Kesalahpahaman Umum Tentang Kapasitor – Dan Cara Memilih Yang Tepat

Kapasitor, juga disebut kapasitansi , mengacu pada kemampuan suatu komponen untuk menyimpan muatan listrik pada perbedaan potensial tertentu. Kapasitor dilambangkan dengan C , dengan satuan internasionalnya adalah farad (F).

Secara sederhana, ketika medan listrik diterapkan, muatan bergerak karena gaya. Jika bahan dielektrik ditempatkan di antara konduktor, bahan tersebut akan menghalangi pergerakan muatan, menyebabkan muatan terakumulasi pada permukaan konduktor. Jumlah muatan yang tersimpan inilah yang kita sebut kapasitansi.

Namun, dalam praktiknya, terdapat banyak kesalahpahaman tentang kapasitor. Jadi, apa saja kesalahan umum yang sering terjadi, dan bagaimana cara memilih kapasitor yang tepat?

Empat Kesalahpahaman Tentang Kapasitor

1. “Semakin besar kapasitansinya, semakin baik.”

Mengganti kapasitor dengan kapasitor berkapasitas lebih tinggi merupakan hal yang umum, dengan asumsi lebih besar lebih baik. Meskipun kapasitor yang lebih besar dapat memberikan kompensasi arus yang lebih kuat untuk IC, ada beberapa kekurangannya: ukuran yang lebih besar, biaya yang lebih tinggi, dan potensi dampak pada aliran udara dan pembuangan panas.

Lebih penting lagi, kapasitor memiliki induktansi parasit. Dalam loop pelepasan, resonansi terjadi pada frekuensi tertentu, di mana impedansi berada pada titik minimum dan kompensasi energi paling efektif. Namun, setelah titik resonansi tersebut, impedansi meningkat dan kemampuan kapasitor untuk mengalirkan arus menurun.

Kapasitansi yang lebih tinggi menurunkan frekuensi resonansi, sehingga mempersempit rentang frekuensi efektif. Dari perspektif kompensasi arus frekuensi tinggi, "semakin besar semakin baik" adalah kesalahpahaman. Desain sirkuit biasanya memiliki nilai referensi yang terdefinisi dengan baik.

2. “Menggunakan lebih banyak kapasitor kecil secara paralel selalu lebih baik.”

Parameter kunci kapasitor meliputi peringkat tegangan, peringkat suhu, kapasitansi, dan ESR (Resistansi Seri Ekuivalen). Umumnya, ESR yang lebih rendah lebih baik. ESR bergantung pada kapasitansi, frekuensi, tegangan, dan suhu. Dengan tegangan tetap, kapasitansi yang lebih besar biasanya berarti ESR yang lebih rendah.

Dalam desain PCB, beberapa kapasitor kecil sering diparalelkan karena keterbatasan tata letak dan ruang. Beberapa orang berasumsi bahwa lebih banyak kapasitor paralel secara otomatis menurunkan ESR dan meningkatkan kinerja. Meskipun hal ini mungkin benar secara teori, dalam praktiknya sambungan solder dan impedansi interkoneksi beberapa kapasitor dapat mengimbangi manfaatnya.

3. “Semakin rendah ESR, semakin baik.”

Dalam desain catu daya, kapasitor input dan output memiliki peran yang berbeda:

• Kapasitor input membutuhkan kapasitansi yang lebih tinggi dan peringkat tegangan yang memadai. Persyaratan ESR lebih longgar karena fungsi utamanya adalah menyerap pulsa switching dari MOSFET.
• Kapasitor keluaran dapat memiliki kapasitansi dan peringkat tegangan yang lebih rendah tetapi memerlukan kinerja ESR yang lebih ketat, karena harus menangani arus riak yang lebih tinggi.

Namun, ESR yang sangat rendah tidak selalu diinginkan. ESR yang sangat rendah dapat menyebabkan osilasi pada sirkuit switching, sehingga membutuhkan sirkuit peredam tambahan, yang meningkatkan kompleksitas dan biaya. Oleh karena itu, pemilihan kapasitor biasanya mengikuti panduan referensi untuk menyeimbangkan kinerja dan stabilitas.

4. “Kapasitor kelas atas selalu berarti produk berkualitas tinggi.”

Di masa lalu, beberapa produsen mempromosikan produk secara besar-besaran dengan menonjolkan penggunaan "kapasitor premium", sehingga menciptakan ilusi bahwa hanya kapasitor yang menentukan kualitas.

Pada kenyataannya, desain sirkuit adalah fondasi sejati kinerja. Misalnya, catu daya dua fase yang dirancang dengan baik dapat mengungguli catu daya empat fase yang dirancang buruk, terlepas dari kualitas kapasitornya. Terlalu menekankan kapasitor, sementara mengabaikan desain sistem secara keseluruhan, adalah menyesatkan. Sebuah produk harus dievaluasi dari berbagai perspektif, bukan hanya berdasarkan komponen yang digunakan.

Cara Memilih Kapasitor yang Tepat

• Rangkaian frekuensi rendah lebih pemaaf, dan kapasitor dengan karakteristik frekuensi tinggi yang lebih lemah masih dapat berfungsi dengan baik.
• Namun, sirkuit frekuensi tinggi jauh lebih menuntut. Pemilihan kapasitor yang salah dapat mengganggu operasi keseluruhan sistem.

Umumnya:

• Catu daya biasanya menggunakan kapasitor elektrolit dan keramik.
• Aplikasi frekuensi tinggi memerlukan kapasitor dengan kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik, seperti kapasitor mika.
• Kapasitor film poliester dan elektrolit tidak cocok untuk sirkuit frekuensi tinggi karena sifat induktifnya yang mempengaruhi presisi dan stabilitas.

Singkatnya : Kapasitansi yang lebih besar atau ESR yang lebih rendah tidak selalu berarti lebih baik. Kapasitor yang tepat bergantung pada aplikasi, frekuensi, dan pertimbangan desain. Performa optimal tidak hanya berasal dari kualitas komponen, tetapi juga dari desain sirkuit yang cermat dan seimbang.