Entendendo melhor sobre capacitores

[Sergiodam]

Oi, pessoal.
Hoje me vi diante de uma dúvida em relação a capacitores polarizados x não polarizados.
Um projeto pedia a utilização de um capacitor 0,22uF (polarizado). Eu não tinha na hora, mas tinha um 0,22uF não polarizado (isto é, um 220n azulzinho). FIquei tentado a substituir um pelo outro, ja que tinham a mesma capacidade. Mas pensei: "Por que, diabos, o autor do projeto especificou eletrolítico naquela posição?". Procurei aqui no forum algo a respeito e achei, lá nos tutoriais, o tópico de capacitores, que tinha a seguinte informação, muito interessante:
"Existem dois tipos básicos de capacitores, o polarizado e o não-polarizado. O capacitor não polarizado é utilizado quando trabalhamos com tensões positivas e negativas alternadas, então podemos carregá-los e descarregá-los e inverter a tensão sem problemas. Já o polarizado possui o terminal positivo e o terminal negativo, de forma que não podemos carregar ao inverso pois irá danificar o dielétrico."
Minha pergunta aos mestres é: até que ponto substituir um eletrolítico de pequeno valor por outro não polarizado pode causar problema ao resultado final do projeto? E por quê um projeto precisa optar por um em vez do outro?
Já agradeço as aulas, antecipadamente. 

[xformer]

Esse documento aqui explica bem as características e limitações dos capacitores eletrolíticos polarizados e faz uma comparação com os outros tipos de capacitores. Pode ajudar a chegar na resposta da sua dúvida:

http://www.cde.com/catalogs/AEappGUIDE.pdf

[Adiel]

Excelente texto, Xformer!  Muito obrigado!   

[Ledod]

"Por que, diabos, o autor do projeto especificou eletrolítico naquela posição?".

Minha pergunta aos mestres é: até que ponto substituir um eletrolítico de pequeno valor por outro não polarizado pode causar problema ao resultado final do projeto? E por quê um projeto precisa optar por um em vez do outro?

 Bem legal esse artigo que o xformer postou, ele dá todos os parâmetros mensuráveis dos capacitores, vida útil, vibração mecânica, etc.

 Mas talvez ainda não responda o porque de utilizar um tipo ou não.

 Existem inúmeros fatores que o projetista deve se atentar na hora de escolher os componentes, vou citar alguns:

 - Aplicação do capacitor - Circuito onde será utilizado o capacitor, frequência de operação, necessidade ou não de linearidade, necessidade de baixa ESR, temperatura de operação do circuito, variação da capacitância com o tempo, ou durabilidade, se são de tipo "automotive grade" ou "audio grade" ou "general purpose"... São muitos os parâmetros, para cada projeto e é tarefa do projetista/engenheiro saber. Nenhum engenheiro da NASA vai usar um "Jun Fu Xing Ling" em um satélite de milhões e nenhum chines irá usar um "aerospace grade" para um pisca-pisca de brinquedos.

 - Custo - Esse sem dúvida é o principal motivo falando em projetos de grande escalabilidade de aparelhos de consumo. Capacitores eletrolíticos possuem alta capacitância e são muito baratos! Mais baratos que capacitores de poliéster e cerâmicos (para a mesma capacitância) e muito mais baratos que os de tântalo. Se um eletrolítico baratinho me basta, porque utilizar um outro mais caro?

 - Layout e montagem - Na industria muitas vezes são utilizadas máquinas para a montagem de placas de circuito impresso, porém alguns componentes as vezes necessitam de montagem manual (como alguns eletrolíticos com montagem through-role), assim talvez o custo do tempo de montagem seja melhor compensado utilizando um tipo SMD por exemplo na montagem automática.
 Também acontece de alguns tipos serem bem menores que outros, ou seja, aumenta a densidade de componentes na placa o que gera menor tamanho, e portanto, menor custo...

