Tụ gốm (MLCC) so với Tantalum

Từ quan điểm của một nhà thiết kế điện tử, nhưng cũng tính đến giá cả / chi phí và các cân nhắc xã hội (xem liên kết đạo đức và khai thác Coltan bên dưới), tôi có xu hướng tránh các tụ điện Tantalum trong nhiều trường hợp, trong khi ưu tiên Tụ gốm nhiều lớp (MLCCs) .

Câu hỏi của tôi, thẳng thừng tuyên bố là: Trong trường hợp cụ thể nào tôi nên cẩn thận và tiếp tục sử dụng tụ điện tantali? Tất cả các loại câu trả lời và phương pháp kỹ thuật cho vấn đề này sẽ rất hữu ích với tôi (và chắc chắn cho các nhà thiết kế khác).

Một số khía cạnh cụ thể để xem xét:

• Sê-ri mạch tương đương.
• Microphonics. Làm thế nào xấu là MLCC thực sự là về mặt này?
• Phụ thuộc điện dung với điện áp và nhiệt độ.
• Chế độ quá áp và thất bại.
• Tuổi thọ và độ tin cậy.

Bối cảnh bổ sung:

• Tôi đặc biệt đề cập đến Surface Mount Technology (SMT), giả sử hơn 90% tất cả các tụ điện điện phân tantalum được sản xuất theo phong cách SMD.
• Tôi đang tập trung ở đây vào các sản phẩm điện tử tiêu dùng có khối lượng lớn, loại bỏ các ứng dụng điện tử công suất cao đặc biệt , nơi các cân nhắc khác có thể được áp dụng. Tôi không loại trừ các mạch chuyển đổi / quản lý năng lượng, trong đó các cân nhắc ở trên là chìa khóa cho các tụ điện.
• Bạn có thể đọc thêm về tác động xã hội của Coltan tại Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Coltan_mining_and_ethics

Có rất nhiều ghi chú ứng dụng về điều này. Google cho "Tantalum vs tụ gốm".

Tụ gốm là tốt nhất cho ESR & ESL của nó. Vì vậy, họ có thể xử lý các dòng gợn khổng lồ ở mức tăng nhiệt độ ít hơn trong các nguồn cung cấp năng lượng. Tương tự, chúng không làm ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu trong các hệ thống tốc độ cao (tụ ghép AC). Nhưng đặc điểm DC Bias của họ là kém. Giống như 47uF X5R 6.3V là ~ 23uF @ 3.3V. ESR & ESL thấp này có thể xấu trong một số trường hợp. Ví dụ, một số bộ chuyển đổi Buck yêu cầu đủ gợn ở đầu ra để ổn định. Và ESL thấp hơn sẽ phản ứng với dung lượng cáp để tạo ra các dao động không cần thiết.

Tantalum tụ được biết đến với hiệu suất thể tích và chi phí rẻ, nhưng chúng dễ bị hỏng do dòng điện tăng. Có những lựa chọn thay thế như POSCAP (tụ điện polymer).

Tôi có thể thêm: Tants không thích các ứng dụng có dòng đầu ra bật cao có thể xuất ra đầu ra của bộ điều chỉnh Có (đầu vào bị giới hạn) Đầu vào cho bộ điều chỉnh không (dòng có lẽ không giới hạn). Điều này có thể được giảm thiểu một phần bằng cách giảm điện áp càng nhiều càng tốt, ví dụ sử dụng điện áp 35v trong ứng dụng 10 volt.

Quyết định của tôi sử dụng tụ gốm hoặc tantalum trong hầu hết các trường hợp là dựa trên chi phí. Khi tôi cần điện dung lớn hơn 10uF, tụ gốm là đắt tiền và tụ điện tantali là một lựa chọn tốt.

Nơi duy nhất tôi thấy họ [cá nhân] trong một sản phẩm đại chúng trong thế kỷ này là ở VCO [dành cho mạng không dây] của điện thoại không dây Uniden.

Vì bạn khiến tôi tò mò về điều này, tôi đã thực hiện một chút về việc (cho tantalum và VCO) và tìm thấy MAX2572EVKIT không cổ xưa khủng khiếp (2004) và có một số mũ tantalum trong BOM của nó. Đây là một VCO GSM. Cũng tìm thấy một sự cố xé nát một chiếc điện thoại GSM [trông khá cổ xưa] và họ đã tìm thấy những chiếc mũ tantalum trong đó, nhưng không nói trong hệ thống con nào.

Cũng tìm thấy một số trong bảng dữ liệu của HMC836LP6CE ; đây không phải là ngày rõ ràng, nhưng số sửa đổi trông giống như năm 2011 hoặc 2012. Đây là 4G PLL / VCO nên không thể cổ xưa đến mức khó tin. Một giọt nước mắt khác tìm thấy một số trên PCB của iPhone 6 ; những cái này được tạo bởi Rohm, vai trò của chúng trong điện thoại không được nêu ở đó, nhưng được cho là "tụ điện đắt nhất trong iPhone 6".

Cũng lưu ý câu chuyện này cho một nắp tantalum trên một mô-đun Arduino GSM bắt lửa. Tất nhiên, việc lựa chọn các bộ phận cho khiên Arduino có thể được thực hiện ở tiêu chuẩn thấp hơn nhiều so với ...

Nó không hoàn toàn rõ ràng với tôi những gì bạn có nghĩa là bằng cách "loại bỏ các ứng dụng đặc biệt thiết bị điện tử công suất", nhưng trong trường hợp người khác đang quan tâm đến việc này, một số cũng đã được tìm thấy trong một teardown của một bộ sạc iPhone .