¿Por qué se recomienda el tantalio en lugar del condensador cerámico para el regulador de tensión?

Question

En Ficha técnica del regulador de tensión LM1117 recomienda utilizar condensadores de tantalio en la entrada y la salida. ¿Cuál es el motivo? ¿Qué ventaja tiene el tántalo sobre un condensador cerámico?

Un condensador de tantalio de 10F cuesta unos 21 céntimos mientras que un condensador cerámico de 10F cuesta unos 3 céntimos . El condensador cerámico también es un poco más pequeño físicamente. Además, no tienes que preocuparte de equivocarte con la polaridad en un condensador cerámico. Creo que también hay menos preocupación acerca de los minerales de conflicto con condensadores cerámicos.

¿Qué ventaja ofrece el condensador de tántalo y por qué la hoja de datos recomienda el tántalo para los condensadores de entrada y salida del regulador de tensión? ¿Qué ocurriría exactamente si en su lugar se utilizara un condensador cerámico?

Nota: A todos los que dicen que esto es un duplicado de ¿Por qué la hoja de datos del LM1117 especifica específicamente condensadores de tantalio? esa pregunta es sobre tantalio frente a electrolítico condensadores, mientras que mi pregunta es sobre tantalio frente a cerámica condensadores. Relacionados, pero no iguales.

Answer 1

La parte importante de la hoja de datos que hay que leer es esta: -

Por lo tanto, si elige un condensador cerámico para la salida, podría crear inestabilidad en el LM1117 porque un condensador cerámico probablemente tendrá una ESR inferior a 0,3 Ω.

Esto no significa que no puedas utilizar un condensador cerámico, siempre que estés preparado para añadir una resistencia en serie de pequeño valor. En general, esta "regla" se aplica en situaciones de carga ligera. Con una carga media o alta, la propia carga "amortiguará" la posibilidad de que el LM1117 se vuelva inestable.

Answer 2

El LM1117 tiene al menos 15 años, si no 20.

Por aquel entonces, los condensadores cerámicos grandes, como los de 10uF, no eran tan comunes y baratos como ahora.

La salida del chip requiere un condensador con cierta cantidad de capacitancia mínima y cierto rango de ESR para trabajar en condiciones de funcionamiento estables. Si la ESR es demasiado baja o alta, el regulador se convierte en un oscilador.

Un condensador de tantalio encaja perfectamente, y el chip podría incluso estar diseñado para funcionar con un condensador de tantalio porque eran comunes en aquella época. Los tántalos eran la elección lógica, ya que normalmente eran más pequeños, tenían una ESR más baja y una vida útil más larga que los típicos condensadores electrolíticos de la época.

Básicamente, no existían cerámicas suficientemente grandes, por lo que eran más caras. Los electrolíticos con su gran ESR pueden ser un problema. Y utilizar un tapón cerámico moderno puede tener una ESR demasiado baja.

Si consulta las hojas de datos actualizadas del LM1117 de otros fabricantes, como OnSemi, incluirán condensadores cerámicos y electrolíticos de aluminio en la lista de condensadores adecuados, siempre que cumplan los requisitos de capacitancia y ESR.

Si desea utilizar tapones cerámicos modernos con un regulador, no utilice un regulador antiguo que no sea estable con tapones cerámicos, sino un regulador moderno diseñado para funcionar con tapones cerámicos.

Answer 3

Hoy en día es bastante raro ver recomendado un tantalio sobre una cerámica. Si se trata de un regulador antiguo (como el 1117) es posible que necesita algo de ESR para funcionar, debido a cómo está establecido el lazo de control: la carga contribuye a la situación polo/cero y el filtro de salida es en realidad parte de la compensación del lazo, no está ahí sólo para suministrar transitorios.

En resumen, algunos reguladores simplemente no son estables sin algo así como 0,5 ohmios de ESR, y las cápsulas cerámicas no suelen tener ESR de la que hablar. Las de tantalio tienen algo de ESR (menos que las de aluminio), por lo que serían estables. Si este es el caso, puede ejecutar el regulador con una resistencia de 0,47 ohmios en serie con la cerámica de salida.

Otra cuestión podría ser la reducción de tensión de la cerámica: a medida que aumenta la polarización de CC en el condensador, la capacidad disponible disminuye hasta un 50%; es una cuestión de material, depende del dieléctrico (sólo la clase II tiene este problema, C0G y NP0 son estables con polarización de CC). Esto se soluciona simplemente utilizando a) un condensador más grande (en faradios) o b) un condensador más grande (en tensión de trabajo). Con condensadores la mayoría de las veces más grande es mejor, de todos modos.

También hay algunas otras diferencias, pero no veo cómo podrían relacionarse con un regulador de voltaje.

Además, compruebe la fecha de la ficha técnica: también es posible que en aquel momento no se dispusiera de cerámica del valor necesario.

Answer 4

Respuesta no electrónica para complementar las otras:-

Recomienda el tántalo porque es antiguo (FEBRERO2000) y anterior a la ubicuidad de la cerámica multicapa. Entonces era el material de moda. Ahora es ampliamente clasificado como un mineral de conflicto, que es:-

En zonas políticamente inestables, el comercio de minerales puede utilizarse para financiar a grupos armados, alimentar el trabajo forzoso y otras violaciones de los derechos humanos, y apoyar la corrupción y el blanqueo de dinero.

Estos denominados "minerales conflictivos", como el estaño, el wolframio, el tantalio y el oro, también conocidos como 3TG, pueden utilizarse en productos cotidianos como teléfonos móviles y automóviles o en joyería.

Es difícil para los consumidores saber si un producto que han comprado está financiando la violencia, las violaciones de los derechos humanos u otros delitos en el extranjero.

Así que ahora muy políticamente incorrecto. Referencia de Europa . En Estados Unidos existe una legislación similar (pero más vaga).

Answer 5

Con la llegada de los condensadores cerámicos compactos y económicos de alto valor (10uF y más, con valores nominales de 6,3, 10, 16V, etc.) X5R y X7R (dieléctricos razonables) parece haber muchas menos razones para considerar los condensadores de tántalo.

Una de las diferencias es que las cápsulas de tántalo tienen una ESR del orden de ohmios. En algunos reguladores LDO, esto es una ventaja, ya que el LDO no oscilará como un loco. En estos casos, prefiero utilizar un condensador cerámico y una resistencia en serie.

En algunos circuitos analógicos sensibles, creo que puede haber una ventaja de los tántalos sobre los tapones cerámicos en la reducción de microfonía (en los tapones cerámicos, debido a la actividad piezoeléctrica).