Qual è la tensione più bassa del condensatore che è sicura da usare?

Sto usando alcuni condensatori al tantalio Case R (10uF 6,3 v) come disaccoppiamento di massa con la potenza di 3,3 v di un phy Ethernet da 100 Mbps. Sto anche usando ceramiche 0.1uF più vicine ai pin.

Come al solito, sono terribilmente spinto per lo spazio sul PCB e quindi vorrei sostituirli con tappi di dimensioni 0603. Il problema è che sono classificati solo per 4v. Normalmente classificherei sempre i miei condensatori per il doppio della tensione che vedranno mai.

È probabile che sia un problema se uso un condensatore 4v su una linea regolata 3.3v?

L'uso di tappi di tantalio per il disaccoppiamento è sciocco con le opzioni di oggi. I tappi in ceramica da 1 µF 6 V in confezione 0603 sono economici e prontamente disponibili. Sarebbe comunque meglio di 10 µF per il disaccoppiamento. Un 10 µF nei punti di collegamento dell'alimentazione ha senso, ma non per il disaccoppiamento. Dai un'occhiata ai diagrammi di impedenza di tappi ceramici da 100 nF, 1 µF e 10 µF nelle schede tecniche di qualsiasi produttore affidabile.

Fai molta attenzione alle tue specifiche sui cappellini! Potrebbero non essere ciò che affermano di essere.

Un problema con i tappi in ceramica è che perdono capacità all'aumentare della tensione. Ad esempio, questo tappo in ceramica X5R di Venkel è valutato a 10 uF e 6,3 v. Il problema è che a 6,3 V, la capacità effettiva scende a soli 2 uF! È un calo dell'80%! Anche a 2.0 v, ti manca il 30% del valore nominale.

Questo è documentato qui , ma non è in alcun modo limitato a Venkel. X7R, X5R e probabilmente altri tappi in ceramica ne soffrono in una certa misura. COG / NPO non sembra avere questo problema. Devo sottolineare che questo problema non è stato elencato nel foglio dati del condensatore generale, ma solo in un documento "dati tecnici" supplementare che non si trovava nello stesso posto sulla loro pagina web.

La tua domanda di base, tuttavia, è "quanto dovrei declassare" i condensatori. Naturalmente se chiedi a 10 EE di questo, probabilmente otterrai 15 risposte diverse. Ecco le mie regole pratiche o linee guida molto approssimative.

• I cappucci elettrolitici in alluminio saranno declassati di almeno il 50% se la capacità è critica. Significato, userò un tappo da 25 v su una guida da 12,5 v. Se la capacità non è critica, consentirò un margine di tensione inferiore.

• I tappi in tantalio verranno declassati di almeno il 50% sulla maggior parte dei binari, in assenza di registrazione.

• I tappi in ceramica superiori a 10 V verranno declassati al 50%. Man mano che la tensione scende al di sotto di 10 V, consentirò un margine inferiore. Ad esempio, eseguirò un tappo da 4,6 V su una guida da 3,3 V. Ma tieni a mente quello che ho già detto sui tappi in ceramica.

• Più leggero è lo stress su un cappello, minore sarà il margine che permetterò. Ad esempio, se un segnale va solo occasionalmente a 90 V ma è per lo più al di sotto di 50 V, allora potrei usare un tappo in ceramica da 100 V. Effetti di temperatura, tensione, corrente ed ESL / ESR giocano tutto questo. Un limite con molto stress otterrà molto più margine.

• Il declassamento inferiore al 50% si verifica solo se ci sono altri motivi per farlo. Se il costo, le dimensioni e altri fattori non entrano in gioco, declasserò sempre almeno il 50%.

• Se un circuito è ben educato e problemi di picchi di tensione o altri comportamenti scorretti non sono un problema, allora potrei lasciare meno margine.

Ma queste sono solo regole empiriche. Devi considerare ogni caso separatamente e valutare i pro ei contro.

Aggiornare:

Ecco alcuni documenti di AVX. È a pagina 3, sotto l'intestazione di "Dipendenza da polarizzazione DC". Nota che le loro curve di tensione vs capacità per X7R sono molto più "belle" di quelle di Venkel, quindi se il valore del limite è davvero importante, fai la ricerca e ottieni il limite desiderato.

In aggiunta ai commenti di Olin sulle dimensioni - nota bene che un condensatore di tantalio su un circuito con qualsiasi tipo di "potenza" presente è un disastro totale in attesa di accadere.

I condensatori al tantalio sono ECCEZIONALMENTE inclini a perforare lo strato isolante con tensioni solo leggermente superiori alla tensione nominale e NON sono autorigeneranti. Una volta che lo strato viene violato, il condensatore scaricherà l'energia disponibile e si autodistruggerà. La modalità di guasto normale è un corto metallico duro. Lungo la strada sono opzionali fumo, odore, fiamma, suono ed esplosione. Ho visto e sentito tutto questo in un unico evento emozionante in un'occasione.

Un picco di tensione molto breve su una barra di alimentazione che supera la tensione nominale può perforare lo strato di isolamento e quindi consentire all'energia della barra di potenza di completare l'operazione.

Ceramica: si noti che l'effetto della temperatura varia in base al grado. Anche la microfonia meccanica è peggiore nei gradi di variazione della temperatura ampia. Di solito non è un problema per il disaccoppiamento dell'alimentazione.

Una ceramica di bassa qualità (scarsa tolleranza alla temperatura, quindi anche scarsa meccanicamente) all'ingresso di un regolatore può "suonare" quando viene applicata una tensione di passo (come all'accensione) e può distruggere il regolatore. Questo è insolito e facilmente difendibile, ma deve essere conosciuto.

Se la ceramica non soddisfa le tue esigenze per qualche motivo, guarda i condensatori in alluminio solido (cioè non elettrolitici Al). Sono competitivi con il tantalio in termini di dimensioni e costi della capacità, ma non hanno la modalità di fallimento fatale del tantalio.

La regola sui tantalio è di evitarli a meno che non ci sia una buona limitazione di corrente. O almeno ridurre la tensione di almeno 3: 1 (alcune persone dicono 4: 1), non sempre possibile. Li ho usati molto sugli alimentatori sull'uscita di un piccolo regolatore ma non sull'ingresso.