Cálculo del tiempo de espera con MLCC de alta capacidad

Creo que el tiempo de espera para el MLCC se puede calcular numéricamente como en el siguiente ejemplo. La carga total en un capacitor lineal Q es C veces V, pero MLCC no es un capacitor lineal y, por lo tanto, Q = f (V) (alguna función que asumiremos ahora).

En el tiempo 0, sea V = 5V. A esta tensión Q0 = f (5) = 240 uC.

Después de un pequeño paso de tiempo desconocido, el voltaje bajó a 4.9 V. La carga en el capacitor ahora es Q1 = f (4.9) = 237.65 uC. (por ejemplo).

Suponiendo un sumidero de corriente constante I de 10 mA y recordando que I · (tiempo delta) = delta Q. Podemos calcular el tiempo delta = (240-237.65 uC) / (10 mA) = 0.235 ms. El primer paso de tiempo tomó 0.235 ms.

Después del siguiente paso de tiempo, el voltaje bajó a 4.8 V. La nueva carga será Q2 = f (4.8) = 235.2 uC. Este paso de tiempo es entonces (237.65-235.2) / 10 mA = 0.245 ms.

Si esto continúa hasta que el voltaje llegue al voltaje mínimo permitido para su circuito, solo necesita agregar todos los pasos de tiempo para obtener el tiempo de espera.

Elegí pasos de voltaje de 0.1 V, pero se pueden elegir valores más pequeños o más grandes para obtener más o menos precisión en el resultado final. El problema sigue siendo encontrar la función f (V).

Los valores de capacitancia del gráfico "Capacitancia vs DC Bias" en la hoja de datos indican la relación entre Delta_Q y Delta_V en cada voltaje de polarización de DC; es decir, da la capacitancia vista por una pequeña señal.

Creo que se podría obtener una buena aproximación de f (V) haciendo Integral (de 0 a V, de C (V ') · dV'). Donde se lee C (V ') del gráfico "Capacitancia vs DC Bias".

Finalmente, hay una pregunta frecuente de Murata enlace ... donde Se explica la física detrás del cambio de capacitancia:

  

Sin un voltaje de CC, la polarización espontánea puede ocurrir libremente. Sin embargo, cuando se aplica externamente un voltaje de CC, la polarización espontánea se vincula a la dirección del campo eléctrico en el dieléctrico y se inhibe la inversión independiente de la polarización espontánea. Como resultado, la capacitancia se vuelve más baja que antes de aplicar el sesgo.

Esta explicación también se aplicaría a la disminución de los voltajes de CC. Si el voltaje de CC disminuye lentamente (durante la descarga del condensador), la polarización no se vinculará a una dirección en particular y luego la capacitancia aumentará.

El cálculo del tiempo de retención, utilizando este método, se puede hacer con bastante facilidad con Excel. Adjunto una hoja de trabajo con datos reales de la hoja de datos para un capacitor MLCC de 47 uF dado y los cálculos necesarios: Comparación del tiempo de espera entre 47 uF de condensador MLCC y 40 uF lineal

Es posible que mi comentario no sea relevante para su problema específico, pero puede ser de alguna utilidad.

Realicé algunos trabajos sobre el tamaño del condensador de retención dentro de las fuentes de alimentación. Con mi solución, la energía almacenada en el condensador de retención se ve reforzada por un convertidor dc-dc incremental, que brinda mayores tiempos de retención y sobrecarga de energía. de lo contrario no sería posible.

E = C * V ^ 2, por lo tanto, cuanto más voltios mejor. Hay algunas notas técnicas y simulaciones de LTspice en el documento.

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