Estoy mirando condensadores cerámicos en TDK y veo este gráfico
¿Significa esto que por encima de varios cientos de kiloHercios -o donde se detenga el gráfico- el condensador deja de funcionar probablemente?
Cada componente tiene una inductancia (Inductancia Serie Equivalente o ESL), el valor está determinado por el área del bucle que la corriente tiene que atravesar. Incluye la inductancia de montaje en la placa de circuito impreso, las vías, las trazas, etc. Un ejemplo:
Esto es puramente mecánico. El valor del condensador no importa, funcionaría igual para una resistencia, incluso un 0R, o un trozo de cable.
Un tapón tiene ESL y ESR, por lo que su impedancia es:
\$ Z = \frac{1}{j\omega C} + R + j\omega L\$
(sin tener en cuenta la absorción dieléctrica, las fugas, etc.)
Los condensadores del mismo tamaño físico (por ejemplo, todos los 0805) tienden a tener exactamente la misma inductancia. Así que, si trazamos su impedancia frente a la frecuencia:
La parte de baja frecuencia muestra la esperada \$ \frac{1}{j\omega C} \$ . A alta frecuencia, \$ j\omega L\$ domina. Como todos tienen la misma dimensión, todos tienen la misma impedancia HF.
La caída es la frecuencia de resonancia. En su centro, Z=R. Una ESR baja da un buzamiento más profundo.
A alta frecuencia, es un inductor: no se puede medir su capacitancia, porque C no influye en la impedancia, que está dominada por L. Por eso la curva de capacitancia de su hoja de datos se detiene. Su propósito es mostrar que la capacitancia se mantiene estable y se comporta bien en LF donde importa.
Ahora, los paquetes más pequeños tienen menor ESL:
Por lo tanto, la razón por la que a menudo se ve 10nF // 100nF no es que el tapón de 10nF sea "más rápido", sino que se puede conseguir en el paquete 0201, por lo que tiene menor inductancia. Si ambas tapas son 0805, entonces el 10nF es inútil, y un solo 1µF funcionaría mejor.
EDITAR: al poner en paralelo los tapones estás construyendo un tanque de LC y puede sonar . Poner en paralelo MLCCs de baja ESR de diferentes valores puede ser desagradable. Por eso, para las cosas sencillas (como una puerta lógica o un micro) no te molestes con 10n//100n, en realidad será peor. Un solo valor es menos arriesgado, 100n o 1µ. Tambien las trazas de potencia son inductivas, eso es otro tanque LC, las ferritas suenan con tapones tambien... ¡las especias ayudan!
Ahora, sus tapas son cerámicas apiladas:
Por su construcción y por el hecho de que se sitúan encima de la placa de circuito impreso, se puede adivinar inmediatamente que tendrán mucho más ESL que un condensador SMD. Probablemente más como un electrolítico. Sin embargo, estos condensadores son cerámicos, por lo que soportarán temperaturas muy altas, y también tendrán una ESR muy baja, lo que puede ser una ventaja (también puede causar mucho timbre).
Por lo tanto, para un conmutador de 500kHz, no son la elección correcta, a menos que tenga temperaturas extremas u otra razón para usarlos. Un electrolítico sería probablemente más barato y tendría un poco de ESR para evitar el timbre.
Para filtrar el ruido de 500kHz, necesitas un tapón que tenga una baja impedancia a esta frecuencia y por encima de ella. Así que necesitas MLCCs pequeños, si los sueldas a mano, 1-10µF 0805 es fácil de trabajar. Puedes poner varios en paralelo para bajar la inductancia, y ten cuidado en el diseño, porque lo que importa es la inductancia total, incluyendo las vías al plano de tierra y las trazas.
Si necesitas ayuda para la elección de la tapa, tienes que decir cuánta corriente manejará el DC-DC, su topología (buck, boost...), voltaje, frecuencia, etc.
