Supposons que nous ayons un circuit dont la plage de température ambiante de fonctionnement est bien réglée à 25 + -5 ° C. Outre le coût, quels seraient les cas d'utilisation pour les différents types de diélectriques en céramique? En d'autres termes, quelles seraient les applications dans lesquelles un diélectrique céramique spécifique fonctionnerait mieux ou moins bien que d'autres? Pouvons-nous faire des généralisations?
Je sais que les codes lettres des condensateurs céramiques sont censés indiquer la dépendance à la température des diélectriques, mais y a-t-il quelque chose de plus à dire à ce sujet, comme le suggèrent toutes ces questions?
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Je sais également que la taille de l'emballage affecte les parasites et donc la fréquence de résonance et la perte des bouchons. Que certains diélectriques ne sont pas disponibles dans des boîtiers plus petits et des tensions plus élevées, et que de nombreuses céramiques présentent des effets piézoélectriques / microphoniques (lesquels?). Tous ces facteurs peuvent-ils être condensés en quelques règles générales?
J'ai également remarqué que les fiches techniques des fabricants semblent supposer une application spécifique pour les condensateurs, par exemple en ne spécifiant pas les fuites, les résonances ou les pertes dans certains d'entre eux.
Mais, si la température ambiante n'est pas un facteur, quel condensateur serait le mieux pour un travail spécifique. L'auto-échauffement est-il un problème pour l'application / le type spécifique?
Jusqu'à présent, tous mes circuits commerciaux n'ont pas été sensibles aux coûts, donc je spécifie simplement X7R, X5R ou NP0 pour tous les bouchons en céramique, comme je vois ceux suggérés dans les fiches techniques IC. Mais y a-t-il autre chose que la dépendance à la température derrière ces suggestions?
Dois-je prêter plus d'attention à l'objectif du plafond? Par exemple, utilisez X5R / X7R uniquement pour la dérivation de puissance et la régulation, mais NPx pour tout ce qui se trouve sur le chemin du signal? Peut-on faire une généralisation ou s'agit-il d'un problème qui nécessite une lecture détaillée des fiches techniques des fabricants (très incomplètes)?
En bref. Existe-t-il des principes généraux pouvant être appliqués pour simplifier la recherche de pièces lors d'une conception?
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Réponses:
Même si la température ambiante est bien contrôlée, les courants d'air peuvent provoquer du bruit s'il y a une tension importante aux bornes du condensateur.
La dégradation de la capacité avec le temps est différente pour différents diélectriques. Et le gros, le coefficient de tension de la capacité.
Si vous pouvez les utiliser, les bouchons NP0 souffrent beaucoup moins de ces effets que les pièces X5R X7R, etc., mais ils ne sont tout simplement pas disponibles ou sont très grands et coûteux en valeurs plus élevées. Il existe de nombreux cas où un plafond X7R dans le chemin du signal fonctionne très bien. D'un autre côté, j'ai utilisé des pièces NP0 comme bouchons de dérivation dans des applications spéciales.
Une autre caractéristique est que les petites pièces, en particulier lorsque vous approchez des limites de ce qui est possible dans une empreinte donnée, ont tendance à avoir un coefficient de tension élevé, de sorte que la plupart de la capacité (jusqu'à 80%) peut simplement disparaître lorsqu'elle est polarisée à une normale tension de fonctionnement. Il peut donc être préférable d'utiliser un 0805 ou 0603 plutôt qu'un 0402 ou 0201 même s'ils sont plus gros et éventuellement plus chers.
Les fiches techniques sont généralement incomplètes, mais certains fabricants proposent des données beaucoup plus complètes sous la forme de données générées en ligne ou localement et individuellement pour chaque pièce. Par exemple, ce site de Murata (nécessite Flash) vous permet d'extraire des données CSV pour diverses caractéristiques.
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La réalité du marché dictera souvent vos choix, il devient extrêmement difficile de trouver des pièces diélectriques de classe 1 dans des boîtiers courants avec des applications à haute tension (> 10V) ou à haute capacité (> 1uF), vous ne pourrez probablement pas simplement "spécifier" un meilleur diélectrique et attendez-vous à ce que votre nomenclature soit réalisable.
Le marché a décidé, d'une manière générale, que NP0 et les autres diélectriques de classe 1 sont des "plafonds de signal" et les catalogues de pièces le reflètent. Autre exemple, les pièces X7R / X7S deviennent plus difficiles à trouver dans des emballages plus petits (<0805) et de grande capacité.
Pour contribuer à la discussion sur la conception, un autre facteur important, lors de l'exclusion de la température en tant que facteur:
Les diélectriques de classe 1 ne souffrent pas d'effets piézoélectriques. Cet effet est bidirectionnel. La tension d'ondulation provoquera le rétrécissement et l'expansion de la pièce et générera du bruit physique et de la chaleur, les vibrations physiques généreront une tension sur la pièce.
Dans les applications marginales avec des condensateurs à très haute densité et une tension d'ondulation élevée, cela peut entraîner une contrainte importante sur les bornes du condensateur et même une fissuration.
Notez que les condensateurs en céramique haute densité fissurés échouent en tant que court-circuit dur à haute puissance et peuvent provoquer de graves dommages et même un incendie dans les situations de découplage ou de dérivation d'alimentation. Si cela est un problème et que l'espace est limité pour utiliser d'autres schémas, un NP0 ou un autre diélectrique de classe 1 peut vous donner suffisamment de tampon pour le confort.
Pour ajouter à ce que @SpheroPefhany a répondu, la spécification de température d'un diélectrique donné est également intrinsèquement liée au changement de capacité avec la température. Même si vous contrôlez la température ambiante, si elle est élevée, vous devrez peut-être réduire la capacité effective de la pièce pour votre application, toute fluctuation de température locale apparaîtra comme du bruit dans votre circuit.
Les condensateurs en céramique ont également une capacité effective significativement plus faible avec un biais CC plus élevé, ce qui est une préoccupation dans les situations de découplage ou de dérivation, si une tension nominale plus élevée n'est pas possible, les diélectriques de classe 1, en règle générale, en souffrent à un degré moindre.
FIN Remarque
J'ai généralement observé que les pièces équivalentes d'un ensemble réputé de MFG pour le même diélectrique et la même taille de boîtier sont généralement suffisamment proches pour être interchangeables pour toutes les applications. Une liste incomplète: Murata, TDK, Samsung, Kemet, Yageo
Lorsque vous passez au MFG de deuxième niveau et aux pièces génériques du marché de masse chinois, tout est par la fenêtre.
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Pourquoi c'est un problème?
Comme peut-être presque n'importe quoi dans ce monde, un condensateur peut être considéré comme un objet avec une fonction de transfert bien définie:
simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab
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