安全に使用できる最低のコンデンサ電圧定格は何ですか？

100mbpsイーサネットphyの3.3v電源のバルクデカップリングとして、いくつかのCase Rタンタルコンデンサ（10uF 6.3v）を使用しています。ピンに近い0.1uFセラミックも使用しています。

いつものように、私はPCB上のスペースをひどくプッシュしているので、それらを0603サイズのキャップに置き換えたいと思います。問題は、それらが4vしか評価されていないことです。通常、私は常に、コンデンサの電圧の2倍の電圧を評価します。

安定化された3.3vラインで4vコンデンサを使用すると問題になる可能性がありますか？

デカップリングにタンタルキャップを使用することは、今日のオプションではばかげています。0603パッケージの1 µF 6 Vセラミックキャップは安価で、すぐに入手できます。とにかくデカップリングには10 µFよりも優れています。電源接続ポイントでの10 µFは理にかなっていますが、デカップリングには適していません。信頼できるメーカーのデータシートにある100 nF、1 µF、および10 µFのセラミックキャップのインピーダンスプロットをご覧ください。

キャップの仕様には十分注意してください！彼らは彼らが主張するものではないかもしれません。

セラミックキャップの問題の1つは、電圧が上昇すると容量が失われることです。たとえば、このベンケルのX5Rセラミックキャップの定格は10 uFおよび6.3vです。問題は、6.3vでは、実際の静電容量がわずか2 uFに低下することです！80％の低下です！2.0vでも、定格値の30％が欠落しています。

これはここに文書化されていますが、決してベンケルに限定されるものではありません。X7R、X5R、およびおそらく他のセラミックキャップは、ある程度これに悩まされます。COG / NPOにはこの問題はないようです。この問題は、コンデンサのデータシート全体ではなく、Webページの同じ場所にない補足的な「技術データ」ドキュメントにのみ記載されていたことを指摘する必要があります。

ただし、基本的な質問は、コンデンサをどれだけディレーティングする必要があるかです。もちろん、これについて10個のEEを尋ねると、おそらく15種類の回答が得られます。これが私の大まかな経験則またはガイドラインです。

• 静電容量が重要な場合、アルミニウム電解キャップは少なくとも50％までディレーティングされます。つまり、12.5vレールで25vのキャップを使用します。容量が重要でない場合は、電圧マージンを小さくします。

• タンタルキャップは、ほとんどのレールで少なくとも50％までディレーティングされ、使用しない場合があります。

• 10vを超えるセラミックキャップは50％までディレーティングされます。電圧が10vを下回ると、マージンが少なくなります。たとえば、3.3vレールで4.6vキャップを実行します。ただし、セラミックキャップについては、既に述べたことに留意してください。

• キャップのストレスが軽いほど、許容されるマージンが少なくなります。たとえば、信号が非常にまれに90vにしかならず、ほとんどが50v未満である場合、100vのセラミックキャップを使用することがあります。温度、電圧、電流、およびESL / ESR効果はすべてこれに関係します。ストレスの多いキャップには、より大きなマージンがあります。

• 50％未満のディレーティングは、その他の理由がある場合にのみ発生します。コスト、サイズ、およびその他の要因が役に立たない場合は、常に少なくとも50％をディレーティングします。

• 回路が正常に動作し、電圧スパイクやその他の悪い動作の問題が問題にならない場合、マージンを少なくすることができます。

しかし、これらは大まかな目安にすぎません。各ケースを個別に検討し、長所と短所を重み付けする必要があります。

更新：

AVXのドキュメントを次に示します。 「DC Bias Dependency」という見出しの下の3ページ目にあります。X7Rの電圧と容量の曲線は、ベンケルが持っているものよりはるかに「素晴らしい」ことに注意してください。したがって、キャップ値が本当に重要な場合は、調査を行い、意図したキャップを取得します。

サイズ変更に関するOlinのコメントに加えて、あらゆる種類の「電力」が存在する回路上のタンタルコンデンサは、完全に災害が発生するのを待っていることに注意してください。

タンタルコンデンサは、定格電圧をわずかに超える電圧でのみ絶縁層が貫通する傾向があり、自己回復機能はありません。層が破られると、コンデンサは利用可能なエネルギーを捨て、自己破壊します。通常の故障モードは、ハードメタリックショートです。途中でオプションであるのは、煙、臭い、炎、音、爆発です。私は一度、これらすべてを単一の刺激的なイベントで聞いてワカサギを見たことがあります。

電圧定格を超える非常に短い電力レールの電圧スパイクは、絶縁層を破壊し、電力レールのエネルギーがタスクを完了できるようにします。

セラミック：温度効果はグレードによって異なることに注意してください。また、広い温度範囲のグレードでは、機械的なマイクロフォニーが悪化します。通常、電力デカップリングの問題ではありません。

レギュレータへの入力の低グレードセラミック（温度許容度が低いため、機械的にも劣る）は、ステップ電圧が印加されたとき（電源投入時など）に「鳴り」、レギュレータを破壊する可能性があります。これは異常であり、簡単に保護されますが、知っておく必要があります。

セラミックが何らかの理由でニーズに合わない場合は、固体アルミニウムコンデンサを見てください（つまり、Al電解ではありません）。能力とコストの点でタンタルと競合しますが、タンタルの致命的な故障モードはありません。

タンタルのルールは、適切な電流制限がない限りそれらを避けることです。または、少なくとも3：1（4：1と言う人もいます）で少なくとも電圧をディレーティングしますが、常に可能ではありません。私は小さなレギュレーターの出力の電源には多く使用しましたが、入力には使用しませんでした。