MLCC – Kann ich Hochspannungskappen für Szenarien mit sehr niedriger Spannung verwenden?

Es besteht keine Gefahr, einen Kondensator zu verwenden, der für eine viel höhere Spannung als erforderlich ausgelegt ist, und es gibt auch keinen Leistungsverlust. Ganz im Gegenteil.

Wenn Sie eine DC-Vorspannung über den Kondensatoren haben (z. B. Entkopplung), möchten Sie, dass die Nennspannung viel höher ist als Ihre DC-Vorspannung, andernfalls müssen Sie einen Kondensator mit einer höheren Kapazität als erforderlich wählen. Dies liegt daran, dass die Kapazität von MLCCs erheblich abfällt, wenn Sie eine DC-Vorspannung anlegen.

Die meisten MLCCs erreichen bei ihrer Nennspannung nicht annähernd ihre Nennkapazität. Bei einem X5R-Dielektrikum ist die Kapazität normalerweise bereits weit unter die Hälfte des Nennwerts gefallen, wenn Sie die Hälfte der Nennspannung erreichen. X7R-Dielektrika schneiden etwas besser ab - Sie können erwarten, dass Sie immer noch 70 % der Nennkapazität behalten, wenn Sie die Hälfte der Nennspannung erreichen, aber selbst diese fallen ab.

Die meisten Hersteller liefern diese Daten nicht, aber einige, darunter TDK und Murata, liefern diese Testergebnisse, und Sie können ziemlich genau erwarten, dass die gleichen Trends auch für andere Hersteller gelten, da die Technologie praktisch gleich ist.

Als einfaches Beispiel ist dies ein Standard-10-uF-10-V-X7R-MLCC in einem 0805-Gehäuse. Bei einer Nennvorspannung von 10 V DC beträgt die tatsächliche Kapazität nur 4 uF. Mit einer Vorspannung von 5 V schneidet es etwas besser ab und erreicht 7,5 uF. Tatsächlich müssen Sie bei weniger als 2 V Vorspannung (1/5 der Nennspannung) liegen, um tatsächlich die Nennkapazität von 10 uF zu erreichen. Dies ist in der folgenden Grafik dargestellt.

Aus diesem Grund möchten Sie normalerweise, dass die Nennspannung für X7R > 2x die erforderliche DC-Spannung beträgt. Für X5R möchten Sie wahrscheinlich > das 4-fache der erforderlichen Gleichspannung sein. Je höher desto besser.

Der einzige Nachteil bei einer größeren Bewertung ist, dass die Größe normalerweise größer sein muss. Bei niedrigen Kapazitätswerten (unter 100 nF) ist dies jedoch kein allzu großes Problem, und Sie können leicht hohe Nennspannungen in kleinen Gehäusen finden. Bei sehr niedrigen Kapazitäten (unter 1 nF) wäre es wahrscheinlich ohnehin schwierig, eine mit einer niedrigen Nennspannung zu finden.

Es würde mich zu Tode überraschen, wenn Sie Kondensatoren mit niedrigem Wert finden könnten, die nur für Niederspannung ausgelegt sind. Typische SMD-Keramikkondensatoren haben eine Nennspannung von etwa 50 V.

Hochwertige Keramikkondensatoren sind häufiger mit niedrigerer Nennspannung erhältlich, aber das liegt daran, dass sie spannungsempfindlich sind – ein bestimmtes Teil kann möglicherweise bei einer höheren Spannung betrieben werden, erreicht jedoch nicht die angegebene Kapazität über der Nennspannung.

Größere Teile haben eine höhere Induktivität und sind daher für hohe Frequenzen nicht so gut wie kleinere Teile.

Bei einer kurzen Überprüfung sehe ich, dass sogar kleine wertvolle Teile (12pF) in der Größe 1206 verfügbar sind.

Sie können die größeren Teile verwenden, aber wenn Sie in hochfrequente Sachen kommen oder Sachen, bei denen die Eigenresonanzfrequenz des Teils eine Rolle spielt, müssen Sie besonders vorsichtig sein, wenn Sie bei den größeren Teilen bleiben.

Für Entkopplungsanwendungen bei typischem Hobbymaterial sollte es keine Rolle spielen.