Kondentsadoreak zirkuitu plaketan gehien erabiltzen diren osagaietako bat dira. Gailu elektronikoen kopurua (telefono mugikorretatik kotxeetara) hazten doan heinean, kondentsadoreen eskaria ere igotzen da. osagai pasiboetara, eta kondentsadoreak eskas izan dira1.
Kondentsadoreen gaiari buruzko eztabaidak liburu edo hiztegi batean erraz bihur daitezke.Lehenik eta behin, kondentsadore mota desberdinak daude, hala nola kondentsadore elektrolitikoak, film kondentsadoreak, zeramikazko kondentsadoreak eta abar.Ondoren, mota berean, desberdinak daude. Material dielektrikoak.Klase desberdinak ere badaude.Egitura fisikoari dagokionez, bi terminaleko eta hiru terminaleko kondentsadore motak daude.X2Y motako kondentsadore bat ere badago, hau da, funtsean, bakarrean kapsulatutako Y kondentsadore pare bat.Zer gertatzen da superkondentsadoreekin. ?Kontua da, eseri eta fabrikatzaile nagusien kondentsadoreak aukeratzeko gidak irakurtzen hasten bazara, erraz pasa dezakezula eguna!
Artikulu hau oinarriei buruzkoa denez, beste metodo bat erabiliko dut ohi bezala.Arestian esan bezala, hornitzaileen 3. eta 4. webguneetan erraz aurki daitezke kondentsadoreak aukeratzeko gidak, eta eremuko ingeniariek normalean kondentsadoreei buruzko galdera gehienei erantzun diezaiekete.Artikulu honetan, Ez dut Interneten aurki dezakezuna errepikatuko, baina adibide praktikoen bidez kondentsadoreak aukeratzen eta erabiltzen erakutsiko dut.Kondentsadoreen hautaketaren alderdi ezezagun batzuk ere landuko dira, hala nola, kapazitatearen degradazioa. Artikulu hau irakurri ondoren, kondentsadoreen erabilera ondo ulertu behar da.
Duela urte, ekipamendu elektronikoak egiten zituen enpresa batean lanean nengoela, potentzia elektronikako ingeniari bati elkarrizketa galdera bat egin genion. Dauden produktuaren eskema eskematikoan, hautagai potentzialei galdetuko diegu: “Zein da DC link elektrolitikoaren funtzioa. kondentsadorea?"eta "Zein da txiparen ondoan zeramikazko kondentsadorearen funtzioa?"Erantzun zuzena DC bus kondentsadorea izatea espero dugu. Energia biltegiratzeko erabiltzen da, zeramikazko kondentsadoreak iragazteko erabiltzen dira.
Bilatzen dugun erantzun "zuzenak" benetan erakusten du diseinu-taldeko guztiek zirkuitu soilaren ikuspegitik begiratzen dituztela kondentsadoreak, ez eremu teoriaren ikuspegitik. Zirkuitu teoriaren ikuspegia ez da okerra. Maiztasun baxuetan (kHz gutxi batzuetatik MHz gutxi batzuetara), zirkuitu teoriak normalean ondo azal dezake arazoa.Hau da maiztasun baxuagoetan seinalea modu diferentzialean dagoelako batez ere.Zirkuituen teoria erabiliz, 1. irudian ageri den kondentsadorea ikus dezakegu, non serie baliokidearen erresistentzia ( ESR) eta serie baliokidearen induktantzia (ESL) kondentsadorearen inpedantzia maiztasunarekin aldatzen dute.
Eredu honek guztiz azaltzen du zirkuituaren errendimendua zirkuitua poliki-poliki aldatzen denean.Hala ere, maiztasuna handitzen den heinean, gauzak gero eta konplikatuagoak bihurtzen dira.Noizbait, osagaia ez-linealtasuna erakusten hasten da.Maiztasuna handitzen denean, LCR eredu sinplea bere mugak ditu.
Gaur, elkarrizketa-galdera bera egingo banu, nire eremu-teoriaren behaketa betaurrekoak jantziko nituzke eta esango nuke bi kondentsadore motak energia biltegiratzeko gailuak direla. Ezberdintasuna da kondentsadore elektrolitikoek zeramikazko kondentsadoreek baino energia gehiago meta dezaketela.Baina energia-transmisioari dagokionez. , zeramikazko kondentsadoreek energia azkarrago transmiti dezakete.Horrek azaltzen du zergatik jarri behar diren zeramikazko kondentsadoreak txiparen ondoan, txipak kommutazio-maiztasun eta kommutazio-abiadura handiagoak dituelako potentzia-zirkuitu nagusiarekin alderatuta.
