Танталовые конденсаторы, ЗАЧЕМ?, Почему мы применяем танталовые конденсаторы. Опции

[iliusmaster]

Уважаемые коллеги. Прочитал форум и увидел, что достаточно много проблем возникает при применении танталовых конденсаторов. Потому вопросы:
1. Почему вы используете танталовые конденсаторы?"
- Привычка? (Учили шунтировать питание тантал+ керамика).
- Провели измерения подавления пульсаций с импульсной нагрузкой и поняли, что без танталового конденсатора никак не справиться?
2. Алюминиевые конденсаторы почему не применяете?
-Надежность? (Тут у меня есть вопросы.... Выпаял из старинной схемки конденсатор зелененький, герметичный, военный, годков 50 ему 470мкФ заявленной емкости. Я из любопытства промерил.... Емкость + 10% к номиналу, еср 0,12Ом на 120Гц что как по мне - очень не плохо).
3. Керамика больших номиналов почему не применяете, она же уже доступна? Или вопрос цены.

[krux]

В силу специфики работы с ПЛИС с большой емкостью вентилей, мне нужно делать DC/DC преобразователи 12 вольт -> 0,9...1,05 вольт на 25....35 Ампер.
в качестве контроллера для обеспечения точности регулирования, обеспечения заданного уровня пульсаций, и отсутствия отечественной альтернативы использую LTC3709 2-phase step-down.
для возможности проверить приведу некоторые данные.
рабочая частота 304 кГц, 2 фазы.
дроссели - два IHLP4040 по 0,36 uH
транзисторы - RJK0329 Renesas верхние
- RJK0305 Renesas нижние
для обеспечения уровня пульсаций менее 20 милливольт, а также максимального выброса напряжения не более 100 mV при броске тока в 15А для корректной работы ПЛИС требуется по моим расчетам обеспечить общее ESR конденсаторов на уровне 3 mOhm, или менее, и емкостью 1200 мкФ или чуть более,
я ставлю здесь четыре T520V337M004ATE009 Kemet + керамику 4х 10 uF 25V Murata. Со стороны источника.

сможете предложить какие-либо ваши варианты с алюминием и керамикой?
да вообще ничего.
не может быть у алюминия сколько-нибудь вменяемого ESR на частоте 300 кГц.

и я не верю в то, что алюминий сможет обеспечить пульсации менее 150 милливольт в данном применении.

[iliusmaster]

для обеспечения уровня пульсаций менее 20 милливольт, а также максимального выброса напряжения не более 100 mV при броске тока в 15А для корректной работы ПЛИС требуется по моим расчетам обеспечить общее ESR конденсаторов на уровне 3 mOhm, или менее, и емкостью 1200 мкФ или чуть более,
я ставлю здесь четыре T520V337M004ATE009 Kemet + керамику 4х 10 uF 25V Murata. Со стороны источника.
сможете предложить какие-либо ваши варианты с алюминием и керамикой?
да вообще ничего.
не может быть у алюминия сколько-нибудь вменяемого ESR на частоте 300 кГц.
и я не верю в то, что алюминий сможет обеспечить пульсации менее 150 милливольт в данном применении.

Для эксперимента, при столь малых напряжениях попробовать можно керамику GRM32EC80G227ME05L в корпусе 1210 с такими параметрами 220мкФ*4В(DC) 6мОм (100КГц) 1мОм(300КГц); Ток 7 А при нагреве + 30 град к окружающей среде.
или "АЛЮМИНИЕВЫЙ" полимерный ECASD90G337M008K00. Характеристики как у вашего тантала....
Уверен, результат вас удивит.

Как говорят "профессионалы" выше - тема ни о чем.
Я не согласен, потому что обсуждать как раз надо именно такие темы пограничные, на наших глазах меняется элементная база, в последние 15 лет появились полимерные "алюминиевые" электролитические конденсаторы с ЕСР и токами утечки как и у танталов. + керамика на 220 - 330 мкФ в корпусах 1210.
И вот тут нужно определять применимость этих решений. Про опыт применения современных связок "алюминиевых" конденсаторов + керамика в замену "тантала" я и спрашиваю. Я не профессионал и не так часто разрабатываю устройства, в которых бы применял тантал, в последнее время вообще от тантала отказался. Потому мне интересно мнение профессионалов, которые возможно уже обкатали разные решения и натыкались на грабли, а может все прошло блестяще и они также отказались от тантала.

