Capacitores: Equívocos e Guia de Seleção

Um capacitor, também conhecido como “capacitância”, refere-se à quantidade de carga elétrica armazenada sob uma determinada diferença de potencial, denotada como C , com a unidade internacional sendo o farad (F) .
Em geral, as cargas se movem sob a força de um campo elétrico. Quando existe um dielétrico entre os condutores, ele impede o movimento das cargas, causando o acúmulo de cargas nos condutores. A quantidade de carga armazenada é chamada de capacitância.

Então, quais são alguns equívocos comuns ao usar capacitores? E como eles devem ser selecionados?

Quatro equívocos sobre capacitores

1. Quanto maior a capacitância, melhor

Muitas pessoas preferem substituir capacitores por outros de maior capacitância. Embora seja verdade que uma capacitância maior proporciona uma compensação de corrente mais forte para CIs, existem desvantagens: tamanho maior, custo mais alto e fluxo de ar e dissipação de calor prejudicados.

Mais importante ainda, os capacitores possuem indutância parasita. O circuito de descarga de um capacitor ressoa em uma determinada frequência. No ponto de ressonância, a impedância do capacitor é baixa e sua capacidade de fornecer corrente é ótima. No entanto, quando a frequência excede o ponto de ressonância, a impedância aumenta e a capacidade de fornecimento de corrente diminui.

Quanto maior o valor da capacitância, menor a frequência de ressonância, o que reduz a faixa de frequência efetiva para compensação de corrente. Portanto, a ideia de que "quanto maior, melhor" é incorreta. O projeto de circuitos geralmente segue determinados valores de referência.

2. Quanto mais capacitores pequenos em paralelo, melhor

Os principais parâmetros do capacitor incluem tensão nominal, resistência térmica, capacitância e ESR (Resistência Equivalente em Série). Para ESR, valores mais baixos geralmente são melhores. A ESR é influenciada pela capacitância, frequência, tensão e temperatura. Em uma tensão fixa, uma capacitância maior geralmente significa uma ESR menor.

No projeto de PCBs, o uso de múltiplos capacitores pequenos em paralelo geralmente se deve a restrições de espaço. Alguns presumem que mais capacitores em paralelo sempre reduzem a ESR e melhoram o desempenho. Em teoria, isso pode ser verdade, mas, na prática, a impedância das juntas de solda e dos condutores deve ser considerada. Adicionar muitos capacitores pequenos em paralelo nem sempre produz resultados significativamente melhores.

3. Quanto menor o ESR, melhor

No projeto de fonte de alimentação, os requisitos variam para capacitores de entrada e saída.

• Para capacitores de entrada, capacitâncias mais altas são frequentemente preferidas, enquanto o requisito de ESR pode ser ligeiramente flexibilizado. As principais funções são suportar tensão e absorver pulsos de comutação MOSFET.

• Para capacitores de saída, os requisitos de tensão e capacitância podem ser menores, mas os requisitos de ESR são mais rigorosos para garantir fluxo de corrente suficiente.

No entanto, a ESR nem sempre é melhor quanto menor for. Capacitores com ESR muito baixo podem causar oscilações no circuito de comutação, exigindo circuitos de amortecimento, o que aumenta a complexidade e o custo. Portanto, no projeto da placa, um valor de referência de ESR adequado é usado para equilibrar estabilidade e custo.

4. Bons capacitores equivalem a produtos de alta qualidade

A chamada "teoria do capacitor apenas" já foi popular, com alguns fabricantes e a mídia promovendo-a como um importante argumento de venda. Na realidade, a capacidade do projeto do circuito é a chave. Assim como algumas empresas conseguem obter maior estabilidade com projetos de energia bifásicos em comparação com outras que utilizam quatro fases, o uso exclusivo de capacitores caros não garante um produto melhor.

Ao avaliar um produto, é importante adotar uma abordagem holística em vez de exagerar o papel dos capacitores.

Como selecionar capacitores

• Aplicações de baixa frequência : Uma gama mais ampla de capacitores pode ser usada, mesmo aqueles com características de alta frequência mais fracas.

• Circuitos de alta frequência : a escolha é muito mais rigorosa. A seleção inadequada pode afetar o desempenho geral do circuito.

Em geral:

• Fontes de alimentação geralmente usam capacitores eletrolíticos e capacitores cerâmicos.

• Para circuitos de alta frequência, materiais como capacitores de mica (embora mais caros) são necessários.

• Capacitores de poliéster e capacitores eletrolíticos são inadequados para uso em alta frequência, pois se comportam de forma indutiva e comprometem a precisão do circuito.