteller dieselben Trends gelten, da die Technologie praktisch dieselbe ist.
Als einfaches Beispiel ist dies ein Moor-Standard 10uF 10V X7R MLCC in einem 0805-Paket. Bei einer Nennvorspannung von 10 V DC beträgt die tatsächliche Kapazität nur 4 uF. Mit einer Vorspannung von 5 V schneidet es etwas besser ab und erreicht 7,5 uF. Tatsächlich muss die Vorspannung weniger als 2 V betragen (1/5 der Nennspannung), um die Kapazität von 10 uF tatsächlich zu erreichen. Dies ist in der folgenden Grafik dargestellt.
Aus diesem Grund möchten Sie normalerweise, dass für X7R die Nennspannung> 2x die erforderliche Gleichspannung beträgt. Für X5R möchten Sie wahrscheinlich> 4x die erforderliche Gleichspannung sein. Je höher desto besser.
Der einzige Nachteil bei einer höheren Bewertung ist normalerweise, dass die Größe größer sein muss. Für niedrige Kapazitätswerte (unter 100 nF) ist dies jedoch kein allzu großes Problem, und Sie können Hochspannungswerte leicht in kleinen Gehäusen finden. Bei sehr niedrigen Kapazitäten (unter 1 nF) ist es wahrscheinlich ohnehin schwierig, eine mit einer niedrigen Nennspannung zu finden.
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Es würde mich zum Teufel überraschen, wenn Sie Kondensatoren mit niedrigem Wert finden könnten, die nur für Niederspannung ausgelegt sind. Typische SMD-Keramikkondensatoren haben eine Nennspannung von 50 V.
Hochwertige Keramikkondensatoren sind häufiger mit einer niedrigeren Nennspannung erhältlich. Dies liegt jedoch daran, dass sie spannungsempfindlich sind. Ein bestimmtes Teil kann möglicherweise mit einer höheren Spannung betrieben werden, erreicht jedoch nicht die angegebene Kapazität über der Nennspannung.
Größere Teile haben eine höhere Induktivität, daher sind sie für hohe Frequenzen nicht so gut wie kleinere Teile.
Ich sehe bei einer kurzen Überprüfung, dass auch kleine Teile (12 pF) in der Größe 1206 erhältlich sind.
Sie können die größeren Teile verwenden, aber wenn Sie sich mit Hochfrequenzmaterial beschäftigen oder mit Dingen, bei denen die Eigenresonanzfrequenz des Teils von Bedeutung ist, müssen Sie besonders vorsichtig sein, wenn Sie sich an die größeren Teile halten.
Für die Entkopplung von typischen Hobby-Dingen sollte es keine Rolle spielen.
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