Capacitores não "mudam" tensão diretamente; eles armazenam carga e opõem-se a mudanças rápidas de tensão (\(i = C \frac{dv}{dt}\)). Esse comportamento habilita várias funções de gestão de tensão.
Comportamentos Principais Relacionados à Tensão
- Suavização de Tensão / Reservatório (Capacitores Bulk):
- Após retificador: Cap carrega no pico, descarrega entre picos → reduz ripple.
- Tensão de ripple \(\Delta V \approx \frac{I_{carga}}{f C}\) (onda completa). Maior C = menor ripple.
- Supressão de Transientes / Desacoplamento (Capacitores Bypass):
- Reservatório local de carga para CIs comutação rápida. Evita queda \(V_{DD}\) durante picos de corrente.
- Baixo ESL/ESR crítico (MLCC 0,1µF, 1µF, 10µF próximos aos pinos).
- Acoplamento CA / Bloqueio CC:
- Capacitor série passa sinal CA, bloqueia polarização CC. Define canto passa-alta: \(f_c = \frac{1}{2\pi RC}\).
- Divisão de Tensão (Divisor Capacitivo):
- \(V_{out} = V_{in} \frac{C_1}{C_1 + C_2}\) (para Cs em série). Usado em sondas AT, touch screens, MEMS.
- Multiplicadores de Tensão (Cockcroft-Walton, Villard):
- Diodos + Caps geram alta CC a partir de CA (CRT, fotomultiplicador, bomba iônica).
- Armazenamento de Energia / Potência de Pulso:
- \(E = \frac{1}{2} C V^2\). Flash fotográfico, desfibrilador, laser, canhão eletromagnético, hold-up backup.
- Correção de Fator de Potência:
- Caps shunt fornecem vars reativos, elevando tensão em alimentadores de distribuição.
O Que Capacitores NÃO Fazem
- Criam tensão (não são fonte de energia).
- Regulam tensão para valor fixo (isso é regulador/LDO/referência).
- Mudam instantaneamente tensão em seus terminais (requer corrente infinita).
Dicas Práticas de Projeto
- Subdimensionar tensão: Operar ≤ 50–80% da tensão nominal para confiabilidade (especialmente MLCC, Eletrolítico).
- Considere Efeito Polarização CC: MLCCs Classe 2 (X7R, X5R) perdem 50–80% capacitância na tensão nominal.
- ESR/ESL importam para manuseio de ripple/corrente. Paralelize valores diferentes para desacoplamento banda larga.
- Polaridade: Eletrolítico/Tantalum = polarizado. Tensão reversa = risco explosão.
