aħbarijiet

Il-kondensers huma wieħed mill-komponenti l-aktar użati komunement fuq il-bords taċ-ċirkwiti. Hekk kif in-numru ta’ apparati elettroniċi (minn mowbajls għal karozzi) qed ikompli jiżdied, hekk ukoll qed tiżdied id-domanda għal capacitors. għal komponenti passivi, u capacitors kienu fil-qosor supply1.
Diskussjonijiet dwar is-suġġett tal-capacitors jistgħu faċilment jinbidlu fi ktieb jew dizzjunarju. L-ewwel, hemm tipi differenti ta 'capacitors, bħal capacitors elettrolitiċi, capacitors tal-film, capacitors taċ-ċeramika u l-bqija. Imbagħad, fl-istess tip, hemm differenti materjali dielettriċi.Hemm ukoll klassijiet differenti. Fir-rigward tal-istruttura fiżika, hemm tipi ta 'capacitor b'żewġ terminali u tliet terminali.Hemm ukoll kapaċitatur tat-tip X2Y, li essenzjalment huwa par ta' capacitors Y inkapsulati f'wieħed.Xi ngħidu dwar is-supercapacitors. ?Il-fatt hu, jekk toqgħod bilqiegħda u tibda taqra gwidi tal-għażla tal-kapaċitaturi minn manifatturi ewlenin, tista 'faċilment tqatta' l-ġurnata!
Peress li dan l-artikolu huwa dwar l-affarijiet bażiċi, se nuża metodu differenti bħas-soltu.Kif issemma qabel, il-gwidi tal-għażla tal-kapaċitaturi jistgħu jinstabu faċilment fuq il-websajts tal-fornituri 3 u 4, u l-inġiniera tal-post normalment jistgħu jwieġbu l-biċċa l-kbira tal-mistoqsijiet dwar il-capacitors.F'dan l-artikolu, Mhux se nirrepeti dak li tista 'ssib fuq l-Internet, iżda ser nuri kif tagħżel u tuża capacitors permezz ta' eżempji prattiċi. Xi aspetti inqas magħrufa tal-għażla tal-kapaċitaturi, bħad-degradazzjoni tal-kapaċità, se jkunu koperti wkoll. Wara li taqra dan l-artikolu, int għandu jkollu fehim tajjeb ta 'l-użu ta' capacitors.
Snin ilu, meta kont qed naħdem f'kumpanija li għamlet tagħmir elettroniku, kellna mistoqsija ta' intervista għal inġinier tal-elettronika tal-enerġija. Fuq id-dijagramma skematika tal-prodott eżistenti, se nistaqsu kandidati potenzjali "X'inhi l-funzjoni tal-elettrolitiku DC link. kapaċitatur?” u "X'inhi l-funzjoni tal-kapaċitatur taċ-ċeramika ħdejn iċ-ċippa?" Nittamaw li t-tweġiba t-tajba hija l-kapaċitatur DC bus Użat għall-ħażna tal-enerġija, kapaċituri taċ-ċeramika jintużaw għall-iffiltrar.
It-tweġiba "korretta" li nfittxu fil-fatt turi li kulħadd fit-tim tad-disinn iħares lejn capacitors minn perspettiva ta 'ċirkwit sempliċi, mhux minn perspettiva ta' teorija tal-kamp. Il-perspettiva tat-teorija taċ-ċirkwit mhix ħażina. Fi frekwenzi baxxi (minn ftit kHz għal ftit MHz), it-teorija taċ-ċirkwit normalment tista 'tispjega l-problema sew.Dan huwa minħabba li fi frekwenzi aktar baxxi, is-sinjal huwa prinċipalment f'modalità differenzjali. Bl-użu tat-teorija taċ-ċirkwit, nistgħu naraw il-kapaċitatur muri fil-Figura 1, fejn ir-reżistenza tas-serje ekwivalenti ( ESR) u inductance tas-serje ekwivalenti (ESL) jagħmlu l-impedenza tal-kapaċitatur tinbidel bil-frekwenza.