 - Reutilização de componentes em estoque - Sim, é melhor e mais barato comprar 100000 eletrolíticos de .22uF do que 50000 de poliéster e 50000 eletrolíticos.

 Um bom exemplo da questão de custo e durabilidade são as placas desses dois pedais, um boss DD-7 e um behringer RV600:





 Nem precisa comentar qual pedal tem os melhores capacitores não é? O boss usa só capacitores de tântalo "high grade"! O behringer, só capacitores "Xing Ling" eletrolíticos comuns...
 "You get what you pay for"

 Sobre sua pergunta em específico, você pode substituir sempre um capacitor polarizado por um não polarizado, desde que contenham parâmetros equivalentes (de tensão, frequência de operação, ESR, linearidade e todos os outros vistos no artigo que o xformer postou). Em capacitores de acoplamento/desacoplamento prefiro os não polarizados pois possuem linearidade melhor.

 No caso de projetinhos nossos DIY, talvez o projetista tivesse já esses capacitores em seu estoque, ou copiou de algum outro lugar sem analisar profundamente o circuito, ou era um capacitor que cabia naquele circuito, etc...

 Espero que tenha dado uma esclarecida, existem inúmeros problemas na escolha, listei alguns mais simples e diretos!

 Um abraço,

 Eduardo

[xformer]

Bem legal esse artigo que o xformer postou, ele dá todos os parâmetros mensuráveis dos capacitores, vida útil, vibração mecânica, etc.

 Eduardo

Esse artigo foi um dos que você indicou (assim lhe dou os créditos  ) quando nós estávamos discutindo e fazendo experiências naquele tópico sobre usar capacitores eletrolíticos polarizados e despolarizados ligando dois em série e invertidos, em AC e DC.

[Sergiodam]

Esse documento aqui explica bem as características e limitações dos capacitores eletrolíticos polarizados e faz uma comparação com os outros tipos de capacitores. Pode ajudar a chegar na resposta da sua dúvida:

Excelente material, Xformer, obrigado. 

 No caso de projetinhos nossos DIY, talvez o projetista tivesse já esses capacitores em seu estoque, ou copiou de algum outro lugar sem analisar profundamente o circuito, ou era um capacitor que cabia naquele circuito, etc...

 Espero que tenha dado uma esclarecida, existem inúmeros problemas na escolha, listei alguns mais simples e diretos!

 Um abraço,

 Eduardo

Valeu, Eduardo. Era o que eu queria saber. 

[Adiel]

Saindo ligeiramente do tópico, o integrado principal do DD-7, da foto acima, parece idêntico ao do PS-6, possível evidência da utilização de um projeto básico de DSP pela Roland, não muito diferente de outros fabricantes proeminentes, o que simplificaria os projetos, variando apenas a programação dos dispositivos.  Observem que o PS-6 já não usa os capacitores de tântalo, mas eletrolíticos de alumínio (voltando ao tópico...).

[Ledod]

 Poxa, eu nem lembrava desse artigo!! Obrigado por relembrar...  

 Adiel:

 Com certeza, ter um chip proprietário não é nada barato, nada mais justo que projetá-lo o mais versátil possível podendo ser utilizador em muitos pedais com efeitos diferentes.

 Bem interessante, a Boss nesse projeto utilizou os capacitores eletrolíticos de alumínio. Provavelmente o custo foi um dos fatores e/ou os capacitores de alumínio atuais estão com características melhores que os antigos, podendo ser utilizados nessa aplicação.

 De qualquer forma, a análise para a utilização de um tipo ou outro com certeza passou por um processo para determinar qual o melhor, não foi apenas uma escolha pontual do projetista, e sim uma escolha que atendesse melhor aos quesitos impostos ao projeto!

 No caso nosso, a escolha as vezes se limita ao que temos disponível no mercado, então, trocar um tipo por outro, como um eletrolítico por um azulzinho de poliéster (com critério é claro, sempre analisando as características) é perfeitamente possível.

 Um abraço!

 Eduardo