Conclusiones clave

• Independientemente del tipo de condensador, los condensadores cerámicos se reducen para evitar una carga inmensa y otros efectos nocivos causados ​​por el voltaje y la temperatura aplicados.

• La reducción de potencia se puede realizar limitando la tensión aplicada a alrededor de un 50 % por debajo de la tensión nominal. Este tipo de reducción se denomina reducción de tensión.

• El método de reducción de potencia que limita la temperatura a 15 ℃ por debajo de la temperatura nominal máxima de funcionamiento se denomina reducción de temperatura. 

El voltaje de reducción del condensador cerámico debe ser al menos el 50 % del voltaje esperado para garantizar un funcionamiento sin riesgos

Los capacitores cerámicos se usan a menudo en circuitos electrónicos debido a características como precisión, tolerancia, tamaño, alto voltaje y capacidades de manejo de alta potencia. El proceso de selección de capacitores cerámicos en cualquier aplicación de circuito debe tener en cuenta el voltaje esperado que aparece en el capacitor cerámico, ya que la degradación del capacitor causada por el voltaje aplicado que se acerca al valor de voltaje nominal es perjudicial tanto para el componente como para el circuito. La técnica de reducción de potencia, en la que el condensador se utiliza por su capacidad nominal reducida, ayuda a proteger los condensadores cerámicos de tales riesgos. El voltaje de reducción del condensador de cerámica debe ser al menos el 50 % del voltaje esperado para garantizar un funcionamiento sin riesgos. En este artículo, veremos la reducción de potencia del capacitor cerámico y sus  requisitos de voltaje . 

Tipos de condensadores cerámicos 

Los capacitores cerámicos son famosos por su tamaño físico compacto, gran capacitancia y alta resistencia de aislamiento. Se fabrican quemando una película delgada de metal a altas temperaturas en ambos lados de las  capas dieléctricas de cerámica apiladas . La película de metal generalmente está hecha de plata. Los cables terminales se sueldan a la película de metal o se unen por contacto a presión. Todo el paquete está encapsulado para protección ambiental y aislamiento eléctrico. Este tipo de capacitor cerámico se llama capacitor de disco cerámico.

Otro tipo de capacitor cerámico, llamado capacitor cerámico multicapa (MLCC), es de tamaño pequeño y se usa a menudo en  tecnologías de montaje en superficie ,  sistemas de supresión de EMI o RFI , o como capacitores de paso. Independientemente del tipo de condensador, los condensadores cerámicos se reducen para evitar una carga inmensa y otros efectos nocivos causados ​​por el voltaje y la temperatura aplicados. 

Reducción de potencia del condensador cerámico 

La fiabilidad, la protección contra sobretensiones excesivas y la estabilidad de los principales parámetros eléctricos son razones físicas que conducen al derating de cualquier tipo de condensador. La confiabilidad de los capacitores cerámicos en condiciones de alta humedad es alta, ya que la cerámica ofrece impermeabilidad a la humedad. Sin embargo, los condensadores cerámicos exhiben poca confiabilidad con la temperatura. Los capacitores cerámicos también son vulnerables a fallas en forma de cortocircuitos, circuitos abiertos o desviación de parámetros. La sobrecorriente excesiva es capaz de inducir la degradación térmica, así como fallas fatales. Con el voltaje y la temperatura, los parámetros eléctricos como la capacitancia, la resistencia en serie equivalente (ESR) y la inductancia en serie equivalente (ESL) varían. 

Métodos de reducción de potencia de condensadores cerámicos

La reducción de potencia significa reducir la cantidad de factores de aceleración de carga para que la operación del capacitor sea menos susceptible a fallas. El voltaje y la temperatura son los factores de aceleración de carga en los capacitores. Los efectos acumulativos del voltaje y la temperatura son críticos para la carga del capacitor. El valor de la capacitancia está influenciado por el aumento de la tensión y la temperatura. A medida que el voltaje aplicado se acerca al voltaje nominal, se observa una degradación en el valor del capacitor. Cuando la temperatura aumenta, se experimenta una disminución de la capacitancia en los circuitos.

En los capacitores cerámicos, la reducción de potencia se puede lograr controlando los parámetros de reducción de potencia, a saber, el voltaje y la temperatura. Se ha descubierto que la reducción de potencia es la forma más eficaz de evitar fallas y derivas de parámetros en los capacitores cerámicos. Se puede hacer limitando el voltaje aplicado a alrededor del 50% por debajo del voltaje nominal. Este tipo de reducción se denomina reducción de tensión. El otro método de reducción de potencia es limitar la temperatura a 15 ℃ por debajo de la temperatura nominal máxima de funcionamiento; este método se denomina reducción de temperatura.

Tensión de reducción de potencia del condensador cerámico

Los capacitores cerámicos son vulnerables a la degradación de la capacitancia con el voltaje aplicado. Los capacitores cerámicos X7R, X5R e Y5V experimentan una disminución en la capacitancia con el tiempo debido a la relajación o realineación de los dipolos eléctricos dentro del capacitor. La disminución de la capacitancia cerámica alcanza hasta un 80% a tensión nominal. Este fenómeno se conoce como el coeficiente de voltaje de la capacitancia.

Se recomienda utilizar un capacitor cerámico a un voltaje más bajo que el voltaje nominal para eliminar el efecto del coeficiente de voltaje de la capacitancia. La reducción de voltaje se expresa como el porcentaje del voltaje que se resta del voltaje nominal. Por ejemplo, un voltaje de reducción del condensador cerámico del 30 % significa que el condensador cerámico debe funcionar al 70 % del voltaje nominal.

Seleccionar un capacitor cerámico con una clasificación de voltaje mayor o igual a dos veces el voltaje que se aplicará a través de él en una aplicación dada es la mejor práctica para la reducción de potencia. Como la energía almacenada en el capacitor depende del voltaje al cuadrado, la reducción de voltaje del capacitor cerámico afecta la capacidad de manejo de energía del capacitor cerámico.

Para evitar explosiones y el coeficiente de voltaje de la capacitancia, es mejor elegir un voltaje de reducción de capacitor de cerámica que sea alrededor del 50% del voltaje nominal.

Fuente：Cadencia