Equívocos comuns sobre capacitores – e como escolher o certo

Um capacitor, também chamado de capacitância , refere-se à capacidade de um componente de armazenar carga elétrica sob uma determinada diferença de potencial. É denotado por C , com a unidade internacional sendo o farad (F).

Em termos simples, quando um campo elétrico é aplicado, as cargas se movem sob a ação de uma força. Se um material dielétrico for colocado entre os condutores, ele bloqueia o movimento das cargas, causando o acúmulo de cargas nas superfícies dos condutores. A quantidade de carga armazenada é o que chamamos de capacitância.

Mas, quando se trata do uso prático, existem muitos equívocos sobre capacitores. Então, quais são os erros comuns e como escolher o capacitor certo?

Quatro equívocos sobre capacitores

1. “Quanto maior a capacitância, melhor.”

É comum as pessoas substituírem capacitores por outros de maior capacitância, presumindo que quanto maior, melhor. Embora um capacitor maior possa fornecer uma compensação de corrente mais forte para CIs, há desvantagens: tamanho maior, custo mais alto e potencial impacto no fluxo de ar e na dissipação de calor.

Mais importante ainda, os capacitores possuem indutância parasita. Em um circuito de descarga, a ressonância ocorre em uma determinada frequência, onde a impedância está em seu mínimo e a compensação de energia é mais eficaz. No entanto, além desse ponto de ressonância, a impedância aumenta e a capacidade do capacitor de fornecer corrente diminui.

Uma capacitância maior reduz a frequência de ressonância, estreitando a faixa de frequência efetiva. Da perspectiva da compensação de corrente de alta frequência, "quanto maior, melhor" é um equívoco. O projeto de circuitos geralmente possui valores de referência bem definidos.

2. “Usar mais capacitores pequenos em paralelo é sempre melhor.”

Os principais parâmetros de um capacitor incluem tensão nominal, temperatura nominal, capacitância e ESR (Resistência Equivalente em Série). Geralmente, uma ESR menor é melhor. Uma ESR depende da capacitância, frequência, tensão e temperatura. Com a tensão fixa, uma capacitância maior geralmente significa uma ESR menor.

No projeto de PCBs, vários capacitores pequenos são frequentemente colocados em paralelo devido a limitações de layout e espaço. Alguns presumem que mais capacitores em paralelo reduzem automaticamente a ESR e melhoram o desempenho. Embora isso possa ser verdade em teoria, na prática, as juntas de solda e a impedância de interconexão de vários capacitores podem anular os benefícios.

3. “Quanto menor o ESR, melhor.”

No projeto de fonte de alimentação, os capacitores de entrada e saída desempenham funções diferentes:

• Capacitores de entrada exigem capacitância maior e tensão nominal suficiente. Os requisitos de ESR são menos rigorosos porque sua função principal é absorver pulsos de comutação de MOSFETs.
• Os capacitores de saída podem ter menor capacitância e classificação de tensão, mas exigem desempenho de ESR mais rigoroso, pois devem lidar com corrente de ondulação mais alta.

No entanto, ESR ultrabaixo nem sempre é desejável. ESR muito baixo pode causar oscilações nos circuitos de comutação, exigindo circuitos de amortecimento adicionais, o que aumenta a complexidade e o custo. Por esse motivo, a seleção de capacitores geralmente segue diretrizes de referência para equilibrar desempenho e estabilidade.

4. “Capacitores de alta qualidade sempre significam produtos de alta qualidade.”

No passado, alguns fabricantes promoviam intensamente seus produtos, destacando o uso de “capacitores premium”, criando a ilusão de que somente os capacitores determinavam a qualidade.

Na realidade, o projeto do circuito é a verdadeira base do desempenho. Por exemplo, uma fonte de alimentação bifásica bem projetada pode superar uma fonte tetrafásica mal projetada, independentemente da qualidade do capacitor. Enfatizar demais os capacitores, ignorando o projeto geral do sistema, é enganoso. Um produto deve ser avaliado sob múltiplas perspectivas, não apenas pelos componentes utilizados.

Como escolher o capacitor certo

• Circuitos de baixa frequência são mais tolerantes, e capacitores com características de alta frequência mais fracas ainda podem ter um desempenho adequado.
• Circuitos de alta frequência , no entanto, são muito mais exigentes. A escolha errada do capacitor pode interromper o funcionamento de todo o sistema.

Em geral:

• As fontes de alimentação normalmente usam capacitores eletrolíticos e cerâmicos.
• Aplicações de alta frequência exigem capacitores com excelente desempenho de alta frequência, como capacitores de mica.
• Capacitores de filme de poliéster e eletrolíticos são inadequados em circuitos de alta frequência devido ao seu comportamento indutivo, que afeta a precisão e a estabilidade.

Em resumo : maior capacitância ou menor ESR nem sempre significam melhor. O capacitor correto depende da aplicação, frequência e considerações de projeto. O desempenho ideal não advém apenas da qualidade dos componentes, mas também de um projeto de circuito bem pensado e balanceado.