Яңалыклар

Конденсаторлар - схема такталарында иң еш кулланыла торган компонентларның берсе. Электрон җайланмалар саны (кәрәзле телефоннан машиналарга кадәр) арта барган саен, конденсаторларга сорау да арта. Covid 19 пандемиясе ярымүткәргечләрдән глобаль компонент тәэмин итү чылбырын бозды. пассив компонентларга, һәм конденсаторлар җитми.
Конденсаторлар темасы буенча фикер алышулар җиңел китапка яки сүзлеккә әверелергә мөмкин. Беренчедән, электролитик конденсаторлар, кино конденсаторлары, керамик конденсаторлар һ.б. кебек төрле конденсаторлар бар. Аннары, бер төрдә, төрле диэлектрик материаллар. Төрле класслар да бар. Физик структура өчен, ике терминаллы һәм өч терминаллы конденсатор төрләре бар. Монда шулай ук ​​X2Y тибындагы конденсатор бар, ул асылда бер парда Y конденсаторлары. Суперкапенсаторлар турында нәрсә әйтеп була? ? Факт, әгәр сез утырсагыз һәм эре җитештерүчеләрнең конденсатор сайлау күрсәтмәләрен укый башласагыз, сез җиңел генә көн үткәрә аласыз!
Бу мәкалә нигезләр турында булганлыктан, мин гадәттәгечә башка ысул кулланачакмын. Алда әйтелгәнчә, конденсаторны сайлау буенча кулланмаларны 3 һәм 4 тәэмин итүче вебсайтларда җиңел табып була, һәм кыр инженерлары гадәттә конденсаторлар турындагы күпчелек сорауларга җавап бирә алалар. Бу мәкаләдә, Мин Интернетта таба алганны кабатламыйм, ләкин конденсаторларны практик мисаллар аша ничек сайларга һәм ничек кулланырга икәнен күрсәтермен. Конденсатор сайлауның билгеле булмаган аспектлары, мәсәлән, сыйдырышлыкның деградациясе дә яктыртылачак. Бу мәкаләне укыгач, сез конденсаторларны куллануны яхшы аңларга тиеш.
Еллар элек, мин электрон җиһазлар җитештерүче компаниядә эшләгәндә, электр электроникасы инженеры өчен интервью соравы булды. Хәзерге продуктның схематик схемасында без потенциаль кандидатлардан сорарбыз: "Электролитик DC элемтәсе нинди? конденсатор? "һәм "Чип янындагы керамик конденсаторның функциясе нинди?"Дөрес җавап DC автобус конденсаторы, энергия саклау өчен кулланыла, керамик конденсаторлар фильтрлау өчен кулланыла.
Без эзләгән "дөрес" җавап шуны күрсәтә: конструкторлар төркеме конденсаторларга кыр теориясе күзлегеннән түгел, ә гади схема күзлегеннән карый. Схема теориясе ялгыш түгел. Түбән ешлыкларда (берничә кГцдан) берничә МГц), схема теориясе гадәттә проблеманы яхшы аңлатып бирә ала. Чөнки түбән ешлыкларда сигнал нигездә дифференциаль режимда. Схема теориясен кулланып, без 1-нче рәсемдә күрсәтелгән конденсаторны күрә алабыз, анда эквивалент серия каршылыгы ( ESR) һәм эквивалент серияле индуктивлык (ESL) ешлык белән конденсатор үзгәрүенең импеденциясен ясыйлар.
Бу модель схема әкрен күчерелгәндә схеманың эшләвен тулысынча аңлата. Шулай да, ешлык арта барган саен, әйберләр катлаулана бара. Кайбер вакытта компонент сызыксызлыкны күрсәтә башлый. Ешлык арткач, гади LCR моделе чикләре бар.
Бүген, миңа бер үк интервью соравы бирелсә, мин үземнең теория күзәтү күзлекләрен киеп, ике конденсатор төре дә энергия саклау җайланмалары дип әйтер идем. Аерма шунда: электролитик конденсаторлар керамик конденсаторларга караганда күбрәк энергия саклый ала. Ләкин энергия тапшыру ягыннан. , керамик конденсаторлар энергияне тизрәк җибәрә ала. Бу ни өчен керамик конденсаторларны чип янына урнаштырырга кирәклеген аңлата, чөнки чипның төп электр чылбыры белән чагыштырганда күчү ешлыгы һәм күчү тизлеге зуррак.
