Componentes básicos - Capacitores
Conversión de unidades
Selección de capacitores
- Valor de voltaje nominal: Para un uso seguro, seleccione un capacitor de 10V para una tensión de 3.3V, de 10V para una tensión de 5V, de 25V para una tensión de 12V, de 50V para una tensión de 24V, y de 100V para una tensión de 48V.
Clasificación de materiales de capacitores
| Aluminio Electrolítico | Tantalio | Cerámico | |
|---|---|---|---|
| Capacitancia | 0.1uF-3F | 0.1uF-1000uF | 0.5pF-100uF |
| Polaridad | Sí | Sí | No |
| Voltaje Soportado | 5V-500V | 2V-50V | 2V-1000V |
| ESR | Decenas de mili-ohmios -2.5 ohmios （100KHZ/25℃） | Decenas de mili-ohmios-a cientos de mili-ohmios（100KHZ/25℃） | Pocos mili-ohmios-a cientos de mili-ohmios（100KHZ/25℃） |
| ESL | No más de 100nH | Alrededor de 2nH | 1-2nH |
| Rango de Frecuencia de Trabajo | Filtrado de baja frecuencia, menos de 600KHz | Filtrado de frecuencia media-baja, desde cientos de KHZ hasta varios MHz | Filtrado de alta frecuencia, desde varios MHz hasta varios GHz |
| Puntos Débiles | Rango de temperatura estrecho, el electrolito se puede evaporar, generación de calor debido a corriente de rizado | Debe ser utilizado con una capacidad reducida, de lo contrario puede explotar | Soldadura susceptible a fallos debido a impacto de temperatura, capacidad de flexión deficiente, grandes diferencias en las características de temperatura de diferentes materiales |
| Recomendación | Para almacenamiento de energía, entorno por debajo de 75℃, no se recomienda para fuentes de alimentación de conmutación de alta frecuencia | Seleccionar voltaje soportado al doble; No se recomienda el filtrado de voltaje continuo por encima de 15V, especialmente en casos de cambios rápidos de la fuente de alimentación, el fallo por sobretensión es significativo | No coloque el cableado en zonas de estrés, evite áreas de alta temperatura. |
Usos de los capacitores
Filtrado
Eliminar ruido no deseado. Los capacitores grandes filtran las frecuencias bajas, mientras que los capacitores pequeños filtran las frecuencias altas.
Desacoplo / Bypass
En pocas palabras, el bypass se coloca cerca de la fuente de alimentación, mientras que el desacoplo se coloca cerca del chip.
La función de los capacitores de desacoplo / bypass es derivar el ruido de alta frecuencia del sistema a GND. Por lo general, se conecta en paralelo un capacitor de baja capacidad (típicamente 0.1uF) entre el pin de alimentación y GND para filtrar el ruido de alta frecuencia y mantener una tensión estable y limpia.
La diferencia entre el desacoplo y el bypass es que el capacitor de desacoplo se utiliza para filtrar la interferencia en la señal de salida (por ejemplo, el pin de salida del regulador de voltaje), mientras que el capacitor de bypass se utiliza para filtrar la interferencia en la señal de entrada (por ejemplo, el pin de alimentación del microcontrolador). El capacitor de desacoplo suele ser de mayor capacidad (10uF o más), mientras que el capacitor de bypass se selecciona según la frecuencia de resonancia (0.1/0.01uF).
Sintonización
El capacitor de sintonización se utiliza para ajustar la frecuencia de un circuito oscilador para que esté en resonancia con otro circuito que ya está oscilando.
Acoplamiento
El capacitor de acoplamiento se utiliza para bloquear el paso de corriente continua y permitir el paso de corriente alterna. Forma un filtro con la carga que está conectada después del capacitor, eliminando las señales de baja frecuencia y manteniendo las señales de alta frecuencia, creando un filtro pasa-altos.
El capacitor de acoplamiento se utiliza para conectar dos circuitos, permitiendo que la señal alterna se cargue y descargue a través del capacitor y se transmita al siguiente nivel del circuito.
Almacenamiento de energía
El capacitor de almacenamiento de energía se utiliza para recolectar carga y almacenarla para su uso posterior.
Consideraciones al seleccionar capacitores
Tenga en cuenta el valor de voltaje nominal y no invierta los capacitores polarizados.
Referencias y agradecimientos
- "100,000 Whys of Hardware - Passive Components"
- 360° Explanation of Bypass Capacitors: True Understanding and Practical Use in Real Engineering!
- Power Master Class Series (2) | Things You Don't Know About Resistors and Capacitors
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