คะแนนแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุต่ำสุดที่ปลอดภัยที่จะใช้คืออะไร?

ฉันใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัม Case R (10uF 6.3v) ตัวเก็บประจุเป็นจำนวนมากในการแยกพลังงาน 3.3v ของอีเทอร์เน็ต 100mbps Ethernet ฉันใช้เซรามิก 0.1uF ใกล้กับหมุดมากขึ้น

ตามปกติฉันผลักดันอย่างมากสำหรับพื้นที่บน PCB และดังนั้นฉันจึงต้องการแทนที่ด้วยแคปขนาด 0603 ปัญหาคือพวกเขาได้รับการจัดอันดับสำหรับ 4v เท่านั้น โดยปกติฉันมักจะให้คะแนนตัวเก็บประจุเป็นสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าที่พวกเขาจะได้เห็น

เป็นไปได้ไหมที่จะมีปัญหาถ้าฉันใช้ตัวเก็บประจุ 4v บนสาย 3.3v ที่ควบคุมหรือไม่

การใช้ตัวแทนทาลัมแคปสำหรับ decoupling เป็นเรื่องที่โง่มากสำหรับตัวเลือกในปัจจุบัน ฝาครอบเซรามิค 1 µF 6 V ในแพ็คเกจ 0603 มีราคาถูกและพร้อมใช้งาน นั่นจะดีกว่า 10 µF สำหรับการแยกชิ้นส่วนต่อไป 10 µF ที่จุดเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเหมาะสม แต่ไม่ใช่สำหรับการแยกสัญญาณ ดูที่แปลงอิมพีแดนซ์ที่มีค่า 100 nF, 1 µF และ 10 µF ฝาเซรามิกในเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง

ระวังสุดยอดหมวกของคุณ! พวกเขาอาจไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาอ้างว่าเป็น

ปัญหาหนึ่งที่เกิดขึ้นกับฝาเซรามิกคือความจุหลวมเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นฝาเซรามิก X5R จาก Venkel นี้ได้รับการจัดอันดับที่ 10 uF และ 6.3v ปัญหาคือที่ 6.3v ความจุจริงลดลงเหลือเพียง 2 uF! นั่นคือลดลง 80%! แม้จะอยู่ที่ 2.0v คุณจะพลาด 30% ของมูลค่าที่ได้รับ

นี่เป็นเอกสารที่นี่แต่ไม่ จำกัด เฉพาะ Venkel X7R, X5R และฝาครอบเซรามิคอื่น ๆ อาจได้รับผลกระทบนี้ในระดับหนึ่ง COG / NPO ดูเหมือนจะไม่มีปัญหานี้ ฉันควรชี้ให้เห็นว่าปัญหานี้ไม่ได้แสดงอยู่ในแผ่นข้อมูลตัวเก็บประจุโดยรวม แต่เฉพาะในเอกสาร "ข้อมูลทางเทคนิค" เพิ่มเติมที่ไม่ได้อยู่ในที่เดียวกันบนหน้าเว็บของพวกเขา

อย่างไรก็ตามคำถามพื้นฐานของคุณคือ "ฉันควรแยกตัวเก็บประจุ" มากแค่ไหน แน่นอนถ้าคุณถาม 10 EE เกี่ยวกับเรื่องนี้คุณอาจจะได้รับคำตอบ 15 ข้อ นี่คือกฎง่ายๆหรือแนวทางที่หยาบของฉัน

• อลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคแคปจะลดลงอย่างน้อย 50% ถ้าความจุมีความสำคัญ ความหมายฉันจะใช้ฝา 25v บนราง 12.5v หากความจุไม่สำคัญฉันจะอนุญาตให้ระยะขอบแรงดันไฟฟ้าลดลง

• ตัวแทนทาลัมแคปจะถูกลดอย่างน้อย 50% สำหรับรางส่วนใหญ่โดยไม่ใช้งาน

• ฝาเซรามิกที่สูงกว่า 10v จะถูกลดเหลือ 50% เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่า 10v ฉันจะอนุญาตให้ระยะขอบลดลง ฉันจะใช้ฝา 4.6v บนราง 3.3v เป็นต้น แต่โปรดระลึกไว้เสมอว่าสิ่งที่ฉันพูดไปแล้วเกี่ยวกับฝาเซรามิค

• การเบาลงของฝาครอบที่ระยะขอบน้อยกว่าที่ฉันอนุญาต ตัวอย่างเช่นหากสัญญาณเพียงบางครั้งเท่านั้นไปที่ 90v แต่ส่วนใหญ่ต่ำกว่า 50v ดังนั้นฉันอาจใช้ฝาเซรามิค 100v เอฟเฟกต์อุณหภูมิแรงดันกระแสไฟและ ESL / ESR ล้วนเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งนี้ หมวกที่มีความเครียดมากมายจะได้รับระยะขอบที่มากขึ้น