Dan il-mudell jispjega bis-sħiħ il-prestazzjoni taċ-ċirkwit meta ċ-ċirkwit jinxtegħel bil-mod.Madankollu, hekk kif tiżdied il-frekwenza, l-affarijiet isiru aktar u aktar ikkumplikati.F'xi punt, il-komponent jibda juri non-linearità.Meta l-frekwenza tiżdied, il-mudell LCR sempliċi għandha l-limitazzjonijiet tagħha.
Illum, kieku kont mistoqsi l-istess mistoqsija ta' intervista, kont nilbes in-nuċċali tiegħi ta' osservazzjoni tat-teorija tal-kamp u ngħid li ż-żewġ tipi ta' capacitors huma apparati għall-ħażna tal-enerġija. Id-differenza hija li capacitors elettrolitiċi jistgħu jaħżnu aktar enerġija minn capacitors taċ-ċeramika. Iżda f'termini ta 'trażmissjoni tal-enerġija , kapaċitaturi taċ-ċeramika jistgħu jittrasmettu l-enerġija aktar malajr.Dan jispjega għaliex il-kapaċitaturi taċ-ċeramika jeħtieġ li jitqiegħdu ħdejn iċ-ċippa, minħabba li ċ-ċippa għandha frekwenza ta 'swiċċjar ogħla u veloċità ta' swiċċjar meta mqabbla maċ-ċirkwit tal-enerġija prinċipali.
Minn din il-perspettiva, nistgħu sempliċement niddefinixxu żewġ standards ta 'prestazzjoni għal capacitors.One huwa kemm enerġija l-kapaċitatur jista' jaħżen, u l-oħra hija kemm tista 'tiġi trasferita malajr din l-enerġija. It-tnejn jiddependu fuq il-metodu ta' manifattura tal-kapaċitatur, il-materjal dielettriku, il-konnessjoni mal-kapaċitatur, eċċ.
Meta l-iswiċċ fiċ-ċirkwit jingħalaq (ara l-Figura 2), tindika li t-tagħbija teħtieġ enerġija mis-sors tal-enerġija. Il-veloċità li biha jingħalaq dan is-swiċċ tiddetermina l-urġenza tad-domanda tal-enerġija. Peress li l-enerġija tivvjaġġa bil-veloċità tad-dawl (nofs il-veloċità tad-dawl fil-materjali FR4), jieħu ż-żmien biex tittrasferixxi l-enerġija. Barra minn hekk, hemm nuqqas ta 'qbil ta' impedenza bejn is-sors u l-linja ta 'trażmissjoni u t-tagħbija. Dan ifisser li l-enerġija qatt mhi se tiġi trasferita f'vjaġġ wieħed, iżda f'ħafna vjaġġi bir-ritorn5, u huwa għalhekk li meta l-iswiċċ jaqleb malajr, naraw dewmien u tisfir fil-forma tal-mewġ tal-bidla.
Figura 2: Huwa jieħu ż-żmien biex l-enerġija tippropaga fl-ispazju; nuqqas ta 'qbil ta' impedenza jikkawża vjaġġi bir-ritorn multipli ta 'trasferiment ta' enerġija.
Il-fatt li t-trasferiment tal-enerġija jieħu ż-żmien u vjaġġi bir-ritorn multipli jgħidilna li rridu nsibu s-sors tal-enerġija kemm jista 'jkun qrib it-tagħbija, u għandna bżonn insibu mod kif tittrasferixxi l-enerġija malajr. L-ewwel normalment jinkiseb billi tnaqqas il-fiżika distanza bejn it-tagħbija, is-swiċċ u l-kapaċitatur.Dan tal-aħħar jinkiseb billi jinġabar grupp ta 'capacitors bl-iżgħar impedenza.
