Capacitores: polarizados x não polarizados

alexandre.mbm · 1 de fevereiro de 2017

A alguns de vocês pode provocar irritação eu vir fazer pergunta tão simples somente agora, mas: quando usar um e outro?

Meu escopo é específico: os circuitos integrados reguladores de tensão. Especialmente os L78XX. Acontece que alguns datasheets de reguladores de tensão parecem variar a escolha de um diagrama para outro, entre o diagrama "de teste" e o "de aplicação". Como a simbologia varia, a pessoa fica até pensando "se erraram".

O cerâmico seria sempre substituível por um de poliéster? Já vi gente afirmando que sim, e que isso seria apenas um salto de qualidade.

2 de fevereiro de 2017

Olá, sou novo aqui e essa deve ser a minha primeira participação.

Nem sempre podemos substituir um capacitor cerâmico pelo de poliéster, no caso do uso nos reguladores é preferível usar cerâmico, mas pode ser usado o poliéster, a diferença está na resposta a frequência dos transientes que deseja desacoplar, se os transientes são de frequências acima dos 10MHz é melhor optar pelo cerâmico. É comum ver três tipos de capacitor em paralelo para fazer o desacoplamento, um eletrolítico, um poliéster e um cerâmico, cada um para uma faixa de frequência sendo o eletrolítico para as frequências mais baixas e o cerâmico para as frequências mais altas.

alexandre.mbm · 2 de fevereiro de 2017

@Picco, você poderia me introduzir no que seja "desacoplamento"? Eu sei que é um termo comum, mas por certo ele é ensinado em sala de aula. Não tive muito sucesso em pesquisas breves via Google.

Eu presumo que estamos falando de alinhar o gráfico da frequência para uma tensão não regulada. Semana passada eu fiz uma simulação relacionada a isso. Pretendo compartilhar imagens nos próximos minutos.

2 de fevereiro de 2017

1 minuto atrás, alexandre.mbm disse:

@Picco, você poderia me introduzir no que seja "desacoplamento"? Eu sei que é um termo comum, mas por certo ele é ensinado em sala de aula. Não tive muito sucesso em pesquisas breves via Google.

Eu presumo que estamos falando de alinhar o gráfico da frequência para uma tensão não regulada. Semana passada eu fiz uma simulação relacionada a isso. Pretendo compartilhar imagens nos próximos minutos.

Existem basicamente duas funções para o capacitor em um circuito, acoplamento e desacoplamento. Acoplamento é quando você observa que o capacitor está conectando(acoplando) dois estágios, por exemplo, nessa imagem o cap. de 47u(ligado entre o coletor do primeiro transistor e a base do segundo) está acoplando o primeiro estágio ao segundo estágio. Desacoplamento é quando um dos terminais do capacitor está conectado ao negativo(ou terra) do circuito(veja o cap. de 47u ligado no emissor do primeiro transistor).

No desacoplamento o sinal é desviado para o terra( ou negativo), no caso do regulador, todo ruído de alta frequência será desviado para o terra pelo capacitor de 330n(ou 0,33u), isso acontece devido a reatância capacitiva em função da frequência do ruído, em termos mais "leigos", o capacitor age como se fosse um resistor de baixo valor para frequências altas, mas para frequências baixas não.

Numa fonte, a tensão AC depois de retificada passa para DC e tem uma frequência de 120Hz, portanto qualquer frequência acima ou abaixo disso deve ser desacoplada.

alexandre.mbm · 3 de fevereiro de 2017

15 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Semana passada eu fiz uma simulação relacionada a isso. Pretendo compartilhar imagens nos próximos minutos.

Tenho sido alertado neste fórum para não confiar no simulador que usei. E realmente não estou mais confiando. Descobri, por exemplo, que ele não aceita capacitores em paralelo, reclamando de looping.

O pior é que aquele meu circuito simulado estava errado. Erro meu. Não consigo mais lembrar dele. Não o guardei. Mas eu havia colocado um pequeno capacitor não polarizado de forma que ele estava injetando ruído invés de filtrar. Acho que estava até em corrente alternada. Uma coisa sem sentido...