Бу яктан без конденсаторлар өчен ике эш стандартын билгели алабыз. Берсе - конденсатор күпме энергия саклый ала, икенчесе - бу энергияне тиз күчереп була. Икесе дә конденсаторның җитештерү ысулына, диэлектрик материалга бәйле, конденсатор белән тоташу һ.б.
Схемадагы сүндергеч ябылганда (2 нче рәсемне кара), бу йөкнең энергия чыганагыннан энергиягә мохтаҗ булуын күрсәтә. Бу ачкычның ябылу тизлеге энергиягә ихтыяҗның актуальлеген билгели. Энергия яктылык тизлегендә йөргәнгә (ярты) FR4 материалларында яктылык тизлеге), энергияне күчерү өчен вакыт кирәк. Моннан тыш, чыганак белән тапшыру линиясе белән йөк арасында импеданс туры килмәү бар. Димәк, энергия бер сәяхәттә беркайчан да күчерелмәячәк, ләкин берничә тапкыр. түгәрәк сәяхәтләр5, шуңа күрә коммутатор тиз күчә башлагач, без дулкын формасының тоткарлануларын һәм яңгыравын күрәбез.
Рәсем 2: Энергиянең космоста таралуы өчен вакыт кирәк;импедансның туры килмәве энергия күчерүнең берничә тапкыр сәяхәтенә китерә.
Энергияне күчерү өчен вакыт һәм берничә тапкыр сәяхәт кирәклеге безгә энергия чыганагын мөмкин кадәр йөккә якынрак табарга кирәклеген күрсәтә, һәм энергияне тиз күчерү ысулын табарга кирәк. Беренчесе гадәттә физиканы киметеп ирешелә. йөк, күчергеч һәм конденсатор арасы. Соңгысы иң кечкенә импеданс белән конденсаторлар төркемен җыеп ирешелә.
Кыр теориясе шулай ук ​​уртак режимдагы шау-шу нәрсәгә китергәнен аңлата. Кыскасы, күчү вакытында йөкнең энергиягә ихтыяҗы канәгатьләндерелмәгәндә, гомуми режимдагы шау-шу барлыкка килә. Шуңа күрә, йөк белән якындагы үткәргечләр арасындагы киңлектә сакланган энергия тәэмин ителәчәк. адым таләбе. Йөк һәм якындагы үткәргечләр арасындагы киңлек - без паразитик / үзара сыйдырышлык дип атыйбыз (рәсемне кара 2).
Электролитик конденсаторларны, күпкатлы керамик конденсаторларны (MLCC), һәм кино конденсаторларын ничек кулланырга икәнен күрсәтү өчен без түбәндәге мисалларны кулланабыз. Сайланган конденсаторларның эшләвен аңлату өчен ике схема һәм кыр теориясе кулланыла.
Электролитик конденсаторлар, нигездә, төп энергия чыганагы буларак, DC ссылкасында кулланыла. Электролитик конденсаторны сайлау еш кына бәйле:
EMC эшләве өчен, конденсаторларның иң мөһим характеристикалары - импеданс һәм ешлык характеристикалары. Түбән ешлыклы үткәрелгән чыгарулар һәрвакыт DC сылтама конденсаторының эшенә бәйле.
DC сылтамасының импеданслыгы конденсаторның ESR һәм ESL гына түгел, ә җылылык әйләнәсе өлкәсенә дә бәйле, 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. тәэсир итәчәк.
Моны раслау өчен баскычтан төшкән DC-DC конвертер төзелде. 4-нче рәсемдә күрсәтелгән EMC сынау көйләнеше 150kHz белән 108MHz арасында үткәрелгән эмиссия сканерын башкара.
Бу очракта кулланылган конденсаторларның барысы да бер үк җитештерүчедән булуын тәэмин итү мөһим, импеданс характеристикаларындагы аермалардан саклану өчен. Конденсаторны PCB белән эреткәндә, озын әйберләр булмавына инаныгыз, чөнки бу ESL-ны арттырачак. конденсатор. 5 нче рәсем өч конфигурацияне күрсәтә.