It-teorija tal-qasam tispjega wkoll x'jikkawża l-istorbju tal-modalità komuni. Fil-qosor, il-ħoss tal-modalità komuni jiġi ġġenerat meta d-domanda tal-enerġija tat-tagħbija ma tintlaħaqx waqt il-bidla. Għalhekk, l-enerġija maħżuna fl-ispazju bejn it-tagħbija u l-kondutturi fil-qrib se tiġi pprovduta biex tappoġġja id-domanda tal-pass.L-ispazju bejn it-tagħbija u l-kondutturi fil-qrib huwa dak li nsejħu kapaċità parassitika / reċiproka (ara l-Figura 2).
Aħna nużaw l-eżempji li ġejjin biex nuru kif tuża capacitors elettrolitiċi, capacitors taċ-ċeramika b'ħafna saffi (MLCC), u capacitors tal-film. Kemm it-teorija taċ-ċirkwit kif ukoll tal-kamp jintużaw biex jispjegaw il-prestazzjoni ta 'capacitors magħżula.
Il-kapaċitaturi elettrolitiċi jintużaw prinċipalment fil-link DC bħala s-sors ewlieni tal-enerġija. L-għażla tal-kapaċitatur elettrolitiku ħafna drabi tiddependi fuq:
Għall-prestazzjoni tal-EMC, l-aktar karatteristiċi importanti tal-capacitors huma l-impedenza u l-karatteristiċi tal-frekwenza. L-emissjonijiet immexxija bi frekwenza baxxa dejjem jiddependu fuq il-prestazzjoni tal-capacitor DC link.
L-impedenza tal-link DC tiddependi mhux biss fuq l-ESR u l-ESL tal-kapaċitatur, iżda wkoll fuq iż-żona tal-linja termali, kif muri fil-Figura 3. Żona akbar tal-linja termali tfisser li t-trasferiment tal-enerġija jieħu aktar żmien, għalhekk il-prestazzjoni se jiġu affettwati.
Inbena konvertitur DC-DC step-down biex jipprova dan. Is-setup tat-test EMC ta 'qabel il-konformità murija fil-Figura 4 twettaq skan ta' emissjoni mwettqa bejn 150kHz u 108MHz.
Huwa importanti li jiġi żgurat li l-capacitors użati f'dan l-istudju tal-każ huma kollha mill-istess manifattur biex jiġu evitati differenzi fil-karatteristiċi ta 'impedenza. Meta issaldjar il-kapaċitatur fuq il-PCB, kun żgur li ma jkunx hemm ċomb twal, peress li dan iżid l-ESL ta' il-kapaċitatur.Figura 5 turi t-tliet konfigurazzjonijiet.
Ir-riżultati tal-emissjoni mwettqa ta 'dawn it-tliet konfigurazzjonijiet huma murija fil-Figura 6.Jista' jara li, meta mqabbel ma 'kapaċitatur wieħed ta' 680 µF, iż-żewġ capacitors 330 µF jiksbu prestazzjoni ta 'tnaqqis tal-istorbju ta' 6 dB fuq firxa ta 'frekwenza usa'.
Mit-teorija taċ-ċirkwit, jista 'jingħad li billi tgħaqqad żewġ capacitors b'mod parallel, kemm ESL kif ukoll ESR huma nofshom.Mill-aspett tat-teorija tal-kamp, ​​m'hemmx sors ta' enerġija wieħed biss, iżda żewġ sorsi ta 'enerġija huma fornuti għall-istess tagħbija. , tnaqqas b'mod effettiv il-ħin ġenerali tat-trażmissjoni tal-enerġija. Madankollu, fi frekwenzi ogħla, id-differenza bejn żewġ capacitors 330 µF u kapaċitatur wieħed 680 µF se tiċkien. is-swiċċ, aħna nnaqqsu l-ħin tat-trasferiment tal-enerġija, li effettivament iżid ir-rispons pass tal-kapaċitatur.