15 horas atrás, Picco disse:

No desacoplamento o sinal é desviado para o terra( ou negativo), no caso do regulador, todo ruído de alta frequência será desviado para o terra

Eu nunca tinha entendido capacitor dessa forma, e me custa um pouco.

15 horas atrás, Picco disse:

em termos mais "leigos", o capacitor age como se fosse um resistor de baixo valor para frequências altas, mas para frequências baixas não.

Essa afirmação ajuda-me muito. Obrigado.

@Picco, eu curti o seu post pela disponibilidade que você teve para me ajudar. Mas a verdade é que estou longe de entender o circuito exemplificado.

Aqueles capacitores são ou não polarizados?

A simbologia diz que não, mas os sinais dizem que sim. O circuito é muito complicado pra mim, especialmente porque são usados capacitores em série.

Eu imaginava que meu uso de capacitores junto a reguladores de tensão seria sempre em paralelo, para filtragem, tanto na saída quanto na entrada.

Update

Deem uma olhada, por favor, abaixo ou diretamente pelo datasheet, nos circuitos "teste" e "aplicação" do KIA78R33PI.

O primeiro me diz que eu deveria usar 0,33 uF eletrolítico na entrada e 47 uF eletrolítico na saída:

O segundo nem especifica valores:

É mais complicado do que isso?

1) Por que eu não devo substituir o primeiro capacitor por um não polarizado? Ele está aterrado e estamos em CC...

Julgo a questão como relevante pelo seguinte. Peguemos o LM317T. Há quem proponha um capacitor não polarizado na entrada, e um polarizado na saída. Vejam aqui. Mas o datasheet (pág. 4) coloca ambos como não polarizados. Aí é pra endoidar!

Por isso eu estou tendendo a pensar o seguinte. "Obviamente, nunca um polarizado em AC! Mas talvez o não polarizado possa substituir o polarizado em DC, quando for filtragem".

2) Por que eu não devo aumentá-lo, inclusive usando associação em paralelo de cerâmicos?

Acho que já li em algum lugar que não se faz associação de capacitores não polarizados...

Update

@Isadora Ferraz, eu estou todo enrolado com esses capacitores para os circuitos integrados reguladores de tensão. As duas questões acima. Alguma luz?

Eu quero muito evitar acidentes. Se vocês não tiverem paciência, fico muito grato se receber indicação de alguma leitura licitamente acessível. As páginas que tenho encontrado via Google dizem somente "o de sempre" sobre capacitores, o "básico do básico", coisa de Ensino Médio.

3 de fevereiro de 2017

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

Tenho sido alertado neste fórum para não confiar no simulador que usei. E realmente não estou mais confiando. Descobri, por exemplo, que ele não aceita capacitores em paralelo, reclamando de looping.

O pior é que aquele meu circuito simulado estava errado. Erro meu. Não consigo mais lembrar dele. Não o guardei. Mas eu havia colocado um pequeno capacitor não polarizado de forma que ele estava injetando ruído invés de filtrar. Acho que estava até em corrente alternada. Uma coisa sem sentido...

Eu nunca tinha entendido capacitor dessa forma, e me custa um pouco.

Essa afirmação ajuda-me muito. Obrigado.

@Picco, eu curti o seu post pela disponibilidade que você teve para me ajudar. Mas a verdade é que estou longe de entender o circuito exemplificado.

Aqueles capacitores são ou não polarizados?

A simbologia diz que não, mas os sinais dizem que sim. O circuito é muito complicado pra mim, especialmente porque são usados capacitores em série.

Eu imaginava que meu uso de capacitores junto a reguladores de tensão seria sempre em paralelo, para filtragem, tanto na saída quanto na entrada.

Update

Deem uma olhada, por favor, abaixo ou diretamente pelo datasheet, nos circuitos "teste" e "aplicação" do KIA78R33PI.

