가속도계 벌크 바이 패스를위한 탄탈륨 커패시터로 알루미늄 커패시터 교체

현재 ST의 AIS3624DQ 가속도계가 포함 된 설계를 진행하고 있습니다. 에서 데이터 시트 , 그것은 (4 장, 17 페이지) 말한다 :

"전원 공급 장치 디커플링 커패시터 (100nF 세라믹, 10μF 알루미늄)는 장치의 핀 14에 최대한 가깝게 배치해야합니다 (공통 설계 실습)."

대신 큰 크기로 인해 10μF 알루미늄을 탄탈륨 커패시터로 교체 할 수 있습니까?

당신은 할 수 탄탈과 알루미늄 전해을 대체하지만, 어느 쪽도 사용하지 않는 것이 더 나은 선택입니다.

오늘날 세라믹은 10 볼트 범위에서 10µF를 쉽게 덮을 수 있습니다. 전해 또는 탄탈을 사용하는 것은 의미가 없습니다. 더 큰 값을 위해 세라믹을 사용하는 경우 별도의 100nF (어쨌든 1980 년대) 커패시터가 필요하지 않습니다.

여기서 무슨 일이 일어나고 있고 데이터 시트가 무엇을 말하려고하는지 생각해보십시오. 이 장치는 전원 공급 장치 노이즈에 매우 민감하다는 것으로 유명합니다. 실제로 비슷한 부분이 증폭 되는 것을 보았습니다.전원 공급 장치에서 출력으로 전력 리플. 따라서 데이터 시트는 전원 라인에 장치의 "대용량"의 정전 용량을 넣기를 원합니다. 바로 여기에서 10µF가 시작되었습니다. 이 데이터 시트가 쓰여지거나 데이터를 작성한 사람이 개발에 대한 관심을 잃었을 때 10µF는 고주파에서 우수한 커패시터 기술에 대한 부당한 요청이었습니다. 따라서 이들은 10µF "벌크"커패시턴스에 대한 전해를 제안하지만 그 위에 100nF 세라믹을 배치해야합니다. 이 세라믹은 정전 용량이 100 배 적다는 사실에도 불구하고 전해보다 고주파에서 임피던스가 더 낮습니다.

지난 15-20 년 동안에도 100nF는 부담없이 1 µF 일 수있었습니다. 100 nF의 공통 가치는 고대의 스루 홀 시대에서 비롯됩니다. 그것은 여전히 ​​디지털 칩에 필요한 고주파수에서 커패시터처럼 작동하는 가장 큰 크기의 저렴한 세라믹 커패시터였습니다. 1970 년대의 컴퓨터 보드를 보면 모든 디지털 IC 옆에 100nF 디스크 커패시터가 나타납니다.

불행히도, 고주파 바이 패스에 100nF를 사용하는 것은 그 자체로 전설이되었습니다. 그러나 오늘날의 1µF 다층 세라믹 커패시터는 저렴하고 실제로 Pleistocene의 기존 리드 100nF 캡보다 더 나은 특성을 가지고 있습니다. 세라믹 캡 제품군의 임피던스 대 주파수 그래프를 살펴보면 1μF가 100nF에 비해 거의 모든 임피던스가 낮다는 것을 알 수 있습니다. 100 nF의 공진점 근처에서 1 µF보다 낮은 임피던스를 갖는 작은 딥 (dip)이있을 수 있지만 그 크기는 작고 관련성이 없습니다.

따라서 귀하의 질문에 대한 답변은 단일 10 µF 세라믹을 사용하는 것입니다. 사용중인 전원 전압에서 여전히 사용하는 것이 실제로 10 µF 이상인지 확인하십시오. 일부 유형의 세라믹은인가 된 전압에 따라 커패시턴스가 낮아집니다. 실제로 오늘날에는 15 또는 20 µF 세라믹을 사용할 수 있으며 데이터 시트에서 권장하는 100 nF 세라믹 및 10 µF 전해액에 비해 보드 전체에서 더 나은 특성을 갖습니다.