Ir-riżultat jgħidilna lezzjoni importanti ħafna. Iż-żieda tal-capacitance ta 'capacitor wieħed ġeneralment mhux se tappoġġja d-domanda pass għal aktar enerġija. Jekk possibbli, uża xi komponenti capacitive iżgħar. Hemm ħafna raġunijiet tajbin għal dan. L-ewwel hija l-ispiża. Ġeneralment titkellem, għall-istess daqs tal-pakkett, l-ispiża ta 'kapaċitatur tiżdied b'mod esponenzjali mal-valur tal-kapaċità. L-użu ta' kapaċitatur wieħed jista 'jkun aktar għali milli juża diversi capacitors iżgħar. It-tieni raġuni hija d-daqs. Il-fattur li jillimita fid-disinn tal-prodott huwa normalment l-għoli tal-komponenti.Għal kapaċitaturi ta 'kapaċità kbira, l-għoli ħafna drabi jkun kbir wisq għad-disinn tal-prodott. It-tielet raġuni hija l-prestazzjoni EMC li rajna fl-istudju tal-każ.
Fattur ieħor li għandek tikkonsidra meta tuża kapaċitatur elettrolitiku huwa li meta tqabbad żewġ capacitors f'serje biex taqsam il-vultaġġ, ser ikollok bżonn resistor ta 'ibbilanċjar 6.
Kif issemma qabel, il-kapaċitaturi taċ-ċeramika huma tagħmir minjatura li jista 'malajr jipprovdi enerġija. Spiss nistaqsi l-mistoqsija "Kemm kapaċitatur għandi bżonn?" It-tweġiba għal din il-mistoqsija hija li għal capacitors taċ-ċeramika, il-valur tal-kapaċità m'għandux ikun daqshekk importanti. Il-konsiderazzjoni importanti hawnhekk hija li tiddetermina f'liema frekwenza l-veloċità tat-trasferiment tal-enerġija hija biżżejjed għall-applikazzjoni tiegħek. Jekk l-emissjoni kondotta tonqos f'100 MHz, allura l-kapaċitatur bl-iżgħar impedenza f'100 MHz tkun għażla tajba.
Dan huwa nuqqas ta 'ftehim ieħor ta' MLCC. Rajt inġiniera jonfqu ħafna enerġija li jagħżlu capacitors taċ-ċeramika bl-ESR u ESL l-aktar baxxi qabel ma jgħaqqdu l-capacitors mal-punt ta 'referenza RF permezz ta' traċċi twal. Ta 'min isemmi li l-ESL ta' MLCC huwa ġeneralment ħafna inqas mill-inductance tal-konnessjoni fuq il-bord.L-inductance tal-konnessjoni għadha l-aktar parametru importanti li jaffettwa l-impedenza ta 'frekwenza għolja ta' capacitors7 taċ-ċeramika.
Figura 7 turi eżempju ħażin.Traċċi twal (0.5 pulzieri twal) jintroduċu mill-inqas 10nH inductance.Ir-riżultat tas-simulazzjoni juri li l-impedenza tal-kapaċitatur issir ħafna ogħla milli mistenni fil-punt tal-frekwenza (50 MHz).
Waħda mill-problemi bl-MLCCs hija li għandhom it-tendenza li jirresonaw mal-istruttura induttiva fuq il-bord.Dan jista 'jidher fl-eżempju muri fil-Figura 8, fejn l-użu ta' 10 µF MLCC jintroduċi reżonanza f'madwar 300 kHz.
Tista 'tnaqqas ir-reżonanza billi tagħżel komponent b'ESR akbar jew sempliċement tpoġġi resistor ta' valur żgħir (bħal 1 ohm) f'serje b'kapaċitatur.Dan it-tip ta 'metodu juża komponenti ta' telf biex irażżan is-sistema. Metodu ieħor huwa li tuża kapaċità oħra. valur biex iċċaqlaq ir-reżonanza għal punt ta 'reżonanza aktar baxx jew ogħla.
Il-kapaċitaturi tal-film jintużaw f'ħafna applikazzjonijiet. Huma l-kapaċitaturi tal-għażla għal konvertituri DC-DC ta 'qawwa għolja u jintużaw bħala filtri ta' soppressjoni tal-EMI fuq linji tal-enerġija (AC u DC) u konfigurazzjonijiet ta 'filtrazzjoni ta' mod komuni. Nieħdu capacitor X bħala eżempju biex juri xi wħud mill-punti ewlenin tal-użu ta 'capacitors tal-film.