¡Vaya, muchas gracias! He publicado otra pregunta con una descripción más detallada del convertidor de dólares electronics.stackexchange.com/questions/327986/ EDIT: principalmente he tratado de cambiar a estos para ahorrar espacio - ¡tantos condensadores!
Sobre tu tercera ilustración (con la línea amarilla ondulada). Como usted dice que todos los condensadores tienen inductancia, y los paquetes más grandes tienen mayor ESL, me pregunto si usted sería más preciso acerca de la impedancia de una combinación paralela de un 0805 ido inductiva, y un 0402 todavía capacitiva (pista, la combinación paralela de una L y una C es de alta impedancia) (pista adicional, esta situación es a menudo salvado del desastre por condensadores con pérdidas o un olor de la impedancia entre ellos, pero ninguna de estas mitigaciones se aplican cuando múltiples cerámicas diferentes valores están cerca)
Sí, sólo he cogido una foto de google images, ¡pero los picos de antirresonancia pueden ser desagradables! El viejo hábito de poner 10n//100n en cada chip es mejor evitarlo... y se requiere una cuidadosa condimentación. electronics.stackexchange.com/questions/320363/
Los condensadores tienen inevitablemente una inductancia en serie. Los condensadores tienen reactancia negativa (parte imaginaria de la impedancia) mientras que los inductores tienen reactancia positiva. La reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia, mientras que la inductiva es proporcional a la frecuencia.
Esto significa que hay una frecuencia en la que las reactancias capacitiva e inductiva se anulan. Esto se conoce como la frecuencia de resonancia.
Por debajo de la frecuencia de resonancia, el componente es "más parecido a un condensador que a un inductor". Por encima de la frecuencia de resonancia es "más parecido a un inductor que a un condensador".
Lo que representa ese gráfico es la reactancia medida traducida a una capacitancia. A medida que nos acercamos a la resonancia, la reactancia inductiva anula la capacitiva y la capacitancia efectiva aumenta (teóricamente llega al infinito en la resonancia). Entonces el signo de la reactancia cambia y ya no tiene sentido pensar en el componente como un condensador.
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Sí, eso es lo que significa. Un condensador siempre tendrá algo de inductancia en serie y para este condensador empieza a afectar a la impedancia alrededor de 100 kHz. Dave de EEVBlog hizo un video sobre esto, ver: youtube.com/watch?v=BcJ6UdDx1vg Se trata de utilizar tapones para el bypass (desacoplamiento de la alimentación) pero eso no importa. La parte interesante de esta pregunta comienza a unos 11 minutos del comienzo. Dave también explica qué hacer si su condensador no es lo suficientemente bueno.
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Ah, ya veo, gracias por el enlace del vídeo, es muy útil. Así que, por ejemplo, si tuviera una fuente de conmutación de 500 kHz sería mejor encontrar un nuevo condensador donde mi frecuencia de conmutación está a la izquierda de esa subida en el gráfico? EDIT: también por qué muestran el comportamiento como ESR vs frecuencia e impedancia vs frecuencia hasta el rango de Mega y Gigahertz? ¿Qué sentido tiene hacer esto si el condensador no funciona correctamente?
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Correcto, en la parte izquierda del gráfico el condensador se comporta como un condensador y no como un inductor (parte derecha). Para una aplicación de 500 kHz un condensador que no es un condensador a 500 kHz es bastante inútil. Los diseñadores no quieren una "visión limitada" de las propiedades de un componente, seguro que no se comporta como un tapón a alta frecuencia, pero los ingenieros siguen queriendo ver el gráfico. Queremos saber lo que "pasa ahí" aunque no sea de utilidad práctica. Y, cuando se mide el trazado, es trivial hacerlo a frecuencias más altas.
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Además, si se amplía el gráfico hasta, por ejemplo, 1 GHz, no hay nada "raro", como una caída o un pico adicional en la impedancia. Si un fabricante no lo muestra, ¿cómo puede estar seguro? No se puede, así que los fabricantes de renombre proporcionan la imagen completa.