Pourquoi les condensateurs sont-ils vendus avec des tolérances déséquilibrées?

Version courte: certains condensateurs (et probablement certains autres composants) sont vendus avec des tolérances déséquilibrées / asymétriques. Pourquoi?

Explication:

De nombreux condensateurs en céramique sont marqués, par exemple, avec une tolérance de + 80% à 20% ou quelque chose de même déséquilibré.

Par exemple, disons que j'ai un condensateur avec la valeur (certes artificielle) de 17pF et une tolérance de + 80%, -20%.

(Veuillez ignorer l'abus de chiffres importants.)

• Valeur maximale: 17pF * (1 + 80%) = 17pF * 1,8 ≈ 30,6pF
• Valeur minimale: 17pF * (1 - 20%) = 17pF * 0,8 ≈ 13,6pF
• Valeur moyenne: (30,6pF + 13,6pF) / 2 ≈ 22,1pF
• Tolérance supérieure à la moyenne: (30,6pF - 22,1pF) /22,1pF ≈ + 38,5%
• Tolérance inférieure à la moyenne: (13,6pF - 22,1pF) /22,1pF ≈ -38,5%

Il serait juste de dire que ce condensateur soi-disant "17pF" est pratiquement identique à un condensateur 22pF avec une tolérance de ± 40%.

Par un processus similaire, un condensateur 10000pF + 80% -20% (une valeur réelle d'un catalogue, non artificiel) devrait être le même qu'un 13000pF autour de ± 40%.

Donc, si je dis que je veux un composant d'une valeur donnée, pourquoi suis-je vendu quelque chose qui est beaucoup plus susceptible de dépasser que de ne pas dépasser cette valeur? Ce déséquilibre est-il utile à quiconque?

Contrairement aux résistances, dont le prix est essentiellement indépendant de la résistance, sauf à des valeurs extrêmes qui représentent moins de 0,01% du marché, la plupart des types de condensateurs ont un coût qui est fortement lié à la capacité - il en coûte plus pour faire un grand bouchon qu'un petit un. De plus, les condensateurs sont souvent utilisés dans des circonstances où un plafond plus grand que spécifié pourrait fonctionner mieux que celui spécifié, jusqu'à une certaine limite, mais le plus grand plafond pourrait ne pas valoir un prix plus élevé.

Supposons qu'un concepteur détermine qu'un appareil a besoin d'au moins 8 uF pour fonctionner correctement dans une situation particulière, mais tout ce qui peut atteindre 20 uF fonctionnerait tout aussi bien. Certains fabricants peuvent produire des appareils à +/- 20% de leur objectif; d'autres fabricants sont capables de +/- 33% de leur cible. Si les tolérances publiées étaient symétriques, il faudrait spécifier que la pièce pourrait être soit 10uF +/- 20% ou 12uF +/- 33% - un peu maladroit. Cependant, si les fabricants utilisent par convention -20% pour la tolérance inférieure et ajustent la tolérance supérieure selon les besoins, il est alors possible de comparer et de remplacer directement des pièces avec des tolérances différentes sans affecter le fonctionnement du circuit.

Vous voyez principalement la tolérance de -20% + 80% pour les céramiques avec Y dans leur nom. Ces céramiques ont une bonne densité d'énergie, mais sont "bâclées" en ce que la capacité finale varie avec la température, la tension appliquée et présente des variations de fabrication importantes.

Ces types de condensateurs ont du sens dans les applications à volume élevé car ils sont un peu moins chers à fabriquer que ceux avec d'autres céramiques et des tolérances plus strictes. Leur utilisation principale est pour les bouchons de dérivation et le filtrage secondaire sur les alimentations. Dans ces applications, le circuit peut s'appuyer sur une capacité minimale, mais beaucoup plus ne pose aucun problème. Les fabricants le savent et spécifient donc davantage ces condensateurs pour leur valeur minimale garantie par rapport à la valeur centrale la plus probable.

À moins que vous ayez une application à volume élevé où les petites économies supplémentaires pour la céramique de type Y font une différence, je resterais loin d'eux.

Pour la tolérance, la cote est la variation autorisée par rapport à la valeur nominale . Comme le souligne Supercat, cela est généralement plus utile s'il ne varie pas autant du côté négatif, car pour de nombreuses applications (par exemple, la capacité en vrac), cela ne vous dérange généralement pas si la capacité augmente de manière significative, mais une réduction significative pourrait causer des problèmes .

Pour comparer la tolérance au coefficient de température, notez qu'une cote de tolérance EIA de Z est de -20%, + 80%. Il s'agit de l'asymétrie opposée à un coefficient de température V de + 22%, -82%.

Pour le coefficient de température:

Je pense que le chiffre -20%, + 80% donné pour la tolérance signifie le changement maximum de capacité dans la plage de température nominale.
Si nous regardons un diélectrique Y5V typique (à partir d'une des fiches techniques Vishays), vous pouvez voir que la courbe n'est pas symétrique autour de 25 ° C (ce qui est généralement l'origine de la valeur marquée).

Voici un autre graphique pour un électrolytique en aluminium, avec une courbe différente (mais toujours asymétrique - Probablement notée +10, -20):

Il semble que les codes de tolérance correspondent à la tolérance réelle testée (c'est-à-dire la modification maximale autorisée), par exemple, le +20, -70 recevrait probablement le code V (+22, -82) car il est garanti être à l'intérieur de cette cote (d'où Y5V)