陶瓷 (MLCC) 与钽电容器

电器工程 电容器 组件选择 陶瓷制品 无源元件
2022-01-28 07:21:07

从电子设计师的角度来看,同时考虑到价格/成本和社会因素(参见下面的 Coltan 采矿和道德链接),我在许多情况下倾向于避免使用钽电容器,而倾向于使用多层陶瓷电容器 (MLCC)

我的问题,直截了当地说:在哪些特定情况下我应该小心并继续使用钽电容?对此问题的各种答案和技术方法对我(当然对其他设计师)非常有用。

需要研究的一些具体方面:

  • 串联等效电路。
  • 麦克风。MLCC在这方面到底有多糟糕?
  • 电容与电压和温度的关系。
  • 过压和故障模式。
  • 预期寿命和可靠性。

附加上下文:

  • 我专门针对表面贴装技术 (SMT),假设 90% 以上的钽电解电容器采用 SMD 方式制造。
  • 我在这里专注于大容量消费电子产品,放弃了可能适用其他考虑因素的特定高功率电子应用。我不排除电源转换/管理电路,其中上述考虑因素是电容器的关键。
  • 您可以在 Wikipedia 上阅读有关 Coltan 社会影响的更多信息:https ://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics
4个回答

这方面有很多应用笔记。谷歌搜索“钽与陶瓷电容器”。

陶瓷电容最适合其 ESR 和 ESL。这样它们就可以在电源温升较小的情况下处理巨大的纹波电流。同样,它们不会干扰高速系统中的信号质量(交流耦合电容器)。但是它们的直流偏置特性很差。就像 47uF X5R 一样,6.3V 是 ~23uF @ 3.3V。在某些情况下,这种低 ESR 和 ESL 可能不好。例如,一些降压转换器需要在输出端有足够的纹波才能稳定。较低的 ESL 会与电缆电容发生反应,从而产生不必要的振荡。

钽电容器以体积效率和廉价成本而闻名,但它们容易因浪涌电流而失效。有诸如 POSCAP(聚合物电容器)之类的替代品。

在此处输入图像描述

我可能会补充:Tants 不喜欢可能出现高开启浪涌电流的应用……稳压器输出(电流受限)……稳压器输入(电流可能不受限制)。这可以通过尽可能降低电压来部分缓解,例如在 10 伏应用中使用 35 伏电压。

在大多数情况下,我决定使用陶瓷或钽电容器是基于成本。当我需要大于 10uF 的电容时,陶瓷电容器价格昂贵,而钽电容器是一个不错的选择。

我在本世纪的大众市场产品中[个人]看到它们的唯一地方是 Uniden 无绳电话的 VCO [无线]。

既然你让我对此感到好奇,我做了一些谷歌搜索(对于钽和 VCO),发现MAX2572EVKIT并不是很古老(2004 年),并且在其 BOM 中有一些钽帽。这是一个 GSM VCO。还发现了一部 [相当古老] GSM 手机的拆解,他们在其中发现了钽帽,但没有说在哪个子系统中。

在HMC836LP6CE的数据表中也找到了一些这不是明确的日期,但修订号看起来像 2011 或 2012。这是一个4G PLL/VCO,所以它不可能非常古老。在 iPhone 6 的 PCB 上发现了一些拆解这些由 Rohm 制造的,它们在手机中的作用没有在那里说明,但声称是“iPhone 6 中最昂贵的电容器”。

还要注意这个关于 Arduino GSM 模块上的钽帽着火的故事。当然,Arduino 盾牌的零件选择可能比 Apple 的标准要低得多……

我并不完全清楚你所说的“放弃专门的电力电子应用”是什么意思,但如果其他人对此感兴趣,在iPhone 充电器的拆解中也发现了一些。