100 µF verlegt echt de limiet voor keramische doppen. Als uw voltages laag zijn, zoals een paar volt tot 10 of misschien 20 volt, dan kan het redelijk zijn om meerdere keramiekproducten parallel te schakelen.

Keramische doppen met hoge capaciteit hebben zo hun eigen voor- en nadelen. De voordelen zijn een veel lagere equivalente serieweerstand en daarom een ​​veel hogere rimpelstroomcapaciteit, bruikbaarheid voor hogere frequenties, minder warmtegevoeligheid, veel betere levensduur en in de meeste gevallen betere mechanische robuustheid. Ze hebben ook hun eigen problemen. De capaciteit kan aanzienlijk afnemen met de spanning, en de dichtere (meer energieopslag per volume) keramiek vertoont piëzo-effecten die vaak "microphonics" worden genoemd. Alleen in de verkeerde omstandigheden kan dit leiden tot oscillatie, maar dat komt zelden voor.

Voor schakelende voedingstoepassingen is keramiek meestal een betere afweging dan elektrolyten, tenzij je te veel capaciteit nodig hebt. Dit komt omdat ze veel meer rimpelstroom kunnen opnemen en beter kunnen verwarmen. De levensduur van elektrolyten wordt ernstig aangetast door hitte, wat vaak een probleem is met stroomtoevoer.

U hoeft keramiek niet zo veel te verlagen als elektrolyten, omdat de levensduur van keramiek in het begin veel groter is. , en is veel minder een functie van de aangelegde spanning. Waar je bij keramiek op moet letten, is dat de dichte exemplaren zijn gemaakt van een materiaal dat niet-lineair is, wat zichtbaar is als een verminderde capaciteit aan de hogere uiteinden van het spanningsbereik.

Toegevoegd over microfonie. :

Sommige diëlektrica veranderen fysiek van grootte als een functie van het aangelegde elektrische veld. Voor velen is het effect zo klein dat u het niet opmerkt en het kan worden genegeerd. Sommige keramiek vertonen echter een voldoende sterk effect dat u uiteindelijk de resulterende trillingen kunt horen. Normaal gesproken hoor je een condensator niet op zichzelf, maar omdat deze vrij stijf op een bord zijn gesoldeerd, kunnen de kleine trillingen van de condensator ervoor zorgen dat het veel grotere bord ook gaat trillen, vooral bij een resonantiefrequentie van het bord. Het resultaat kan behoorlijk hoorbaar zijn.

Natuurlijk werkt het omgekeerde ook, aangezien fysieke eigenschappen over het algemeen in twee richtingen werken, en deze is geen uitzondering. Omdat aangelegde spanning de afmetingen van de condensator kan veranderen, kan het veranderen van de afmetingen door spanning toe te passen de nullastspanning veranderen. In feite fungeert de condensator als een microfoon. Het kan de mechanische trillingen waar het bord aan wordt blootgesteld oppikken, en die kunnen hun weg vinden naar de elektrische signalen op het bord. Dit soort condensatoren worden om deze reden vermeden in audiocircuits met hoge gevoeligheid.

Zoek voor meer informatie over de fysica hierachter de eigenschappen van bariumtitanaat als voorbeeld op. Dit is een algemeen diëlektricum voor sommige keramische doppen omdat het gewenste elektrische eigenschappen heeft, in het bijzonder een redelijk goede energiedichtheid in vergelijking met het bereik van keramiek. Het bereikt dit door het titaniumatoom te schakelen tussen twee energietoestanden. De effectieve grootte van het atoom verschilt echter tussen de twee energietoestanden, vandaar dat de grootte van het rooster verandert, en we krijgen fysieke vervorming als functie van de aangelegde spanning.

Anekdote: ik kwam dit probleem onlangs frontaal tegen. Ik heb een gizmo ontworpen die wordt aangesloten op de DCC-stroom (Digital Command and Control) die wordt gebruikt door modeltreinen. DCC is een manier om vermogen maar ook informatie over te brengen naar specifiek "rollend materieel" op de sporen. Het is een differentieel vermogenssignaal van maximaal 22 V. Informatie wordt overgedragen door de polariteit om te draaien met een specifieke timing. De flipsnelheid is ongeveer 5-10 kHz. Om stroom te krijgen, corrigeren apparaten met volledige golf dit. Mijn apparaat probeerde de DCC-informatie niet te decoderen, zorg gewoon voor een beetje stroom. Ik heb een enkele diode gebruikt om de DCC op een 10 µF keramische kap gelijk te richten. De droop op deze dop tijdens de uit-halve cyclus was slechts ongeveer 3 V, maar die 3 Vpp was genoeg om hem te laten zingen. Het circuit werkte perfect, maar het hele bord liet een behoorlijk irritant gejank horen. Dat was onacceptabel in een product, dus voor de productieversie werd dit gewijzigd in een 20 µF elektrolytische dop. Ik ging oorspronkelijk voor keramiek omdat het goedkoper, kleiner was en een langere levensduur zou moeten hebben. Gelukkig is het onwaarschijnlijk dat dit apparaat bij hoge temperaturen wordt gebruikt, dus de levensduur van de elektrolytische dop zou een stuk beter moeten zijn dan in het slechtste geval.