Olin Lathrop의 답변과 달리 세라믹 커패시터는 모든 보드 수준 바이 패스 문제에 대한 솔루션 이 아닙니다 . 세라믹 커패시터 만 선택하면 설계 성능이 저하 될 수 있습니다.

특정 세라믹 유전체 포 뮬레이션에 대한 중요한 사실은 압전 거동을 나타내는 것입니다. 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 전기 에너지에서 변환 할 수 있습니다. 가속도계의 경우,이 마이크로 포닉 동작은 100Hz의 진동을 장치의 전원 공급 장치에 결합 할 수 있습니다. 이 진동은 가속도계가 측정하는 것이기 때문에 원하는 주파수 대역에 정확하게 있습니다. 즉, 디지털로 필터링 할 수 없습니다.

세라믹 커패시터는 또한 DC 바이어스를 적용하면 정전 용량의 특성 손실이 있습니다. 예를 들어 Murata GRM188R61A106KAAL # 장치 의 정전 용량 대 DC 바이어스 곡선 은 다음과 같습니다.

대화식 차트에서 일반적인 3.3V 작동 입력에서이 특정 커패시터는 유효 커패시턴스가 5.337uF이며 정격 DC 바이어스의 절반 미만에서 정격 커패시턴스의 거의 50 %가 손실됩니다. 이 애플리케이션 의 벌크 커패시턴스 에는 특정 값이 필요하지 않지만 최소 커패시턴스 요구 사항이있는 애플리케이션의 경우 "곤충"이 될 수 있습니다.

또한, 알루미늄 전해 및 탄탈륨 커패시터의 ESR이 유리할 수있다 . 커패시터가 손실되기 때문에 발진을 완화시키고 과도 피크를 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다. Linear Technology에는 핫 플러그 ​​전원 공급 장치 입력에 세라믹 커패시터 만 사용하는 위험을 설명 하는 애플리케이션 노트가 있습니다. 또한 이 TI 애플리케이션 노트에 설명 된대로 일부 전원 공급 장치에는 출력 바이 패스 커패시턴스 ESR 요구 사항 이 있습니다. 매우 낮은 ESR 세라믹 커패시터를 사용하려면 실제로 커패시터와 직렬로 10 밀리 밀리 옴 저항을 설치하여 낮은 ESR을 물리 칠 필요가 있습니다.

알루미늄 커패시터는 벌크 바이 패스 장치 인 것으로 보입니다 .

탄탈은 일반적으로 알루미늄 장치보다 낮은 ESR을 갖지만, 세라믹 장치가 어쨌든 낮은 ESR이기 때문에 여기서 중요하지 않아야합니다.

따라서 알루미늄 전해액 대신 탄탈륨 장치를 사용하는 것이 좋습니다.

2Vcc 이상의 정격 장치를 사용해야합니다.

이미 좋은 답변이 있지만 (MLCC를 사용하십시오) 고주파 디커플링을 위해서는 공급 전압과 접지의 레이어가 밀접하게 결합되어 있어야합니다 (즉, 코어가 없음). 겹치는 영역을 최대한 편리하게 만들고 여러 개의 비아를 IC 공급 / 접지 핀에 최대한 가깝게 배치하십시오. 이것이 실제로 고주파 디커플링을 얻는 가장 좋은 방법입니다. 그런 다음 MLCC 커패시터를 가능한 한 비아에 가깝게 배치하십시오. 여러 커패시터 값을 피하고 하나가 충분하지 않은 경우 동일한 여러 커패시터를 사용하십시오. 예를 들어 10n, 100n, 1u를 병렬로 사용하는 위험은 공진 임피던스 피크입니다.

이것은 디커플링을위한 가장 낮은 총 임피던스를 제공합니다.

또한 디지털 IC에는 페라이트 비드를 사용하지 않아야하지만 이는 위의 내용에 내포되어 있습니다.