мэдээ

Конденсатор нь хэлхээний самбарт хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг эд ангиудын нэг юм. Цахим төхөөрөмжүүдийн тоо (гар утаснаас машин хүртэл) өсөхийн хэрээр конденсаторын эрэлт хэрэгцээ нэмэгдсээр байна. Ковид 19 тахал нь хагас дамжуулагчийн дэлхийн эд анги нийлүүлэлтийн сүлжээг тасалдуулж байна. идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд, конденсаторууд хангалтгүй байсан1.
Конденсаторын сэдвийн талаархи хэлэлцүүлгийг ном эсвэл толь бичиг болгон хялбархан эргүүлж болно. Нэгдүгээрт, электролитийн конденсатор, кино конденсатор, керамик конденсатор гэх мэт өөр өөр төрлийн конденсаторууд байдаг. Дараа нь ижил төрлийн конденсаторууд өөр өөр байдаг. диэлектрик материалууд.Мөн өөр өөр ангиуд байдаг. Физик бүтцийн хувьд хоёр терминал ба гурван терминалтай конденсатор байдаг. Мөн X2Y төрлийн конденсатор байдаг бөгөөд энэ нь үндсэндээ нэг хос Y конденсатор юм. Суперконденсаторуудын талаар юу хэлэх вэ? Үнэн хэрэгтээ, хэрэв та суугаад томоохон үйлдвэрлэгчдийн конденсатор сонгох гарын авлагыг уншиж эхэлбэл та өдрийг хялбархан өнгөрөөж чадна!
Энэ нийтлэл нь үндсэн ойлголтуудын тухай тул би ердийнхөөрөө өөр аргыг ашиглах болно. Өмнө дурьдсанчлан конденсатор сонгох гарын авлагыг ханган нийлүүлэгчийн 3, 4-р вэбсайтаас хялбархан олох боломжтой бөгөөд талбайн инженерүүд ихэвчлэн конденсаторын талаархи ихэнх асуултанд хариулж чадна. Энэ нийтлэлд, Би интернетээс олж болох зүйлийг давтахгүй, харин конденсаторыг хэрхэн сонгох, ашиглах талаар практик жишээн дээр харуулах болно. Конденсаторыг сонгоход бага мэддэг зарим асуудал, тухайлбал конденсаторын доройтол зэргийг мөн авч үзэх болно. Энэ нийтлэлийг уншсаны дараа та конденсаторын хэрэглээний талаар сайн ойлголттой байх ёстой.
Хэдэн жилийн өмнө намайг электрон тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэдэг компанид ажиллаж байх үед бид эрчим хүчний электроникийн инженерээс ярилцлага авах асуулттай байсан. Одоо байгаа бүтээгдэхүүний бүдүүвч диаграмм дээр бид боломжит нэр дэвшигчдээс "Тогтмол гүйдлийн электролитийн үүрэг юу вэ?" конденсатор?"болон "Чипийн дэргэдэх керамик конденсатор ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?"Бид зөв хариулт гэж найдаж байна DC автобусны конденсатор Эрчим хүчийг хадгалахад ашигладаг, керамик конденсаторыг шүүлтүүрт ашигладаг.
Бидний хайж буй "зөв" хариулт нь дизайны багийн хүн бүр конденсаторыг талбайн онолын үүднээс биш энгийн хэлхээний өнцгөөс хардаг болохыг харуулж байна. Хэлхээний онолын үзэл бодол буруу биш. Бага давтамжид (хэдэн кГц-ээс) Хэлхээний онол нь ихэвчлэн асуудлыг сайн тайлбарлаж чаддаг. Энэ нь бага давтамжтай үед дохио нь голчлон дифференциал горимд байдагтай холбоотой юм. Хэлхээний онолыг ашиглан бид 1-р зурагт үзүүлсэн конденсаторыг харж болно, үүнд эквивалент цуврал эсэргүүцэл ( ESR) ба эквивалент цуврал индукц (ESL) нь конденсаторын эсэргүүцлийг давтамжтайгаар өөрчилдөг.