Ik zie uit de commentaren dat er enige discussie is over waarom schakelen van voedingen soms zeurt. Een deel hiervan kan te wijten zijn aan de keramische doppen, maar magnetische componenten zoals inductoren kunnen ook om twee redenen trillen. Ten eerste is er kracht op elk stukje draad in de inductor evenredig met het kwadraat van de stroom die erdoorheen gaat. Deze kracht is zijwaarts op de draad, waardoor de spoel trilt als deze niet goed op zijn plaats wordt gehouden. Ten tweede is er een magnetische eigenschap die vergelijkbaar is met het elektrostatische piëzo-effect, genaamd magnetostrictie. Het materiaal van de inductiekern kan enigszins van grootte veranderen als functie van het aangelegde magnetische veld. Ferrieten vertonen dit effect niet erg sterk, maar er is altijd een klein beetje, en er kan ander materiaal in het magnetische veld zitten. Ik heb ooit aan een product gewerkt dat het magnetostrictieve effect gebruikte als een magnetische pickup. En ja, het werkte heel goed.

Er zijn een aantal redenen niet om een ​​ontwerp over te schakelen van elektrolytisch naar keramiek die nog niet zijn genoemd:

• Enkele ontwerpen van lineaire regelaars vereisen de hogere ESR van de elektrolytische op hun uitgangscondensator om de stabiliteit te behouden.

• Keramiek is minder robuust dan elektrolytisch materiaal wanneer het wordt blootgesteld aan plaatbuiging. Vooral in de grote maten, zeg 1206 en hoger, zoals je nodig hebt voor waarden boven 10 - 20 uF met een redelijke WV, kan keramiek gemakkelijk barsten als er enige flex in het bord zit. De beschadigende flex kan in het veld gebeuren, of het kan gebeuren met sommige methoden om de planken uit het paneel waarin ze zijn vervaardigd te verenkelen.

In navolging van OP's reductie-vragen, en verder naar Olin's goede antwoord:

IPC-9592A (wat een standaard is voor zeer betrouwbare stroomomzettingsapparaten) citeert de volgende reductie-richtlijnen:

Vaste keramische MLCC's:

• Gelijkspanning < = 80% van de nominale waarde van de fabrikant
• Temperatuur: minimaal 10 ° C onder de nominale waarde van de fabrikant
• Grootte: Maten groter dan 1210 niet aanbevolen vanwege kraakpotentieel

Aluminium elektrolytische condensatoren:

• Gelijkspanning < = 80% van de fabriekswaarde (< = 90% voor Apparaten van 250 V of hoger)
• Levensduur / uithoudingsvermogen:> = 10 jaar bij 40 ° C, 80% belasting voor Klasse II-apparaten (datacenter-materiaal), of 5 jaar voor Klasse I-apparaten (consumentenklasse)

De levensduur / uithoudingsvermogen van een aluminium elektrolytische condensator is een functie van al zijn spanningen - spanning, rimpelstroom en omgevingstemperatuur. Als de dop in een goede luchtstroom is, kan deze meer rimpeling vergen en een lange levensduur behouden. Een hete dop heeft geen lange levensduur.

Bij keramische condensatoren gaat het ook om temperatuur. De omgevingstemperatuur en rimpelstroom zullen resulteren in een temperatuurstijging. Dat wil niet zeggen dat keramiek niet veroudert - bepaalde diëlektrische materialen ( klasse 2-materialen zoals X7R en Y5V) verslechteren in capaciteit na verloop van tijd - klasse 1-materialen zijn hier grotendeels immuun voor.

Ook, zoals Olin zei, lijden bepaalde diëletrische materialen aan een aanzienlijke capaciteitsafrol als een functie van DC-voorspanning. Nogmaals, Klasse 2-materialen hebben hier last van, Klasse 1-materialen grotendeels niet.

In wezen, als u een van beide typen condensatoren gebruikt, moet u de maximale spanning onder 80% van de spanning houden.

De veel lagere ESR van keramische condensatoren (vs. elektroytische kappen) heeft een implicatie van de stabiliteit van de feedbacklus. Ervan uitgaande dat uw converter een switcher is en een output L-C filter heeft, kan een type-3 compensatienetwerk nodig zijn om de converter te stabiliseren.

De lage ESR zorgt ervoor dat de open-lusversterking afneemt met -40 dB / decennium voor een lang interval (de ESR-nul wordt naar buiten geduwd als de ESR daalt), waardoor een versterking van + 20dB / decennium in het compensatienetwerk voor de frequentie nodig is cross-over van -20dB / decennium (wat een van de drie lusstabiliteitscriteria is waar energieontwerpers naar op zoek zijn, samen met winstmarge en fasemarge).

Misschien heb ik het mis, maar als je overschakelt naar keramische bulk-doppen, ontstaat er een anti-resonantie tussen de bulk-doppen en de kleinere ontkoppelingsdoppen. Tenzij ze zorgvuldig worden gekozen, zal de inductantie van de bulkcapsules resoneren met de capaciteit van de ontkoppelingsdoppen. Dit gebeurt niet met tantaal en elektrolytische kappen, omdat de ESR van die apparaten de resonantie dempt. Nogmaals, ik zou het mis kunnen hebben, aangezien ik dit in de praktijk nog nooit heb geprobeerd.