MLCC como tapas de filtro SMPS

Sí, es posible reemplazar todas las tapas electrolíticas con MLCC. Hay algunas cosas que tendrás que considerar en tu diseño, pero es posible. Y sí, la vida útil aumentará considerablemente en la mayoría de los casos, pero incluso con tapas electrolíticas es posible construir fuentes de alimentación de modo de conmutación muy confiables.

Si bien es cierto que MLCC ofrece una solución más confiable para filtrar la salida, la mayoría de los diseños de productos se basan en el costo y el espacio.

Los MLCC son mucho más caros por capacidad que las tapas electrolíticas. No he encontrado un MLCC de 47µF / 450V, pero una búsqueda en Digikey apareció con algunos puntos:

47µF / 25V MLCC - 0.28 $ @ 100k

Aluminio de 47µF / 25V - 0.05 $ @ 100k

Por lo tanto, la tapa electrolítica de aluminio es solo una sexta parte del costo del MLCC. Y estos son requisitos bastante bajos, se pone muy peor por una mayor capacidad y mayores voltajes.

Otro punto que debe señalarse es que si realmente necesita 47µF a 25V, no puede usar un MLCC que se comercializa con un límite de 47µF / 25V, ya que la capacitancia de (algunos) dieléctricos utilizados para los MLCC es extremadamente volátil. dependiente. Echemos un vistazo a uno de esos hojas de datos para MLCCs (página 54). Como puede ver, la capacitancia a la tensión nominal es solo la mitad de lo que se anuncia. Básicamente, necesita dos MLCC de 47 µF / 25 V para 47 µF a 25 V, lo que duplica los costos de los MLCC.

Otro punto que podría ir mal con los MLCC es el efecto piezoeléctrico, pueden actuar como micrófonos o sensores de vibración y emitir ruido adicional en su sistema. O incluso emitir algún sonido si la frecuencia de rizado está en el lugar correcto.

Editar

Si apunta a fuentes de alimentación realmente duraderas, aumentará los márgenes de seguridad en cada componente, por lo que hará que sus condensadores sean más grandes y adecuados para un voltaje más alto y, lo que es más importante, para temperaturas más altas. Si lo combina con una buena gestión térmica, puede recorrer un largo camino incluso con tapas electrolíticas.

Sin embargo, según mi experiencia, las personas en la industria tienden a no comprar una cosa realmente costosa que se anuncia que dure para siempre, sino más bien como una solución redundante. Así que comprarán dos sensores normales, dos fuentes de alimentación normales y si una falla, la reemplazarán. En la mayoría de los casos es mucho más rentable hacerlo. Además, siempre surge la pregunta: ¿Cuánto puede confiar en el fabricante para que realmente haga un producto de "dura para siempre"?

Al final, solo hay una demanda muy baja de fuentes de alimentación de modo de conmutación súper caras y súper confiables, por lo que nunca las verá. Estoy seguro de que están en algún lugar.

Es a menudo posible sustituir los capacitores MLCC en lugar de las tapas electrolíticas, pero prefiero reemplazar los capacitores viejos con piezas de alta calidad.

Me encantan los condensadores de bajo ESR de Sanyo: comenzamos a utilizar su familia "Os-Con" pero desde entonces hemos migrado a las partes AX y GX.

Sanyo publica hojas de datos detalladas que me permitieron elegir los mejores dispositivos para mis aplicaciones. Un factor muy importante para mí es que muchas de sus piezas tienen una capacidad nominal de funcionamiento de hasta -55 ° C; la mayoría de las tapas electrolíticas dejan de funcionar a -20 ° C o más.

Si do decide reemplazar algunas de las tapas electrolíticas con cerámicas, asegúrese de revisar la hoja de datos de la pieza exacta para los efectos dependientes del voltaje. Muchos capacitores cerámicos muestran una pérdida significativa de capacitancia a medida que aumenta el voltaje aplicado. También tenga en cuenta que este efecto es específico de la parte CADA que puede ver, usted puede NO sustituir a una parte diferente / menos costosa sin asegurarse de que va a funcionar para usted bajo todas sus condiciones operativas.

Una nota final: muchos condensadores de cerámica (grandes y pequeños) pueden exhibir efectos piezoeléctricos: pueden actuar como un micrófono y un altavoz. Los condensadores de cerámica en circuitos analógicos sensibles pueden causarle todo tipo de problemas desagradables: la sensibilidad al ruido acústico o la vibración es solo uno.

Los MLCC a menudo se prefieren en los diseños de SPMS en el punto de carga por varias razones, p. ej. i) se pueden distribuir alrededor del tablero, bajo ICs; ii) han mejorado la fiabilidad en comparación con los electrolíticos; ii) estabilidad dieléctrica mejorada, por ejemplo, X5R. Pero su capacidad por unidad de área cuenta en su contra y su costo.

Es importante destacar que la estabilidad del bucle de la fuente de alimentación del modo de conmutación a menudo depende del conductor de fase introducido por el cero ESR de los condensadores electrolíticos. Por lo tanto, cambiarlos hacia fuera haría que el bucle sea inestable en muchos casos o, si no lo es, por lo menos significativamente diferente de la dinámica del bucle diseñado.

Así que en resumen; No, normalmente no está bien simplemente intercambiar electrolíticos por MLCC en diseños SMPS.