Al diseñar circuitos de fuente de alimentación conmutada, normalmente calculamos la ondulación de salida utilizando la siguiente fórmula:
Si el condensador utilizado es un MLCC (condensador cerámico multicapa), su ESR es insignificante debido a su bajo valor. Por lo tanto, con base en la tensión de entrada/salida, la frecuencia de conmutación y la ondulación objetivo, la capacitancia se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Sin embargo, el valor de capacitancia calculado con la fórmula anterior resultó en una mayor ondulación de salida durante la prueba real. ¿A qué se debe esto? Esto se debe a que los MLCC (condensadores cerámicos multicapa) tienen una característica de polarización de CC: al aplicar una tensión de CC al condensador, se reduce su capacitancia.
La figura 1 a continuación muestra la característica de polarización de CC del capacitor de 22 uF/10 V de Murata.
Figura 1
Como se puede observar, al aplicar una tensión continua de 5 V al condensador, su capacitancia se reduce a aproximadamente el 50 % de su valor inicial. La polarización continua de los condensadores MLCC es muy pronunciada; cuanto mayor sea la capacitancia, más rápido disminuirá al aumentar la tensión, lo cual debe tenerse en cuenta en el diseño del circuito. Generalmente, la polarización continua de los condensadores MLCC presenta las siguientes características:
① Cuanto mayor sea la capacitancia, más pronunciada será la característica de polarización; la capacitancia disminuye más a medida que aumenta el voltaje.
② Para capacitores de la misma capacitancia pero diferentes voltajes nominales, la capacitancia disminuye aproximadamente de la misma manera bajo el mismo voltaje (no hay ningún capacitor con un voltaje nominal alto que disminuya menos).
③ Para capacitores de la misma capacitancia y voltaje nominal, cuanto más grande sea el paquete, más lento disminuirá la capacitancia.
La caída de la capacitancia de los MLCC es una realidad objetiva. El diseño debe basarse en la capacitancia bajo la tensión de polarización real, no en la nominal. Por ejemplo, si un circuito requiere un condensador de 10 µF y se selecciona un MLCC tipo X7R (10 V nominal), con una tensión de polarización real de 5 V (momento en el cual la capacitancia se desintegra aproximadamente en un 50 %), se deben conectar en paralelo dos condensadores con una capacitancia nominal de 10 µF para garantizar que la capacitancia real cumpla con los requisitos.
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