Points clés à retenir

• Quel que soit le type de condensateur, les condensateurs céramiques sont déclassés pour éviter une charge immense et d'autres effets néfastes causés par la tension et la température appliquées.

• Le déclassement peut être effectué en limitant la tension appliquée à environ 50 % en dessous de la tension nominale. Ce type de déclassement est appelé déclassement de tension.

• La méthode de déclassement qui limite la température à 15℃ en dessous de la température de fonctionnement nominale maximale est appelée déclassement de température. 

La tension de déclassement du condensateur céramique doit être d'au moins 50 % de la tension attendue pour garantir un fonctionnement sans risque

Les condensateurs céramiques sont souvent utilisés dans les circuits électroniques en raison de caractéristiques telles que la précision, la tolérance, la taille, la haute tension et les capacités de gestion de puissance élevée. Le processus de sélection des condensateurs céramiques dans toute application de circuit doit prendre en compte la tension attendue apparaissant aux bornes du condensateur céramique, car la dégradation du condensateur causée par une tension appliquée approchant la valeur de tension nominale est préjudiciable au composant ainsi qu'au circuit. La technique de déclassement, où le condensateur est utilisé pour sa capacité nominale réduite, aide à protéger les condensateurs céramiques contre de tels risques. La tension de déclassement du condensateur céramique doit être d'au moins 50 % de la tension attendue pour garantir un fonctionnement sans risque. Dans cet article, nous examinerons le déclassement des condensateurs céramiques et ses  exigences de tension . 

Types de condensateurs céramiques 

Les condensateurs céramiques sont réputés pour leur taille physique compacte, leur grande capacité et leur résistance d'isolement élevée. Ils sont fabriqués en cuisant un mince film de métal à haute température des deux côtés des  couches diélectriques en céramique empilées . Le film métallique est généralement en argent. Les conducteurs terminaux sont soudés sur le film métallique ou attachés par contact de pression. L'ensemble du paquet est encapsulé pour la protection de l'environnement et l'isolation électrique. Ce type de condensateur céramique est appelé condensateur à disque céramique.

Un autre type de condensateur céramique, appelé condensateur céramique multicouche (MLCC), est de petite taille et souvent utilisé dans  les technologies de montage en surface ,  les systèmes de suppression EMI ou RFI , ou comme condensateurs de traversée. Quel que soit le type de condensateur, les condensateurs céramiques sont déclassés pour éviter une charge immense et d'autres effets néfastes causés par la tension et la température appliquées. 

Déclassement du condensateur céramique 

La fiabilité, la protection contre les surintensités excessives et la stabilité des principaux paramètres électriques sont des raisons physiques qui conduisent au déclassement de tout type de condensateur. La fiabilité des condensateurs céramiques dans des conditions d'humidité élevée est élevée, car la céramique offre une imperméabilité à l'humidité. Cependant, les condensateurs céramiques présentent une faible fiabilité avec la température. Les condensateurs en céramique sont également vulnérables aux défaillances sous forme de courts-circuits, de circuits ouverts ou de dérive des paramètres. Un courant de surtension excessif est capable d'induire une dégradation thermique ainsi que des pannes fatales. Avec la tension et la température, les paramètres électriques tels que la capacité, la résistance série équivalente (ESR) et l'inductance série équivalente (ESL) varient. 

Méthodes de déclassement des condensateurs céramiques

Le déclassement signifie la réduction de la quantité de facteurs d'accélération de charge afin que le fonctionnement du condensateur devienne moins sensible aux pannes. La tension et la température sont les facteurs d'accélération de charge dans les condensateurs. Les effets cumulatifs de la tension et de la température sont critiques pour la charge des condensateurs. La valeur de la capacité est influencée par l'augmentation de la tension et de la température. Lorsque la tension appliquée se rapproche de la tension nominale, une dégradation de la valeur du condensateur est observée. Lorsque la température augmente, une diminution de la capacité se produit dans les circuits.

Dans les condensateurs céramiques, le déclassement peut être obtenu en contrôlant les paramètres de déclassement, à savoir la tension et la température. Le déclassement s'avère être le moyen le plus efficace d'éviter les pannes ainsi que la dérive des paramètres dans les condensateurs céramiques. Cela peut être fait en limitant la tension appliquée à environ 50 % en dessous de la tension nominale. Ce type de déclassement est appelé déclassement de tension. L'autre méthode de déclassement consiste à limiter la température à 15℃ en dessous de la température de fonctionnement nominale maximale ; cette méthode est appelée déclassement de température.

Tension de déclassement du condensateur céramique

Les condensateurs en céramique sont vulnérables à la dégradation de la capacité avec la tension appliquée. Les condensateurs céramiques X7R, X5R et Y5V subissent une diminution de capacité au fil du temps en raison de la relaxation ou du réalignement des dipôles électriques à l'intérieur du condensateur. La diminution de la capacité céramique atteint jusqu'à 80 % à la tension nominale. Ce phénomène est connu sous le nom de coefficient de tension de capacité.

Il est recommandé d'utiliser un condensateur céramique à une tension inférieure à la tension nominale afin d'éliminer l'effet du coefficient de tension de la capacité. Le déclassement de tension est exprimé en pourcentage de la tension soustraite de la tension nominale. Par exemple, une tension de déclassement de condensateur céramique de 30 % signifie que le condensateur céramique doit fonctionner à 70 % de la tension nominale.

La sélection d'un condensateur céramique avec une tension nominale supérieure ou égale à deux fois la tension à appliquer à ses bornes dans une application donnée est la meilleure pratique pour le déclassement. Comme l'énergie stockée dans le condensateur dépend de la tension au carré, le déclassement de tension du condensateur céramique a un impact sur la capacité de gestion de l'énergie du condensateur céramique.

Pour éviter les explosions et le coefficient de tension de la capacité, il est préférable de choisir une tension de déclassement du condensateur céramique qui est d'environ 50% de la tension nominale.

Source：Cadence