[prig]

...
Я не согласен, потому что обсуждать как раз надо именно такие темы пограничные, на наших глазах меняется элементная база, в последние 15 лет появились полимерные "алюминиевые" электролитические конденсаторы с ЕСР и токами утечки как и у танталов. + керамика на 220 - 330 мкФ в корпусах 1210.
...

Ну Вы прям глаза открыли. "А пацаны-то и не знали" (с), что элементная база всё время меняется.
Тема ни о чём хотя бы потому, что и тантал нынче совсем не тот, и люминий люминию рознь.
Поставь вопрос по-другому, более конкретно что-ли, и было бы что обсуждать.

... Когда нижнее плечо шунтировалось керамикой, ОУ "перекашивало" по включению из-за переходных процессов в паразитных тиристорных структур во входных цепях ОУ. Как только заменил керамику 10 мкФ на аналогичный тантал - эффект исчез.
...

Честно говоря, не слишком понятно, как оно при переходных процессах на включении могло сыграть.

Не говоря уже о том, что с переходными процессами на включении в принципе бывает разбраться трудно.
Т.е., такой подход при решении подобных проблем м.б. чреват. Учесть разброс параметров, дрейф и т.п. крайне проблематично.
Тем более, в вашем случае очень сильно попахивает чувствительностью к ESR, проще и надёжней добавить к керамике последовательный резистор.

...

Здесь было бы интересно, как это решение поведёт себя не на +30^оС, а на и -40-60^оС. Я думаю, что просядет весьма серьёзно.
...

Дык, вроде как не более чем температурный уход ёмкости для конкретного типа.
Паразитная индуктивность сильно меняться не должна, да и потерям не с чего. Хотя, проверить этот момент стоит.

Большие ёмкости вполне доступны для X5R и X5S, а это 15 и 22% соответственно для -55...85Ц.
С X7R всё несколько хуже. Но производители исправляются потихоньку.
П.С. И да, предложенный iliusmaster-ом вариант X6S 20% –55 to 105°C тоже очень даже, всяко лучше "пятерок".

[VCO]

Честно говоря, не слишком понятно, как оно при переходных процессах на включении могло сыграть.

Не говоря уже о том, что с переходными процессами на включении в принципе бывает разбраться трудно.
Т.е., такой подход при решении подобных проблем м.б. чреват. Учесть разброс параметров, дрейф и т.п. крайне проблематично.

Да, Вы правы, полного понимания не было, как и во многих иных случаях:
- когда ставил параллельно керамике в питании ОУ большой тантал и убирал огромные шумы
- когда добавлял танталы в питание ГУНа и давил шумы синтезатора
- когда менял керамику на тантал в обвязке малошумящего LDO и снижал шумы.
- и т.д.
Тогда "больших и хороших" керамик не было, да и хорошие в моём случае - NP0 или лучше

А в общем с ТС я согласен. Сам от них постепенно избавляюсь в новых разработказ.
Но по-умному: чтобы можно было откатить обратно, к танталам. Практика - критерий истины

[prig]

Да, Вы правы, полного понимания не было, как и во многих иных случаях:
- когда ставил параллельно керамике в питании ОУ большой тантал и убирал огромные шумы
- когда добавлял танталы в питание ГУНа и давил шумы синтезатора
- когда менял керамику на тантал в обвязке малошумящего LDO и снижал шумы.
- и т.д.
Тогда "больших и хороших" керамик не было, да и хорошие в моём случае - NP0 или лучше

А в общем с ТС я согласен. Сам от них постепенно избавляюсь в новых разработказ.
Но по-умному: чтобы можно было откатить обратно, к танталам. Практика - критерий истины

В том, что практика - критерий истины, я тоже с Вами соглашусь.
100% гарантии даёт только Господь, а всё остальное - это только опыт разработчика.

Примеры ваши весьма убедительны.
Я так понимаю, они относятся к зачистке питания в широкой полосе.
Это реально интересно, есть над чем подумать при случае.

Ну а "тантал" - это один из огромного множества прочей дребедени, не более.
Я их в принципе недолюбливаю, особливо из-за гнусных дирэйтов, и стараюсь без нужды не ставить.
Но и решений, где они более чем уместны, тоже хватает. Ставили и будем ставить.
Перебирать все случаи особого смысла нет. Тем более, "тантал" - понятие сильно растяжимое.

А вот частные случаи из серии тонких материй, преимущественно связанных с шумами, действительно могут быть интересны.
Спасибо за хорошую подборку как раз такого типа. Ещё раз повторюсь, примеры весьма убедительны.