Kapasitor: Kesalahpahaman dan Panduan Pemilihan

Kapasitor, juga dikenal sebagai “kapasitansi,” mengacu pada jumlah muatan listrik yang disimpan di bawah perbedaan potensial tertentu, dilambangkan sebagai C , dengan satuan internasional adalah farad (F) .
Secara umum, muatan bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Ketika terdapat lapisan dielektrik di antara konduktor, ia mencegah pergerakan muatan, menyebabkan muatan terakumulasi pada konduktor. Jumlah muatan yang tersimpan disebut kapasitansi.

Jadi, apa saja kesalahpahaman umum saat menggunakan kapasitor? Dan bagaimana cara memilihnya?

Empat Kesalahpahaman Tentang Kapasitor

1. Semakin besar kapasitansinya, semakin baik

Banyak orang lebih suka mengganti kapasitor dengan kapasitansi yang lebih besar. Meskipun kapasitansi yang lebih tinggi memang memberikan kompensasi arus yang lebih kuat untuk IC, ada kekurangannya: ukuran yang lebih besar, biaya yang lebih tinggi, serta aliran udara dan pembuangan panas yang terganggu.

Lebih penting lagi, kapasitor memiliki induktansi parasit. Loop pelepasan kapasitor beresonansi pada frekuensi tertentu. Pada titik resonansi, impedansi kapasitor rendah, dan kemampuannya untuk mengalirkan arus optimal. Namun, setelah frekuensi melebihi titik resonansi, impedansi meningkat, dan kapasitas aliran arus menurun.

Semakin besar nilai kapasitansi, semakin rendah frekuensi resonansinya, yang mengurangi rentang frekuensi efektif untuk kompensasi arus. Oleh karena itu, anggapan "semakin besar selalu lebih baik" tidaklah tepat. Desain sirkuit biasanya mengikuti nilai referensi tertentu.

2. Semakin banyak kapasitor kecil yang diparalel, semakin baik

Parameter utama kapasitor meliputi tegangan terukur, resistansi suhu, kapasitansi, dan ESR (Resistansi Seri Ekuivalen). Untuk ESR, nilai yang lebih rendah umumnya lebih baik. ESR dipengaruhi oleh kapasitansi, frekuensi, tegangan, dan suhu. Pada tegangan tetap, kapasitansi yang lebih tinggi biasanya berarti ESR yang lebih rendah.

Dalam desain PCB, penggunaan beberapa kapasitor kecil secara paralel seringkali disebabkan oleh keterbatasan ruang. Beberapa orang berasumsi bahwa lebih banyak kapasitor paralel selalu mengurangi ESR dan meningkatkan kinerja. Secara teori, hal ini mungkin benar, tetapi dalam praktiknya, impedansi sambungan solder dan kabel harus dipertimbangkan. Menambahkan banyak kapasitor kecil secara paralel tidak selalu memberikan hasil yang jauh lebih baik.

3. Semakin rendah ESR, semakin baik

Dalam desain catu daya, persyaratan untuk kapasitor input dan output bervariasi.

• Untuk kapasitor input, kapasitansi yang lebih tinggi seringkali lebih disukai, sementara persyaratan ESR dapat sedikit dilonggarkan. Fungsi utamanya adalah menahan tegangan dan menyerap pulsa switching MOSFET.

• Untuk kapasitor keluaran, persyaratan tegangan dan kapasitansi mungkin lebih rendah, tetapi persyaratan ESR lebih ketat untuk memastikan aliran arus yang cukup.

Namun, ESR tidak selalu lebih baik jika nilainya lebih rendah. Kapasitor dengan ESR yang sangat rendah dapat menyebabkan osilasi sirkuit switching, sehingga membutuhkan sirkuit peredam, yang meningkatkan kompleksitas dan biaya. Oleh karena itu, dalam desain papan, nilai referensi ESR yang sesuai digunakan untuk menyeimbangkan stabilitas dan biaya.

4. Kapasitor yang baik sama dengan produk berkualitas tinggi

Apa yang disebut "teori kapasitor saja" pernah populer, dengan beberapa produsen dan media mempromosikannya sebagai nilai jual utama. Kenyataannya, kemampuan desain sirkuit adalah kuncinya. Sebagaimana beberapa perusahaan dapat mencapai stabilitas yang lebih baik dengan desain daya dua fase dibandingkan dengan perusahaan lain yang menggunakan empat fase, penggunaan kapasitor mahal saja tidak menjamin produk yang lebih baik.

Saat mengevaluasi suatu produk, penting untuk mengambil pendekatan holistik daripada melebih-lebihkan peran kapasitor.

Cara Memilih Kapasitor

• Aplikasi frekuensi rendah : Berbagai kapasitor dapat digunakan, bahkan kapasitor dengan karakteristik frekuensi tinggi yang lebih lemah.

• Sirkuit frekuensi tinggi : Pilihannya jauh lebih ketat. Pemilihan yang tidak tepat dapat memengaruhi kinerja sirkuit secara keseluruhan.

Umumnya:

• Catu daya umumnya menggunakan kapasitor elektrolit dan kapasitor keramik.

• Untuk sirkuit frekuensi tinggi, diperlukan bahan seperti kapasitor mika (meskipun lebih mahal).

• Kapasitor poliester dan kapasitor elektrolit tidak cocok untuk penggunaan frekuensi tinggi, karena bersifat induktif dan mengorbankan akurasi rangkaian.