Энэ загвар нь хэлхээг удаан солих үед хэлхээний гүйцэтгэлийг бүрэн тайлбарладаг.Гэхдээ давтамж нэмэгдэхийн хэрээр бүх зүйл улам төвөгтэй болж эхэлдэг.Хэзээ нэгэн цагт бүрэлдэхүүн хэсэг нь шугаман бус байдлыг харуулж эхэлдэг.Давтамж нэмэгдэхэд энгийн LCR загвар өөрийн гэсэн хязгаарлалттай.
Өнөөдөр надаас яг ижилхэн ярилцлагын асуулт асуувал би талбайн онолын ажиглалтын шил зүүж, конденсаторын төрөл хоёулаа эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж гэж хэлэх байсан.Ялгаа нь электролитийн конденсатор нь керамик конденсатороос илүү их энерги хуримтлуулж чаддагт оршино.Гэхдээ эрчим хүчний дамжуулалтын хувьд , керамик конденсатор нь эрчим хүчийг илүү хурдан дамжуулж чаддаг.Энэ нь үндсэн тэжээлийн хэлхээтэй харьцуулахад чип нь шилжих давтамж болон шилжих хурдтай байдаг тул керамик конденсаторыг чипийн хажууд байрлуулах шаардлагатайг тайлбарладаг.
Энэ үүднээс бид конденсаторын гүйцэтгэлийн хоёр стандартыг энгийнээр тодорхойлж болно. Нэг нь конденсатор хэр их энерги хуримтлуулж чадах, нөгөө нь энэ энергийг хэр хурдан шилжүүлэх вэ. Аль аль нь конденсаторыг үйлдвэрлэх арга, диэлектрик материал, конденсатортай холболт гэх мэт.
Хэлхээний унтраалга хаагдах үед (Зураг 2-ыг үз) ачаалал нь тэжээлийн эх үүсвэрээс эрчим хүч шаарддаг болохыг харуулж байна. Энэ унтраалга хаагдах хурд нь эрчим хүчний хэрэгцээний яаралтай байдлыг тодорхойлдог. Эрчим хүч гэрлийн хурдаар (хагас) дамждаг тул FR4 материал дахь гэрлийн хурд), эрчим хүчийг шилжүүлэхэд цаг хугацаа шаардагдана. Үүнээс гадна эх үүсвэр ба дамжуулах шугам ба ачааллын хооронд эсэргүүцэл үл нийцэх болно. Энэ нь энерги хэзээ ч нэг аялалд дамжихгүй, харин олон удаа дамжихгүй гэсэн үг юм. хоёр талын аялал5, ийм учраас унтраалга хурдан солигдох үед бид сэлгэн залгах долгионы хэлбэрт саатал, хонх дуугарахыг хардаг.
Зураг 2: Орон зайд энерги тархахад цаг хугацаа шаардагдана;Эсэргүүцлийн үл нийцэл нь эрчим хүчний дамжуулалтын олон эргэлтийг үүсгэдэг.
Эрчим хүч дамжуулахад цаг хугацаа, олон удаагийн аялал шаардагддаг нь бид эрчим хүчний эх үүсвэрийг ачаалалд аль болох ойртуулж, эрчим хүчийг хурдан дамжуулах арга замыг хайж олох хэрэгтэйг хэлж байна. Эхнийх нь ихэвчлэн бие махбодийн хүчийг багасгах замаар хийгддэг. ачаалал, унтраалга ба конденсаторын хоорондох зай. Сүүлийнх нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй конденсаторуудын бүлэг цуглуулах замаар хийгддэг.
Талбайн онол нь нийтлэг горимын чимээ шуугианыг юу үүсгэдэг болохыг тайлбарладаг. Товчхондоо, шилжих үед ачааллын эрчим хүчний хэрэгцээ хангагдаагүй үед нийтлэг горимын дуу чимээ үүсдэг. Иймээс ачаалал болон ойролцоох дамжуулагчийн хоорондох зайд хуримтлагдсан энергийг дэмжих зорилгоор хангана. алхамын эрэлт. Ачаалал ба ойролцоох дамжуулагчийн хоорондох зайг бидний паразит/харилцан багтаамж гэж нэрлэдэг (Зураг 2-ыг үз).