O primeiro me diz que eu deveria usar 0,33 uF eletrolítico na entrada e 47 uF eletrolítico na saída:

O segundo nem especifica valores:

É mais complicado do que isso?

1) Por que eu não devo substituir o primeiro capacitor por um não polarizado? Ele está aterrado e estamos em CC...

Julgo a questão como relevante pelo seguinte. Peguemos o LM317T. Há quem proponha um capacitor não polarizado na entrada, e um polarizado na saída. Vejam aqui. Mas o datasheet (pág. 4) coloca ambos como não polarizados. Aí é pra endoidar!

Por isso eu estou tendendo a pensar o seguinte. "Obviamente, nunca um polarizado em AC! Mas talvez o não polarizado possa substituir o polarizado em DC, quando for filtragem".

2) Por que eu não devo aumentá-lo, inclusive usando associação em paralelo de cerâmicos?

Acho que já li em algum lugar que não se faz associação de capacitores não polarizados...

Update

@Isadora Ferraz, eu estou todo enrolado com esses capacitores para os circuitos integrados reguladores de tensão. As duas questões acima. Alguma luz?

Eu quero muito evitar acidentes. Se vocês não tiverem paciência, fico muito grato se receber indicação de alguma leitura licitamente acessível. As páginas que tenho encontrado via Google dizem somente "o de sempre" sobre capacitores, o "básico do básico", coisa de Ensino Médio.

Pela imagem do datasheet indica que o capacitor é polarizado, como o valor é muito baixo e a função desse capacitor é de filtrar ruído de alta frequência você pode usar um despolarizado de cerâmico ou poliester com valor entre 0,1 a 0,33uF.

Aquele capacitor na foto 2 que tem na saída é um capacitor de acoplamento, ele está ali para medir alguma tensão AC na saída, note que ele está depois da carga(RL) e em corrente contínua o capacitor bloqueia então ele está ali só pra uso no teste.

Capacitor eletrolítico despolarizado na maioria dos casos é usado para acoplamento, no desacoplamento em DC normalmente o capacitor é polarizado.

Já falei na outra mensagem o porque você não deve aumentar o valor dele, ele desacopla alta frequência, se aumentar o valor ele perde sua função.

Veja esse vídeo que fiz para explicar os componentes ao redor do LM317 que serve também para esse regulador.

São três vídeos da série falando sobre regulador.

alexandre.mbm · 3 de fevereiro de 2017

10 minutos atrás, Picco disse:

Aquele capacitor na foto 2 que tem na saída é um capacitor de acoplamento, ele está ali para medir alguma tensão AC na saída, note que ele está depois da carga(RL) e em corrente contínua o capacitor bloqueia então ele está ali só pra uso no teste.

Vou assumir que você está falando da imagem seguinte:

10 minutos atrás, Picco disse:

Capacitor eletrolítico despolarizado na maioria dos casos é usado para acoplamento, no desacoplamento em DC normalmente o capacitor é polarizado.

Eu já ia lhe perguntar se existe "eletrolítico despolarizado", acreditando você ter cometido um deslize, mas acabo de encontrar algumas referências:

Capacitores [eletrolíticos] despolarizados ‒ Instituto Newton C. Braga
Capacitor Despolarizado de Alta Capacitância ‒ Nova Eletrônica

Na verdade, vemos que será uma associação de capacitores.

Vou assistir seus vídeos. Mas infelizmente eu não tenho um LM317. Tenho outros...

.if · 3 de fevereiro de 2017

Do meu (velho) ponto de vista acho que o amigo está fazendo tempestade em copo dágua. Mas sei que o intuito é adquirir algum conhecimento.

1- Um capacitor não polarizado de alta capacitância custa mais que um eletrolítico de mesma capacitância. Este é o principal motivo da preferência pelo polarizado. Eletricamente falando, tanto faz.