Бу өч конфигурациянең үткәрелгән эмиссия нәтиҗәләре 6-нчы рәсемдә күрсәтелгән. Бер 680 µF конденсатор белән чагыштырганда, ике 330 µF конденсатор киңрәк ешлык диапазонында 6 дБ тавышны киметү эшенә ирешә.
Схема теориясеннән параллель рәвештә ике конденсаторны тоташтырып, ESL да, ESR да ярты була дип әйтеп була. Кыр теориясе күзлегеннән караганда, бер энергия чыганагы гына түгел, бер үк йөккә ике энергия чыганагы китерелә. , гомуми энергия тапшыру вакытын эффектив кыскарту. Ләкин, югары ешлыкларда, ике 330 µF конденсатор белән 680 µF конденсатор арасындагы аерма кимәячәк. Бу югары ешлыктагы шау-шу адым энергиясенең җитәрлек булмавын күрсәтә. 330 µF конденсаторны якынайтканда. күчергеч, без энергия тапшыру вакытын киметәбез, бу конденсаторның адым реакциясен эффектив арттыра.
Нәтиҗә безгә бик мөһим дәрес бирә. Бер конденсаторның сыйдырышлыгын арттыру, гадәттә, күбрәк энергиягә булган таләпне хупламаячак. Мөмкин булса, кечерәк сыйдырышлык компонентларын кулланыгыз. Моның өчен бик яхшы сәбәпләр бар. Беренчесе бәя. Гомумән алганда. сөйләгәндә, бер үк пакет зурлыгы өчен, конденсатор бәясе сыйдырышлык бәясе белән тиз арта. Бер конденсаторны куллану берничә кечерәк конденсатор куллануга караганда кыйммәтрәк булырга мөмкин. Икенче сәбәп зурлык. Продукт дизайнында чикләүче фактор гадәттә биеклек. Зур сыйдырышлы конденсаторлар өчен продукт дизайны өчен биеклек еш бик зур. Өченче сәбәп - без мисалда күргән EMC күрсәткече.
Электролитик конденсаторны кулланганда тагын бер фактор - көчәнешне бүлешү өчен бер-бер артлы ике конденсаторны тоташтырганда, сезгә 6 баланс резисторы кирәк булачак.
Алда әйтелгәнчә, керамик конденсаторлар - миниатюр җайланмалар, алар тиз энергия бирә ала. Миңа еш кына "Миңа күпме конденсатор кирәк?" Дигән сорау бирелә. Бу сорауга җавап керамик конденсаторлар өчен сыйдырышлык кыйммәте мөһим булмаска тиеш. Монда мөһим фикер - сезнең заявка өчен энергия тапшыру тизлегенең кайсы ешлыкта булуын ачыклау. Әгәр үткәрелгән эмиссия 100 МГцда эшләмәсә, 100 МГц иң кечкенә импеданслы конденсатор яхшы сайлау булыр.
Бу MLCC-ның тагын бер аңлашылмавы. Мин инженерларның керамик конденсаторларны иң түбән ESR һәм ESL белән сайлау өчен күп энергия сарыф иткәннәрен күрдем, конденсаторларны RF сылтама ноктасына озын эзләр аша тоташтырганчы. Әйтергә кирәк, MLCC ESL гадәттә күп тактадагы тоташу индуктивлыгыннан түбәнрәк. Бәйләнеш индуктивлыгы керамик конденсаторларның югары ешлыклы импедансына тәэсир итүче иң мөһим параметр булып кала7.
7 нче рәсемдә начар мисал күрсәтелә. Озын эзләр (озынлыгы 0,5 дюйм) ким дигәндә 10нХ индуктивлык кертә. Симуляция нәтиҗәләре шуны күрсәтә: конденсаторның импеданслыгы ешлык ноктасында көтелгәннән күпкә югарырак була (50 МГц).
MLCC белән проблемаларның берсе - алар тактадагы индуктив структура белән резонансланырга омтылалар. Моны 8-нче рәсемдә күрсәтелгән мисалда күрергә мөмкин, монда 10 µF MLCC куллану якынча 300 кГц резонанс кертә.