• การลดน้อยกว่า 50% จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีเหตุผลอื่นที่ต้องทำเช่นนั้น หากค่าใช้จ่ายขนาดและปัจจัยอื่น ๆ ไม่เข้ามาฉันก็มักจะคิดอย่างน้อย 50%

• หากวงจรทำงานได้ดีและปัญหาเรื่องแรงดันไฟฟ้าหรือพฤติกรรมที่ไม่ดีอื่น ๆ นั้นไม่เป็นปัญหาผมอาจทำให้ระยะขอบลดลง

แต่นี่เป็นเพียงกฎเกณฑ์ง่ายๆ คุณต้องพิจารณาแต่ละกรณีแยกต่างหากและให้น้ำหนักข้อดีและข้อเสีย

ปรับปรุง:

นี่คือเอกสารบางส่วนจาก AVX อยู่ในหน้า 3 ภายใต้หัวข้อ "DC Bias Dependency" โปรดทราบว่าแรงดันไฟฟ้า vs ความจุโค้งสำหรับ X7R นั้น "ดีกว่า" มากกว่าที่ Venkel มี - ดังนั้นหากค่าสูงสุดเป็นสิ่งสำคัญจริงๆให้ทำการวิจัยและรับค่าสูงสุดที่คุณต้องการ

ในความเห็นเพิ่มเติมของ Olin โปรดสังเกตว่าตัวเก็บประจุแทนทาลัมบนวงจรที่มี "พลังงาน" ใด ๆ ก็ตามเป็นภัยพิบัติทั้งหมดที่กำลังรออยู่

ตัวเก็บประจุแทนทาลัมเป็นเหลือเกินแนวโน้มที่จะชั้นฉนวนหมัดผ่านที่แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยในส่วนของแรงดันไฟฟ้าและพวกเขาจะไม่รักษาด้วยตนเอง เมื่อชั้นถูกทำลายตัวเก็บประจุจะทิ้งพลังงานและการทำลายตัวเองที่มีอยู่ โหมดความล้มเหลวปกติเป็นโลหะหนักสั้น ทางเลือกคือควันกลิ่นเปลวไฟเสียงและการระเบิด ฉันเคยเห็นและได้ยินสิ่งเหล่านี้ในเหตุการณ์ที่น่าตื่นเต้นครั้งเดียว

แรงดันไฟฟ้าที่สั้นมาก ๆ บนรางไฟฟ้าซึ่งสูงกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าสามารถเจาะชั้นฉนวนและจากนั้นให้พลังงานรางพลังงานทำงานให้เสร็จ

เซรามิก: โปรดทราบว่าผลกระทบอุณหภูมิจะแตกต่างกันไปตามเกรด เครื่องจักรกลขนาดเล็กก็ยิ่งแย่ลงในระดับความแปรปรวนของอุณหภูมิ มักจะไม่เป็นปัญหาสำหรับการแยกพลังงาน

เซรามิกเกรดต่ำ (ความทนทานต่ออุณหภูมิที่ไม่ดีและยังมีกลไกไม่ดี) ที่อินพุตไปยังตัวควบคุมสามารถ "แหวน" เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าขั้นตอน (เช่นเมื่อเปิดเครื่อง) และสามารถทำลายเครื่องควบคุม นี่เป็นเรื่องแปลกและป้องกันได้ง่าย แต่จำเป็นต้องรู้

ถ้าเซรามิกไม่ตอบสนองความต้องการของคุณด้วยเหตุผลบางอย่างดูที่ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมที่เป็นของแข็ง (เช่นไม่ใช่ Al electrolytic) พวกเขามีการแข่งขันกับแทนทาลัมในขนาดความสามารถและค่าใช้จ่าย แต่ไม่มีโหมดล้มเหลวแทนทาลัมร้ายแรง

กฎเกี่ยวกับ tantalums คือการหลีกเลี่ยงพวกเขาเว้นแต่จะมีข้อ จำกัด ในปัจจุบันที่ดี หรืออย่างน้อยก็หาค่าแรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 3: 1 (บางคนบอกว่า 4: 1) เป็นไปไม่ได้เสมอไป ฉันใช้มันกับอุปกรณ์จ่ายไฟเป็นจำนวนมากบนเอาท์พุทของตัวควบคุมขนาดเล็ก แต่ไม่ได้ใช้กับอินพุต