2-Vc pode aumentar o quanto quiser o eletrolítico (polarizado) . Ele "absorve" o ripple de baixa frequencia. O cerâmico (não polarizado) geralmente é pequeno da ordem de 1...100nF. Ele "absorve" ruídos de alta frequencia da linha vcc que são autogerados ou externos. Abra seu pc e veja centenas de marronzinhos estrategicamente posicionados. Vários estão "associados" em paralelo

Desculpe se chovi no molhado ou incoerências mas não li o tópico como deveria ok?

Sobre o de filtro de regulador em 60 Hz, dizem ~~as boas más linguas~~ que pra simplificar a coisa toda, geralmente devemos considerar 1000uF/A

alexandre.mbm · 3 de fevereiro de 2017

46 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Sobre o de filtro de regulador em 60 Hz, dizem ~~as boas más linguas~~ que pra simplificar a coisa toda, geralmente devemos considerar 1000uF/A

Você refere-se ao filtro após a retificação de onda completa, não é?

.if · 3 de fevereiro de 2017

isso isso isso. No caso um complemento: rede de 60Hz provoca 120Hz na onda completa, portanto filtro em 120Hz

E falando em complementos... há projetos em indutores na alimentação vcc são implementados. Estes, em série. Mas por gentileza, durma com isso e não me pergunte nada ok? kk. bem .. só isso: fazem o mesmo efeito (complementam) o capacitor de desacoplamento: não deixam ruídos entrar (ou sair) do circuito. Se achar que deve, desmonte um (bom) filtro de linha e veja por si.

3 de fevereiro de 2017

3 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Vou assumir que você está falando da imagem seguinte:

Eu já ia lhe perguntar se existe "eletrolítico despolarizado", acreditando você ter cometido um deslize, mas acabo de encontrar algumas referências:

Capacitores [eletrolíticos] despolarizados ‒ Instituto Newton C. Braga

Capacitor Despolarizado de Alta Capacitância ‒ Nova Eletrônica

Na verdade, vemos que será uma associação de capacitores.

Vou assistir seus vídeos. Mas infelizmente eu não tenho um LM317. Tenho outros...

Isso mesmo, estava me referindo a esse capacitor que você indicou na seta. E sim, existem capacitores eletrolíticos despolarizados, mas se precisa de um e você tiver só polarizados você pode pegar dois capacitores polarizados e juntar seus terminais negativos, o resultado é um eletrolítico despolarizado, lembrando que associação em série de capacitores o cálculo é igual a resistência em paralelo.

É raro o uso de eletrolíticos despolarizados em circuitos, você encontra mais eles naqueles filtros que tem dentro das caixas de som, é usado por causa do valor alto que é necessário para o filtro, se não era usado poliéster ou MKT que são melhores do que o eletrolítico para áudio.

Essa regra do vídeo serve também para reguladores fixos e não só para o LM317.

No link abaixo tem um datasheet da National com ótimas informações sobre reguladores, o capítulo que explica os cálculos para projetar uma fonte eu tenho traduzido.

https://archive.org/details/NationalSemiconductorVoltageRegulatorHandbook1980

Artigo em inglês e traduzido:

https://blogdopicco.blogspot.com.br/2009/09/pequeno-tutorial-para-projeto-de-fontes_14.html

alexandre.mbm · 4 de fevereiro de 2017

Tenho descoberto o significado do termo "application notes". Talvez possa traduzido realmente como "notas de aplicação". Eu pensava que não. Pensava que seriam meras anotações de qualquer pessoa trabalhando com circuitos eletrônicos. PCMag esclarece que são instruções ou recomendações que o fabricante fornece para ir além dos manuais de referência. Artigo da Wikipédia afirma que trata-se de documento com detalhes específicos sobre determinada aplicação do componente, ou sobre processo particular que o envolva, tal como a montagem de um produto. Notas de aplicação são então úteis como guias, principalmente para abordagens menos usuais que possam consideradas irrelevantes pela maioria dos leitores do datasheet padrão. O documento pode ser apresentado separadamente ou juntamente com o datasheet.

Não encontrei notas de aplicação publicadas em formato eletrônico no site da National Semiconductor. É possível que não vá encontrar. A empresa parece ter preferência por liberar apenas conteúdos mais rasos.