Электролитийн конденсатор, олон давхаргат керамик конденсатор (MLCC) болон хальсан конденсаторыг хэрхэн ашиглахыг харуулахын тулд бид дараах жишээнүүдийг ашигладаг. Сонгосон конденсаторуудын гүйцэтгэлийг тайлбарлахад хэлхээний болон талбайн онолыг хоёуланг нь ашигладаг.
Электролитийн конденсаторыг тогтмол гүйдлийн холболтод голчлон эрчим хүчний гол эх үүсвэр болгон ашигладаг.Электролитийн конденсаторыг сонгох нь ихэвчлэн дараахь зүйлээс хамаардаг.
EMC-ийн гүйцэтгэлийн хувьд конденсаторын хамгийн чухал шинж чанарууд нь эсэргүүцэл ба давтамжийн шинж чанарууд юм. Бага давтамжийн дамжуулалт нь тогтмол гүйдлийн холболтын конденсаторын гүйцэтгэлээс үргэлж хамаардаг.
Тогтмол гүйдлийн холбоосын эсэргүүцэл нь зөвхөн конденсаторын ESR ба ESL-ээс гадна дулааны гогцооны талбайгаас хамаарна, Зураг 3-т үзүүлсэн шиг. Дулааны гогцооны талбай том бол энерги дамжуулахад удаан хугацаа шаардагддаг тул гүйцэтгэл нөлөөлнө.
Үүнийг нотлохын тулд багасдаг DC-DC хувиргагчийг бүтээсэн. Зураг 4-т үзүүлсэн EMC стандартыг дагаж мөрдөхийн өмнөх туршилтын тохиргоо нь 150 кГц-ээс 108 МГц-ийн хооронд цацралтын сканнер хийдэг.
Эсэргүүцлийн шинж чанарын зөрүүгээс зайлсхийхийн тулд энэ жишээн дээр ашигласан конденсаторууд бүгд ижил үйлдвэрлэгчийнх байх нь чухал юм. ПХБ дээр конденсаторыг гагнахдаа урт утас байхгүй эсэхийг шалгаарай, энэ нь конденсаторын ESL-ийг нэмэгдүүлэх болно. конденсатор.Зураг 5-д гурван тохиргоог харуулав.
Эдгээр гурван тохируулгын явуулсан ялгаралтын үр дүнг Зураг 6-д үзүүлэв. Нэг 680 мкФ конденсатортай харьцуулахад 330 мкФ хоёр конденсатор нь илүү өргөн давтамжийн мужид 6 дБ дуу чимээг бууруулах гүйцэтгэлд хүрч байгааг харж болно.
Хэлхээний онолоос харахад хоёр конденсаторыг зэрэгцээ холбосноор ESL болон ESR хоёулаа хоёр дахин багасдаг гэж хэлж болно. Талбайн онолын үүднээс авч үзвэл нэг эрчим хүчний эх үүсвэрээс гадна хоёр эрчим хүчний эх үүсвэрийг нэг ачаалалд нийлүүлдэг. , нийт энерги дамжуулах хугацааг үр дүнтэйгээр багасгадаг. Гэсэн хэдий ч илүү өндөр давтамжтай үед хоёр 330 мкФ конденсатор ба нэг 680 мкФ конденсаторын ялгаа багасах болно. Учир нь өндөр давтамжийн дуу чимээ нь алхамын эрчим хүчний хариу үйлдэл хангалтгүй байгааг харуулж байна. 330 мкФ конденсаторыг ойртуулах үед унтраалга, бид эрчим хүч дамжуулах хугацааг багасгадаг бөгөөд энэ нь конденсаторын алхамын хариу урвалыг үр дүнтэй нэмэгдүүлдэг.
Үр дүн нь бидэнд маш чухал сургамж болж байна. Нэг конденсаторын багтаамжийг нэмэгдүүлэх нь ерөнхийдөө илүү их эрчим хүчний хэрэгцээг дэмжихгүй. Боломжтой бол бага хэмжээний багтаамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашигла. Үүнд олон сайн шалтгаан бий. Эхнийх нь зардал юм. Багцын ижил хэмжээтэй байхын тулд конденсаторын өртөг нь багтаамжийн үнэ цэнээр нэмэгддэг. Нэг конденсатор ашиглах нь хэд хэдэн жижиг конденсатор ашиглахаас илүү үнэтэй байж болно. Хоёр дахь шалтгаан нь хэмжээ юм. Бүтээгдэхүүний дизайн дахь хязгаарлах хүчин зүйл нь ихэвчлэн өндөр байдаг. бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн.Том багтаамжтай конденсаторын хувьд өндөр нь ихэвчлэн бүтээгдэхүүний загварт хэт том байдаг. Гурав дахь шалтгаан нь бидний жишээн дээр үзсэн EMC гүйцэтгэл юм.