Jekk iseħħ avveniment ta 'żieda, jgħin biex jillimita l-ogħla tensjoni tal-vultaġġ fuq il-linja, għalhekk normalment jintuża ma' suppressor tal-vultaġġ temporanju (TVS) jew varistor tal-ossidu tal-metall (MOV).
Inti tista 'diġà taf dan kollu, imma kont taf li l-valur tal-kapaċità ta' X capacitor jista 'jitnaqqas b'mod sinifikanti ma' snin ta 'użu?Dan huwa veru speċjalment jekk il-kapaċitatur jintuża f'ambjent umdu. Rajt il-valur tal-kapaċità ta' il-kapaċitatur X jinżel biss għal ftit fil-mija tal-valur nominali tiegħu fi żmien sena jew tnejn, għalhekk is-sistema ddisinjata oriġinarjament bil-kapaċitatur X fil-fatt tilfet il-protezzjoni kollha li jista 'jkollha l-kapaċitatur ta' quddiem.
Allura, x'ġara?L-arja ta 'umdità tista' tnixxi fil-kapaċitatur, il-wajer u bejn il-kaxxa u l-kompost tal-qsari epossidiċi. Il-metallizzazzjoni tal-aluminju tista 'mbagħad tiġi ossidizzata.L-Alumina hija iżolatur elettriku tajjeb, u b'hekk tnaqqas il-kapaċità. Din hija problema li il-kapaċitaturi kollha tal-film se jiltaqgħu. Il-kwistjoni li qed nitkellem dwarha hija ħxuna tal-film. Marki ta 'capacitor reputazzjoni tajba jużaw films eħxen, li jirriżultaw f'capacitors akbar minn marki oħra. u mhux probabbli li tfejjaq innifsu.
Jekk il-kapaċitatur X ma jkunx konness b'mod permanenti mal-provvista tal-enerġija, allura m'għandekx għalfejn tinkwieta. Per eżempju, għal prodott li għandu swiċċ iebes bejn il-provvista tal-enerġija u l-kapaċitatur, id-daqs jista 'jkun aktar importanti mill-ħajja, u allura tista 'tagħżel capacitor irqaq.
Madankollu, jekk il-kapaċitatur ikun konness b'mod permanenti mas-sors tal-enerġija, għandu jkun affidabbli ħafna. L-ossidazzjoni tal-kapaċitaturi mhix inevitabbli.Jekk il-materjal epossidiku tal-kapaċitatur huwa ta 'kwalità tajba u l-kapaċitatur ma jkunx spiss espost għal temperaturi estremi, il-waqgħa fil- valur għandu jkun minimu.
F'dan l-artikolu, introduċa l-ewwel il-fehma tat-teorija tal-qasam tal-capacitors.Eżempji prattiċi u r-riżultati tas-simulazzjoni juru kif tagħżel u tuża l-aktar tipi ta 'capacitor komuni. Nittama li din l-informazzjoni tista' tgħinek tifhem ir-rwol tal-capacitors fid-disinn elettroniku u EMC b'mod aktar komprensiv.
Dr Min Zhang huwa l-fundatur u konsulent ewlieni tal-EMC ta’ Mach One Design Ltd, kumpanija tal-inġinerija bbażata fir-Renju Unit li tispeċjalizza fil-konsultazzjoni, is-soluzzjoni tal-problemi u t-taħriġ tal-EMC. L-għarfien fil-fond tiegħu fl-elettronika tal-enerġija, l-elettronika diġitali, il-muturi u d-disinn tal-prodott ibbenefika. kumpaniji madwar id-dinja.
In Compliance hija s-sors ewlieni ta 'aħbarijiet, informazzjoni, edukazzjoni u ispirazzjoni għall-professjonisti tal-inġinerija elettrika u elettronika.
Aerospazjali Komunikazzjonijiet tal-Karozzi Elettronika tal-Konsumatur Edukazzjoni Enerġija u Enerġija Industrija Teknoloġija tal-Informazzjoni Mediku Militari u Difiża Nazzjonali