¿Por qué los condensadores se venden con tolerancias desequilibradas?

Versión corta: algunos condensadores (y presumiblemente algunos otros componentes) se venden con tolerancias desequilibradas / asimétricas. ¿Por qué?

Explicación:

Muchos condensadores de cerámica están marcados con, por ejemplo, + 80% -20% de tolerancia o algo similarmente desequilibrado.

Por ejemplo, digamos que tengo un condensador con el valor (ciertamente inventado) de 17pF y una tolerancia de + 80%, -20%.

(Por favor ignore el abuso de cifras significativas).

• Valor máximo: 17pF * (1 + 80%) = 17pF * 1.8 ≈ 30.6pF
• Valor mínimo: 17pF * (1 - 20%) = 17pF * 0.8 ≈ 13.6pF
• Valor medio: (30.6pF + 13.6pF) / 2 ≈ 22.1pF
• Tolerancia por encima de la media: (30.6pF - 22.1pF) /22.1pF ≈ + 38.5%
• Tolerancia por debajo de la media: (13.6pF - 22.1pF) /22.1pF ≈ -38.5%

Sería justo decir que este condensador supuestamente "17pF" es prácticamente idéntico a un condensador de 22pF con una tolerancia de ± 40%.

Por un proceso similar, un condensador de 10000pF + 80% -20% (un valor real de un catálogo, no inventado) debería ser lo mismo que un 13000pF alrededor de ± 40%.

Entonces, si digo que quiero un componente de un valor dado, ¿por qué me están vendiendo algo que es más probable que sobrepase ese valor? ¿Es este desequilibrio útil para alguien?

A diferencia de las resistencias, cuyo precio es esencialmente independiente de la resistencia, excepto en valores extremos que representan menos del 0.01% del mercado, la mayoría de los tipos de condensadores tienen un costo que está fuertemente ligado a la capacitancia: cuesta más hacer una tapa grande que una pequeña uno. Además, los condensadores a menudo se usan en circunstancias en las que un límite mayor que el especificado podría funcionar mejor que el especificado, hasta cierto límite, pero el límite mayor podría no valer un precio más alto.

Supongamos que un diseñador determina que un dispositivo necesita un mínimo de 8uF para funcionar correctamente en una situación particular, pero cualquier cosa de hasta 20uF funcionaría igual de bien. Algunos fabricantes pueden producir dispositivos dentro de +/- 20% de su objetivo; otros fabricantes son capaces de +/- 33% de su objetivo. Si las tolerancias publicadas fueran simétricas, habría que especificar que la parte podría ser 10uF +/- 20% o 12uF +/- 33%, un poco incómodo. Sin embargo, si los fabricantes usan por convención -20% para la tolerancia inferior y ajustan la tolerancia superior según sea necesario, entonces es posible comparar y sustituir directamente las piezas con diferentes tolerancias sin afectar la operación del circuito.

En su mayoría, ve la tolerancia de -20% + 80% para las cerámicas con Y en su nombre. Estas cerámicas tienen una buena densidad de energía, pero son "descuidadas" porque la capacitancia final varía con la temperatura, el voltaje aplicado y tienen variaciones de fabricación significativas.

Este tipo de condensadores tiene sentido en aplicaciones de alto volumen, ya que son un poco más baratos de fabricar que aquellos con otras cerámicas y tolerancias más estrictas. Su uso principal es para tapas de derivación y filtrado secundario en fuentes de alimentación. En estas aplicaciones, el circuito puede depender de una capacitancia mínima, pero muchas más no causan problemas. Los fabricantes saben esto y, por lo tanto, especifican más estos condensadores por su valor mínimo garantizado según el valor central más probable.

A menos que tenga una aplicación de alto volumen donde los pequeños ahorros adicionales para las cerámicas tipo Y marcan la diferencia, simplemente me mantendría alejado de ellos.

Para la tolerancia, la calificación es la variación permitida del valor nominal . Como señala Supercat, esto suele ser más útil si no varía tanto en el lado negativo, ya que para muchas aplicaciones (por ejemplo, capacitancia masiva) generalmente no le importa si la capacitancia aumenta significativamente, pero una reducción significativa podría causar problemas .

Para contrastar la tolerancia al coeficiente temporal, tenga en cuenta que una clasificación de tolerancia EIA de Z es -20%, + 80%. Esta es la asimetría opuesta a un coeficiente de temperatura V de + 22%, -82%.

Para coeficiente temporal:

Creo que la cifra -20%, + 80% dada para tolerancia significa el cambio máximo de capacitancia en el rango de temperatura nominal.
Si observamos un dieléctrico Y5V típico (de una de las hojas de datos de Vishays), puede ver que la curva no es simétrica alrededor de 25 dec C (que generalmente es de donde proviene el valor marcado) Esto se clasificaría como + 20, -70.

Aquí hay otro gráfico para un electrolítico de aluminio, con una curva diferente (pero aún asimétrica - Probablemente clasificada +10, -20):

Parece que los códigos de tolerancia son cualesquiera que sea la tolerancia real probada "encajará" (es decir, el cambio máximo permitido) por lo que, por ejemplo, el +20, -70 probablemente recibiría el código V (+22, -82) ya que está garantizado estar dentro de esta clasificación (de ahí Y5V)