Электролитийн конденсаторыг ашиглахдаа анхаарах өөр нэг хүчин зүйл бол хүчдэлийг хуваалцахын тулд хоёр конденсаторыг цувралаар холбоход тэнцвэржүүлэх резистор 6 хэрэгтэй болно.
Өмнө дурьдсанчлан керамик конденсаторууд нь эрчим хүчийг хурдан хангаж чаддаг бяцхан төхөөрөмж юм. "Надад хэр их конденсатор хэрэгтэй вэ?" Гэсэн асуултыг ихэвчлэн асуудаг. Энэ асуултын хариулт нь керамик конденсаторын хувьд багтаамжийн утга нь тийм чухал биш юм. Энд анхаарах зүйл бол ямар давтамжтай эрчим хүчний дамжуулах хурд нь таны хэрэглээнд хангалттай болохыг тодорхойлох явдал юм. Хэрэв дамжуулсан ялгаруулалт 100 МГц-т амжилтгүй болвол 100 МГц-ийн хамгийн бага эсэргүүцэлтэй конденсаторыг сонгох нь зүйтэй.
Энэ бол MLCC-ийн бас нэг буруу ойлголт юм. Инженерүүд конденсаторыг RF-ийн лавлагаа цэгт урт мөрөөр холбохоос өмнө хамгийн бага ESR болон ESL-тэй керамик конденсаторуудыг сонгоход маш их энерги зарцуулдагийг би харсан. MLCC-ийн ESL нь ихэвчлэн их байдаг гэдгийг дурдах нь зүйтэй. самбар дээрх холболтын индукцаас бага.Холболтын индукц нь керамик конденсаторын өндөр давтамжийн эсэргүүцэлд нөлөөлөх хамгийн чухал үзүүлэлт хэвээр байна7.
Зураг 7 нь муу жишээг харуулж байна. Урт ул мөр (0.5 инч урт) нь дор хаяж 10nH индукцийг нэвтрүүлдэг. Загварчлалын үр дүн нь конденсаторын эсэргүүцэл нь давтамжийн цэг дээр (50 МГц) хүлээгдэж буй хэмжээнээс хамаагүй өндөр болохыг харуулж байна.
MLCC-ийн нэг бэрхшээл нь самбар дээрх индуктив бүтэцтэй нийцэх хандлагатай байдаг. Үүнийг Зураг 8-д үзүүлсэн жишээнээс харж болно, 10 μF MLCC ашиглах нь ойролцоогоор 300 кГц давтамжтай резонанс үүсгэдэг.
Та илүү том ESR-тэй бүрэлдэхүүн хэсгийг сонгох эсвэл конденсатор бүхий бага утгатай резисторыг (1 ом гэх мэт) цуваа тавих замаар резонансын бууруулж болно. Энэ төрлийн арга нь системийг дарахын тулд алдагдалтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашигладаг. Өөр нэг арга бол өөр багтаамж ашиглах явдал юм. резонансын доод эсвэл өндөр резонансын цэг рүү шилжүүлэх утга.
Кино конденсаторыг олон төрлийн хэрэглээнд ашигладаг. Эдгээр нь өндөр хүчин чадалтай DC-DC хувиргагчийн сонгосон конденсатор бөгөөд цахилгаан дамжуулах шугам (AC ба DC) болон нийтлэг горимын шүүлтүүрийн тохиргоонд EMI дарах шүүлтүүр болгон ашигладаг. Бид X конденсаторыг дараах байдлаар авдаг. кино конденсаторыг ашиглах зарим гол санааг харуулах жишээ.
Хэрэв хүчдэлийн гэнэтийн тохиолдол гарвал энэ нь шугам дээрх оргил хүчдэлийн даралтыг хязгаарлахад тусалдаг тул үүнийг ихэвчлэн түр зуурын хүчдэл дарагч (TVS) эсвэл металл ислийн варистор (MOV) ашиглан ашигладаг.