Сез зуррак ESR булган компонент сайлап яки кечкенә кыйммәтле резисторны (мәсәлән, 1 охм) конденсатор белән рәткә куеп резонансны киметә аласыз. Бу ысул системаны бастыру өчен югалткан компонентларны куллана. Башка ысул - бүтән сыйдырышлыкны куллану. резонансны түбән яки югарырак резонанс ноктасына күчерү өчен кыйммәт.
Кино конденсаторлары күп кушымталарда кулланыла. Алар югары көчле DC-DC конвертерлары өчен сайлау конденсаторлары һәм электр линияләре (AC һәм DC) һәм гомуми режимдагы фильтрлау конфигурацияләре аша EMI кысу фильтрлары буларак кулланыла. Без X конденсаторны алдык кино конденсаторларын куллануның төп нокталарын күрсәтү өчен мисал.
Әгәр дә арткан вакыйга килеп чыкса, ул көчәнешнең иң югары көчәнешен чикләргә булыша, шуңа күрә ул гадәттә вакытлы көчәнешне басучы (TVS) яки металл оксиды варисторы (MOV) белән кулланыла.
Сез боларның барысын да белә аласыз, ләкин X конденсаторның сыйдырышлык бәясе еллар куллану белән сизелерлек кимергә мөмкинлеген беләсезме? Бу конденсатор дымлы мохиттә кулланылса аеруча дөрес. Мин сыйдырышлык кыйммәтен күрдем. X конденсатор бер-ике ел эчендә аның бәяләнгән бәясенең берничә процентына кадәр төшә, шуңа күрә X конденсатор белән эшләнгән система чыннан да алгы конденсатор булган бөтен саклауны югалта.
Алайса, нәрсә булды? Дым һавасы конденсаторга, чыбыкка, сандык белән эпокси чүлмәк кушылмасы арасында агып китәргә мөмкин. Алюминий металлизациясе аннары оксидлашырга мөмкин. Алумина яхшы электр изоляторы, шуның белән сыйдырышлыкны киметә. Бу проблема. Барлык кино конденсаторлары очратачак. Мин сөйләгән проблема - кино калынлыгы. Абруйлы конденсатор брендлары калынрак фильмнар кулланалар, нәтиҗәдә башка маркаларга караганда зуррак конденсаторлар барлыкка килә. Нечкә фильм конденсаторны артык йөкләү өчен көчсезрәк итә (көчәнеш, ток яки температура), һәм үзен савыктыру ихтималы юк.
Әгәр дә X конденсатор электр белән тәэмин итүгә даими тоташмаган булса, сез борчылырга тиеш түгел. Мисал өчен, электр белән тәэмин итү һәм конденсатор арасында каты ачкыч булган продукт өчен зурлык тормыштан мөһимрәк булырга мөмкин, һәм аннары сез нечкә конденсатор сайлый аласыз.
Ләкин, конденсатор энергия чыганагына даими тоташкан булса, ул бик ышанычлы булырга тиеш. Конденсаторларның оксидлашуы котылгысыз түгел. Әгәр конденсатор эпокси материалы яхшы сыйфатлы булса һәм конденсатор еш экстремаль температурада булмаса, төшү. кыйммәт минималь булырга тиеш.
Бу мәкаләдә башта конденсаторларның кыр теориясе күренеше кертелде. Практик мисаллар һәм симуляция нәтиҗәләре иң еш очрый торган конденсатор төрләрен ничек сайларга һәм кулланырга күрсәтә. Бу мәгълүмат сезгә электрон һәм EMC дизайнындагы конденсаторларның ролен тулырак аңларга ярдәм итәчәк.
Доктор Мин Чжан - EMC консалтинг, проблемаларны чишү һәм укыту буенча махсуслашкан Бөек Британиядә урнашкан Mach One Design Ltd компаниясенә нигез салучы һәм баш консультанты. Аның электроника, санлы электроника, мотор һәм продукт дизайны өлкәсендәге тирән белеме файда китерде. бөтен дөнья буенча компанияләр.
Электр һәм электрон инженер белгечләре өчен яңалыклар, мәгълүмат, белем һәм илһам чыганагы.
Аэрокосмик Автомобиль Элемтә Кулланучылар Электроникасы Мәгариф Энергия һәм Энергетика Информацион Технология Медицина Хәрби һәм Милли Оборона