Ikuspegi honetatik, kondentsadoreen bi errendimendu estandar defini ditzakegu. Bata kondentsadoreak zenbat energia biltegiratu dezakeen da, eta bestea energia hori zenbateraino transferi daitekeen. Biak kondentsadorearen fabrikazio-metodoaren araberakoak dira, material dielektrikoa, kondentsadorearekiko konexioa, eta abar.
Zirkuituko etengailua itxita dagoenean (ikus 2. irudia), kargak energia-iturritik energia behar duela adierazten du. Etengailu hau ixteko abiadurak determinatzen du energia-eskariaren premia. Energia argiaren abiaduran bidaiatzen denez (erdia). FR4 materialen argiaren abiadura), energia transferitzeko denbora behar da. Horrez gain, iturriaren eta transmisio-lerroaren eta kargaren artean inpedantzia-desegokia dago. Horrek esan nahi du energia ez dela inoiz bidaia batean transferituko, hainbatetan baizik. joan-etorriko bidaiak5, eta horregatik etengailua azkar aldatzen denean, atzerapenak eta dei-hotsak ikusten ditugu kommutazio-uhinean.
2. Irudia: Energia espazioan hedatzeko denbora behar da;inpedantzia desegokiak energia transferentziaren joan-etorri anitz eragiten ditu.
Energia-transferentziak denbora eta joan-etorri anitz behar izateak esaten digu energia-iturria kargatik ahalik eta hurbilen kokatu behar dugula, eta energia azkar transferitzeko modua bilatu behar dugula.Lehena fisikoa murriztuz lortzen da normalean. kargaren, etengailuaren eta kondentsadorearen arteko distantzia.Azken hau inpedantzia txikiena duten kondentsadore talde bat bilduz lortzen da.
Eremu-teoriak ere azaltzen du zerk eragiten duen modu komuneko zarata. Laburbilduz, modu komuneko zarata sortzen da kargaren energia-eskaria betetzen ez denean piztean. Hori dela eta, kargaren eta inguruko eroaleen arteko espazioan gordetako energia emango da laguntzeko. urratseko eskaria.Kargaren eta gertuko eroaleen arteko espazioa kapazitantzia parasito/elkarrekiko deitzen duguna da (ikus 2. irudia).
Honako adibide hauek erabiltzen ditugu kondentsadore elektrolitikoak, geruza anitzeko zeramikazko kondentsadoreak (MLCC) eta film kondentsadoreak nola erabiltzen diren erakusteko. Aukeratutako kondentsadoreen errendimendua azaltzeko zirkuitu zein eremu-teoria erabiltzen dira.
Kondentsadore elektrolitikoak batez ere DC loturan erabiltzen dira energia-iturri nagusi gisa. Kondentsadore elektrolitikoa aukeratzea askotan honako hauen araberakoa da:
EMC errendimendurako, kondentsadoreen ezaugarri garrantzitsuenak inpedantzia eta maiztasun ezaugarriak dira.Maiztasun baxuko emisioak DC link kondentsadorearen errendimenduaren araberakoak dira beti.
DC loturaren inpedantzia kondentsadorearen ESR eta ESLaren araberakoa ez ezik, begizta termikoaren eremuaren araberakoa ere bada, 3. Irudian ikusten den bezala. Begizta termikoko eremu handiagoak energia transferentzia denbora gehiago behar duela esan nahi du, beraz, errendimendua. eragingo du.
Hori frogatzeko DC-DC bihurgailu txikiago bat eraiki zen. 4. Irudian ageri den EMC probaren konfigurazioa 150kHz eta 108MHz arteko emisioen eskaneatzea egiten du.
Garrantzitsua da kasu-azterketa honetan erabilitako kondentsadoreak fabrikatzaile berekoak direla ziurtatzea, inpedantzia-ezaugarrien desberdintasunak saihesteko. Kondentsadorea PCBan soldatzerakoan, ziurtatu ez dagoela kate luzerik, honek ESL-a handituko duelako. kondentsadorea.5. Irudiak hiru konfigurazioak erakusten ditu.