Та энэ бүгдийг аль хэдийн мэдэж байсан байж магадгүй, гэхдээ X конденсаторын багтаамжийг олон жил ашигласнаар мэдэгдэхүйц буурдаг гэдгийг та мэдэх үү? Энэ нь ялангуяа конденсаторыг чийглэг орчинд ашигладаг бол үнэн юм. Би конденсаторын багтаамжийн утгыг харсан. X конденсатор нь нэг эсвэл хоёр жилийн дотор нэрлэсэн утгынхаа хэдхэн хувь хүртэл буурдаг тул анх X конденсатороор бүтээгдсэн систем нь урд талын конденсаторын бүх хамгаалалтыг алдсан.
Тэгэхээр, юу болсон бэ? Чийгийн агаар конденсатор, утас дээш, хайрцаг болон эпокси савны нэгдлүүдийн хооронд нэвчиж болзошгүй. Дараа нь хөнгөн цагааны металлжилтыг исэлдүүлж болно. Хөнгөн цагааны исэл нь сайн цахилгаан тусгаарлагч бөгөөд ингэснээр багтаамжийг бууруулдаг. Энэ нь асуудал юм. Бүх хальсны конденсаторууд тулгарах болно. Миний яриад байгаа асуудал бол хальсны зузаан юм. Нэр хүндтэй конденсаторын брэндүүд нь зузаан хальсыг ашигладаг бөгөөд үүний үр дүнд бусад брэндүүдээс том конденсаторууд үүсдэг. Нимгэн хальс нь конденсаторыг хэт ачаалалд (хүчдэл, гүйдэл эсвэл температур) бат бөх болгодог. мөн өөрийгөө эдгээх магадлал багатай.
Хэрэв X конденсатор нь тэжээлийн эх үүсвэрт байнга холбогдоогүй бол та санаа зовох хэрэггүй болно. Жишээлбэл, тэжээлийн эх үүсвэр ба конденсаторын хооронд хатуу шилжүүлэгчтэй бүтээгдэхүүний хувьд хэмжээ нь амьдралаас илүү чухал байж болно. дараа нь та нимгэн конденсатор сонгож болно.
Гэсэн хэдий ч, хэрэв конденсатор нь тэжээлийн эх үүсвэрт байнга холбогдсон бол энэ нь өндөр найдвартай байх ёстой. Конденсаторын исэлдэлт нь зайлшгүй биш юм. Хэрэв конденсаторын эпокси материал нь сайн чанартай бөгөөд конденсатор нь хэт өндөр температурт байнга өртдөггүй бол уналт үнэ цэнэ хамгийн бага байх ёстой.
Энэ нийтлэлд эхлээд конденсаторын талбарын онолын үзэл бодлыг танилцуулсан. Практик жишээнүүд болон симуляцийн үр дүн нь хамгийн түгээмэл конденсаторын төрлийг хэрхэн сонгох, ашиглахыг харуулж байна. Энэхүү мэдээлэл нь электроникийн болон EMC дизайн дахь конденсаторын үүргийг илүү иж бүрэн ойлгоход тусална гэж найдаж байна.
Доктор Мин Жан бол Их Британид төвтэй Mach One Design Ltd хэмээх инженерийн компанийг үүсгэн байгуулагч, EMC-ийн ахлах зөвлөх бөгөөд EMC зөвлөх, алдааг олж засварлах, сургах чиглэлээр мэргэшсэн. Түүний эрчим хүчний электроник, дижитал электроник, мотор болон бүтээгдэхүүний дизайны талаархи гүнзгий мэдлэг нь ашиг тусаа өгсөн. дэлхий даяарх компаниуд.
In Compliance бол цахилгаан, электрон инженерийн мэргэжилтнүүдийн мэдээ, мэдээлэл, боловсрол, урам зоригийн гол эх сурвалж юм.
Агаарын сансрын автомашины харилцаа холбоо Хэрэглээний электроникийн боловсрол Эрчим хүч, эрчим хүчний үйлдвэрлэл Мэдээллийн технологи Эмнэлгийн цэрэг, үндэсний батлан ​​хамгаалах