¿Cambia el tiempo de conmutación con condensadores de material de diferentes tamaños que tienen el mismo valor de capacitancia?

Answer 1

Al cambiar el tiempo se refiere al tiempo que lleva cargar un condensador y descargar un condensador. Esta es una pregunta interesante y la respuesta se examina mejor usando las ecuaciones para modelar el condensador.

La respuesta corta es no. La capacitancia es una carga constante.

Pero la respuesta NO es un No gracioso porque no le da una idea de su circuito, es decir, qué hace el capacitor mientras se descarga o carga. La capacitancia es independiente de la diferencia de potencial entre los conductores. La capacitancia es realmente una función del material dieléctrico, la permitividad y el tamaño y la forma de las placas de carga, la topología o la geometría.

Por ejemplo, por ejemplo, si cambia la dialéctica y el tamaño de la placa, cambia su circuito para que tenga la misma capacidad agregando más condensadores en serie o en paralelo. Incluso pensar en el caso más simple para un condensador puede ser útil, un átomo, como el hidrógeno, un protón y un electrón. La forma en que el circuito descarga y carga puede tomar la forma de muchas formas, pero la capacitancia seguirá siendo la misma para el delta (t).

La definición de un Faradio de Wikipedia es la siguiente.
Un farad tiene la representación SI básica de:
(s ^ 4) × (A ^ 2) × (m ^ −2) × (kg ^ −1)

Se puede expresar además como:
donde A = amperio, V = voltio, C = culombio, J = julio, m = metro, N = newton, s = segundo, W = vatio, kg = kilogramo, Ω = ohm, H = henry.

Estas expresiones para capacitancia están aquí porque a veces es útil pensar en la capacitancia en otras formas como trabajo, potencia, energía, etc.

Me estoy quedando sin tiempo, así que haré una declaración más rápida.

C = q / V -> I (t) = C dV (t) / dt.

Entonces, lo que esto dice es que su capacitancia es algo constante igual a la corriente sobre el cambio de voltaje en algún momento. C = I (t) / (dV (t) / dt)

La capacitancia será la misma, pero la corriente y el cambio de voltaje pueden ser diferentes. Por lo tanto, lo que el circuito está haciendo realmente mientras se carga y descarga puede ser muy diferente.

Answer 2

Creo que al cambiar el tiempo te refieres al tiempo RC intrínseco del condensador.

Si

Y es importante, mucho.

Todos los condensadores tienen inductancia parásita y resistencia. A menudo es difícil obtener estos valores de los fabricantes, a pesar de que son vitales. Los diferentes tipos de condensadores con valores de capacitancia idénticos tienen valores muy diferentes de resistencia de serie equivalente.

4.7uF 16V tapa de aluminio electrolítico: 85 Ohms ESR RC = 400 microsegundos

Tapa de cerámica 4.7uF 16V: 0.2 Ohms ESR a 2 GHz, un poco menos a una frecuencia menor, RC = 0.94 microsegundos

Utilizado como filtro o condensador de desacoplamiento, ese electrolítico funcionará bien de CC a 2500 Hz, pero más allá de los 25 KHz es posible que no esté allí.

La tapa de cerámica funcionará bien a 1 MHz, pero más de 10 MHz no va a hacer mucho.

Tenga en cuenta que poner muchas tapas en paralelo aumenta C y disminuye R y deja RC constante. No se puede desacoplar una frecuencia más alta de esa manera.

Xilinx solía pedir cientos de pequeñas tapas de cerámica alrededor de sus FPGA para desacoplar la capacitancia. Pero debido a que los límites no pueden cambiar en nada como la frecuencia del FPGA, no ayudan a lidiar con las variaciones de ciclo a ciclo de consumo de energía, que pueden ser enormes en un diseño pesimista. Considere una gran matriz multiplicadora que se usa en 7 de 8 ciclos y no se enciende en el 8vo. ¿A dónde va la corriente de la fuente de alimentación en ese ciclo?

Hoy en día, las pequeñas tapas de cerámica con tiempos RC de nanosegundos están integradas en el paquete FPGA, lo que hace que el desacoplamiento externo sea mucho más fácil. Utilizo una combinación de cerámica de valor máximo 0402 y 1206 X7R. Combinar muchos condensadores de diferentes valores es un hokum, por lo que puedo decir, pero hay un grupo de personas que juran por él.

Las CPU multi-GHz usan cada partícula de silicio desocupado (debajo de los canales de enrutamiento, dentro del lugar y bloques de ruta) como capacitancia de desacoplamiento en matriz. Intel ahora está haciendo una conversión de inversión de voltaje en la matriz para endurecer sus redes de suministro porque eso es más barato que incluso más capacitancia en la matriz.

Answer 3

No, no de manera significativa, siempre y cuando los esté operando correctamente (es decir, manteniendo el voltaje por debajo del límite de funcionamiento, manteniendo la polaridad adecuada en electrolíticos, etc.)

Para algo como un condensador MOS que tiene una relación carga / voltaje no lineal (es decir, capacitancia de voltaje variable), pueden tener diferentes tiempos de conmutación, pero ese es un tema completamente diferente.