Hiru konfigurazio hauen emisio-emaitzak 6. Irudian ageri dira. Ikus daiteke, 680 µF-ko kondentsadore bakar batekin alderatuta, 330 µF-ko bi kondentsadoreek 6 dB-ko zarata murrizteko errendimendua lortzen dutela maiztasun-tarte zabalago batean.
Zirkuitu teoriaren arabera, esan daiteke bi kondentsadore paraleloan konektatuz, biak ESL eta ESR erdira murrizten direla.Eremu teoriaren ikuspuntutik, ez dago energia-iturri bakarra, baizik eta bi energia-iturri hornitzen dira karga berari. , energia transmititzeko denbora orokorra modu eraginkorrean murrizten du. Hala ere, maiztasun handiagoetan, 330 µF-ko bi kondentsadore eta 680 µF-ko kondentsadore baten arteko aldea txikituko da. Hau da, maiztasun handiko zaratak urrats-energia erantzun nahikoa ez duelako adierazten. 330 µF-ko kondentsadore bat hurbilduz gero. etengailuan, energia transferitzeko denbora murrizten dugu, eta horrek kondentsadorearen urrats erantzuna eraginkortasunez handitzen du.
Emaitza oso ikasgai garrantzitsu bat kontatzen digu.Kondentsadore bakar baten kapazitatea handitzeak, oro har, ez du energia gehiagoren eskaria urratsa onartzen. Ahal izanez gero, erabili osagai kapazitate txikiago batzuk.Horretarako arrazoi on asko daude.Lehena kostua da.Orokorrean. hitz eginda, paketearen tamaina berdinerako, kondentsadore baten kostua esponentzialki handitzen da kapazitate-balioarekin.Kondentsadore bakarra erabiltzea hainbat kondentsadore txikiago erabiltzea baino garestiagoa izan daiteke.Bigarren arrazoia tamaina da.Produktuaren diseinuaren faktore mugatzailea altuera izan ohi da. osagaien.Ahalmen handiko kondentsadoreetarako, altuera handiegia da askotan produktuen diseinurako.Hirugarren arrazoia kasuaren azterketan ikusi dugun EMC errendimendua da.
Kondentsadore elektrolitikoa erabiltzean kontuan hartu beharreko beste faktore bat da tentsioa partekatzeko bi kondentsadore seriean konektatzen dituzunean, orekatzeko erresistentzia 6 beharko duzula.
Lehen esan bezala, zeramikazko kondentsadoreak energia azkar eman dezaketen miniaturazko gailuak dira. "Zenbat kondentsadore behar dut?" Galdera honen erantzuna da zeramikazko kondentsadoreentzat, kapazitate-balioak ez lukeela horren garrantzitsua izan behar. Hemen kontuan hartu beharrekoa da zure aplikaziorako energia-transferentzia-abiadura zein maiztasunarekin nahikoa den zehaztea. Igorpenaren emisioak 100 MHz-tan huts egiten badu, 100 MHz-ko inpedantzia txikiena duen kondentsadorea aukera ona izango da.
Hau MLCCren beste gaizki-ulertu bat da. Ikusi dut ingeniariek energia asko gastatzen dutela ESR eta ESL baxuena duten zeramikazko kondentsadoreak aukeratzen, kondentsadoreak RF erreferentzia-puntura aztarna luzeen bidez konektatu aurretik. Aipatzekoa da MLCCren ESLa normalean asko dela. plakako konexio-induktantzia baino txikiagoa.Konexio-induktantzia da oraindik ere zeramikazko kondentsadoreen maiztasun handiko inpedantziari eragiten dion parametrorik garrantzitsuena7.
7. irudiak adibide txar bat erakusten du.Aztarna luzeek (0,5 hazbeteko luzera) gutxienez 10nH-ko induktantzia sartzen dute.Simulazioaren emaitzak erakusten du kondentsadorearen inpedantzia maiztasun puntuan (50 MHz) espero baino askoz handiagoa dela.
MLCCen arazoetako bat plakako egitura induktiboarekin oihartzuna izan ohi dutela da. 8. Irudian ageri den adibidean ikus daiteke, non 10 µF MLCC bat erabiltzeak 300 kHz gutxi gorabehera erresonantzia sartzen duen.