Encontrei notas de aplicação publicadas pela Linear Technology. Dificilmente elas me serão de alguma utilidade.

Também encontrei uma nota de aplicação dada pela Texas Instruments. Essa sim, poderá ser útil a mim. Ela não aprofunda tanto, mas pelo menos trata do LM317, por exemplo. Resta-me achar agora um índice oficial e autorizado das demais notas de aplicação da Texas. Na verdade, no site dela há coisas como a AN-31, da National. É isso tipo de coisa que quero encontrar! Material publicado pelos próprio fabricante ou parceiro autorizado.

Update

Ainda no site da Texas Instruments, encontrei a possibilidade de uma filtragem de notas de aplicação para reguladores LDO — "low drop-out". Ela me possibilitou chegar aos seguintes documentos que pretendo ler:

Se alguém ver mais, nos sites dos fabricantes, por favor aponte aí. Atualmente me interessa aplicar o regulador fixo KIA78R33PI. Eu sei que é um produto de outro fabricante. Também sei que "linear" e "chaveado" são duas coisas bem diferentes, mas alguma leitura para correlação também me interessa, desde que a curva de aprendizado possa se manter contínua, ou seja, o nível seja próximo.

Vinícius F. Souza · 2 de junho de 2017

Eu quero comprar alguns capacitores. É possível substituir os eletrolíticos por de poliéster. Eu ouvi falar que os eletrólitos "tem validade". Uma dúvida à parte: existe uma forma de eu criar um tópico nessa comunidade? Caso sim me expliquem como, pois ainda não descobri.

alexandre.mbm · 2 de junho de 2017

@Vinícius F. Souza, em somente alguns circuitos, sempre de maneira não-profissionais (bem gambiarra mesmo), eles podem ser intercambiáveis. Existe uma diferença gritante! Funcionam de modo completamente diferente. Uns são polarizados e os outros não. Se você não estudou suficientemente o circuito e não sabe ao certo o papel do capacitor, sugiro que não faça testes.

44 minutos atrás, Vinícius F. Souza disse:

Uma dúvida à parte: existe uma forma de eu criar um tópico nessa comunidade?

Escolha um fórum como o Eletrônica e nela clique "Novo tópico":

Vinícius F. Souza · 2 de junho de 2017

oi

adicionado 5 minutos depois

36 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

@Vinícius F. Souza, Se você não estudou suficientemente o circuito e não sabe ao certo o papel do capacitor, sugiro que não faça testes.

Eu sou principiante em eletrônica (todos nós estamos sempre aprendendo, reconheço que você sabe muito mais em eletrônica do que eu) , mas não sou BURRO. É testando que se aprende.

Eu aprendi que o capacitor basicamente tem a função de armazenar energia. Ele pode ser usado como filtro em entradas de fontes além de outras funções. Os polarizados (eletrolítico, de tântalo e etc) podem explodir se invertermos a polaridade ele pode acabar explodindo. Também existem os não polarizados (geralmente usados em corrente alternada)(de poliéster, cerâmico e etc).

Mesmo assim agradeço, pois esclareceu as minhas dúvidas.

alexandre.mbm · 2 de junho de 2017

Eu não disse que sei mais do que alguém, e esse ramo de conversa é infrutífero. Nesse momento, parece que temos basicamente as mesmas informações a cerca de capacitores. Testar somente vale à pena quando é controlado ou consciente. O ponto é só esse. Ou você é dos que "testam" bombas de São João nas mãos?

Vinícius F. Souza · 11 de junho de 2017

Em 6/2/2017 às 15:01, alexandre.mbm disse:

Eu não disse que sei mais do que alguém, e esse ramo de conversa é infrutífero. Nesse momento, parece que temos basicamente as mesmas informações a cerca de capacitores. Testar somente vale à pena quando é controlado ou consciente. O ponto é só esse. Ou você é dos que "testam" bombas de São João nas mãos?

Tá certo