Condensadores de cerámica (MLCC) contra tántalo

Question

Desde la perspectiva de un diseñador de electrónica, pero también teniendo en cuenta el precio/costo y las consideraciones sociales (véase el enlace sobre minería del coltán y ética que figura más adelante), Tiendo a evitar los condensadores de tántalo en muchas circunstancias, favoreciendo los condensadores cerámicos multicapa (MLCC) .

Mi pregunta, sin rodeos, es: ¿En qué casos específicos debo tener cuidado y seguir usando los condensadores de tántalo? Todo tipo de respuestas y técnico los enfoques de este asunto me serán muy útiles (y seguramente para otros diseñadores).

Algunos aspectos específicos para investigar:

• Circuito equivalente a la serie.
• Microfónica. ¿Qué tan malos son los MLCC en este sentido?
• Dependencia de la capacidad con el voltaje y la temperatura.
• Modos de sobretensión y fallo.
• Esperanza de vida y fiabilidad.

Contexto adicional:

• Me refiero específicamente a la Tecnología de Montaje en Superficie (SMT), asumiendo que más del 90% de todos los condensadores electrolíticos de tántalo se fabrican en estilo SMD.
• Me estoy centrando aquí en productos electrónicos de consumo de gran volumen, descartando específicamente alto aplicaciones de electrónica de potencia, donde pueden aplicarse otras consideraciones. No estoy descartando los circuitos de conversión/gestión de potencia, donde las consideraciones anteriores son clave para los condensadores.
• Puedes leer más sobre el impacto social del Coltán en la Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

Answer 1

hay muchas notas de aplicación sobre esto. Google para Tantalio vs condensadores cerámicos

Los condensadores cerámicos son los mejores para su ESR y ESL. Así que pueden manejar enormes corrientes de rizado con menos aumento de temperatura en las fuentes de alimentación. De la misma manera no perturban la calidad de la señal en los sistemas de alta velocidad (condensadores de acoplamiento de CA). Pero sus características de DC Bias son pobres. Como un 47uF X5R 6.3V es ~ 23uF @ 3.3V. Esta baja ESR y ESL puede ser mala en algunos casos. Como algunos convertidores Buck requieren suficiente ondulación en la salida para ser estables. y un ESL más bajo reaccionará con las capacitancias del cable para dar oscilaciones innecesarias.

Los condensadores de tántalo son más conocidos por su eficiencia volumétrica y su bajo costo, pero tienen más casos de falla debido a las corrientes de choque. Tienen alternativas con condensadores de polímero como los POSCAP.

Answer 2

El único lugar donde los he visto [personalmente] en un producto de mercado masivo este siglo fue en el VCO [para el inalámbrico] de un teléfono inalámbrico Uniden.

Desde que me despertó la curiosidad, he buscado en Google un poco de tantalio y VCO y he encontrado MAX2572EVKIT que no es terriblemente antigua (2004), y tiene algunas tapas de tántalo en su BOM. Este es un VCO GSM. También se encontró un desmontaje de un teléfono GSM [bastante antiguo], y encontraron cápsulas de tántalo en él, pero no dicen en qué subsistema.

También se encuentran algunos en la hoja de datos de HMC836LP6CE No está claramente fechado, pero el número de revisión parece de 2011 o 2012. Esto es un 4G PLL/VCO así que no puede ser increíblemente antiguo. Otro derribo encontró algo en el PCB del iPhone 6 estos hechos por Rohm, su papel en el teléfono no se menciona allí, pero afirma ser "el condensador más caro del iPhone 6".

También tenga en cuenta esta historia por un tapón de tántalo en un módulo GSM de Arduino que se incendia. Por supuesto, la selección de piezas para un escudo de Arduino se hace probablemente con estándares mucho más bajos que los de Apple...

No tengo totalmente claro lo que quieres decir con "descartar específicamente las aplicaciones de electrónica de potencia", pero en caso de que otros estén interesados en esto, algunos también fueron encontrados en un desmontaje de un cargador de iPhone .

Answer 3

Mi decisión de usar condensadores de cerámica o tántalo en la mayoría de los casos se basa en el costo. Cuando necesito capacitancias más grandes que 10uF, los capacitores de cerámica son caros y los capacitadores de tántalo son una buena opción.