Erresonantzia murriztu dezakezu ESR handiagoa duen osagai bat aukeratuz edo, besterik gabe, balio txikiko erresistentzia bat (adibidez, 1 ohm) seriean kondentsadore batekin jarriz. Metodo mota honek galerak diren osagaiak erabiltzen ditu sistema ezabatzeko. Beste metodo bat beste kapazitate bat erabiltzea da. erresonantzia erresonantzia puntu baxuago edo altuago batera eramateko balioa.
Film-kondentsadoreak aplikazio askotan erabiltzen dira. Potentzia handiko DC-DC bihurgailuetarako aukeratutako kondentsadoreak dira eta linea elektrikoen (AC eta DC) eta modu komuneko iragazketa-konfigurazioetan EMI ezabatzeko iragazki gisa erabiltzen dira. X kondentsadore bat hartzen dugu. adibide bat pelikula-kondentsadoreak erabiltzearen puntu nagusietako batzuk ilustratzeko.
Tentsio-gertaera bat gertatzen bada, lineako tentsio gailurreko tentsioa mugatzen laguntzen du, eta, beraz, normalean tentsio iragankorrak (TVS) edo oxido metalikoko varistore (MOV) batekin erabiltzen da.
Jadanik jakingo duzu hori guztia, baina ba al zenekien X kondentsadore baten kapazitate-balioa nabarmen murriztu daitekeela urteen erabilerarekin?Hau egia da bereziki kondentsadorea ingurune heze batean erabiltzen bada. Ikusi dut kapazitate-balioa. X kondentsadorea bere balio nominalaren ehuneko gutxira jaisten da urtebete edo bi epean, beraz, jatorriz X kondentsadorearekin diseinatutako sistemak aurreko kondentsadoreak izan dezakeen babes guztia galdu zuen.
Beraz, zer gertatu zen? Hezetasun-airea kondentsadorera, alanbrean gora eta kutxaren eta epoxi-ontziaren konposatuaren artean isur daiteke. Aluminioaren metalizazioa oxidatu daiteke. Alumina isolatzaile elektriko ona da, eta horrela kapazitatea murrizten du. film-kondentsadore guztiek topatuko dute.Hitz egiten ari naizen arazoa pelikularen lodiera da.Ospe handiko kondentsadoreek film lodiagoak erabiltzen dituzte, eta ondorioz beste marka batzuek baino kondentsadore handiagoak sortzen dira.Film meheak kondentsadorea ez da hain sendoa gainkargatzeko (tentsioa, korrontea edo tenperatura). eta nekez sendatuko da.
X kondentsadorea elikadura-iturrira betirako konektatuta ez badago, ez duzu kezkatu beharrik. Adibidez, elikadura-iturriaren eta kondentsadorearen artean etengailu gogorra duen produktu baten kasuan, baliteke tamaina bizitza baino garrantzitsuagoa izatea, eta orduan kondentsadore meheagoa aukeratu dezakezu.
Hala ere, kondentsadorea etengabe konektatzen bada elikadura-iturrira, oso fidagarria izan behar du.Kondentsadoreen oxidazioa ez da saihestezina.Kondentsadorearen epoxi-materiala kalitate onekoa bada eta kondentsadorea ez bada askotan muturreko tenperaturetara jasaten, beherakada. balioa minimoa izan behar du.
Artikulu honetan, lehenengo kondentsadoreen eremu-teoriaren ikuspegia sartu zen. Adibide praktikoek eta simulazio-emaitzek erakusten dute nola hautatu eta erabili kondentsadore-mota ohikoenak. Espero dugu informazio honek kondentsadoreen papera kondentsadoreen papera ulertzeko modu zabalagoan ulertzen lagunduko dizu.
Min Zhang doktorea Mach One Design Ltd-en EMC aholkulari nagusia da, Erresuma Batuan oinarritutako ingeniaritza-enpresa EMC aholkularitzan, arazoak konpontzen eta prestakuntzan espezializatua. Bere ezagutza sakonak potentzia-elektronika, elektronika digitala, motorrak eta produktuen diseinuan onuragarria izan da. mundu osoko enpresak.
In Compliance da ingeniaritza elektriko eta elektronikoko profesionalentzako albiste, informazio, hezkuntza eta inspirazio iturri nagusia.
Aeroespaziala Automobilgintza Komunikazioak Kontsumo Elektronika Hezkuntza Energia eta Energia Industria Informazioaren Teknologiak Medikuntza Militar eta Nazio Defentsa
Argitalpenaren ordua: 2022-04-04