Yangiliklar

Kondensatorlar elektron platalarda eng ko'p qo'llaniladigan komponentlardan biri hisoblanadi. Elektron qurilmalar soni (mobil telefonlardan avtomobillargacha) o'sishda davom etar ekan, kondansatkichlarga bo'lgan talab ham ortib bormoqda. Covid 19 pandemiyasi yarimo'tkazgichlardan global komponentlar yetkazib berish zanjirini buzdi. passiv komponentlarga va kondansatkichlar etishmayapti1.
Kondensatorlar mavzusidagi munozaralar osongina kitob yoki lug'atga aylantirilishi mumkin.Birinchidan, elektrolitik kondansatörler, plyonkali kondansatörler, keramik kondansatörler va boshqalar kabi turli xil kondansatörler mavjud.Keyin, bir xil turdagi, turli xil kondansatörler mavjud. dielektrik materiallar.Shuningdek, turli sinflar mavjud.Jismoniy tuzilishga kelsak, ikki terminalli va uch terminalli kondansatör turlari mavjud.Shuningdek, X2Y tipidagi kondansatör mavjud bo'lib, u asosan bir juft Y kondansatkichiga o'ralgan. Superkondensatorlar haqida nima deyish mumkin? ?Haqiqat shundaki, agar siz o'tirib, yirik ishlab chiqaruvchilarning kondansatör tanlash bo'yicha qo'llanmalarini o'qishni boshlasangiz, kunni osongina o'tkazishingiz mumkin!
Ushbu maqola asoslar haqida bo'lgani uchun, men odatdagidek boshqa usuldan foydalanaman.Avval aytib o'tganimizdek, kondansatör tanlash bo'yicha qo'llanmalarni etkazib beruvchilarning 3 va 4-saytlarida osongina topish mumkin va dala muhandislari odatda kondansatörler haqida ko'p savollarga javob berishlari mumkin.Ushbu maqolada, Men Internetda topishingiz mumkin bo'lgan narsalarni takrorlamayman, lekin amaliy misollar orqali kondansatkichlarni qanday tanlash va ulardan foydalanishni ko'rsataman.Kondensatorlarni tanlashning ba'zi kam ma'lum bo'lgan jihatlari, masalan, sig'imning degradatsiyasi ham ko'rib chiqiladi.Ushbu maqolani o'qib chiqqandan so'ng, siz kondansatkichlardan foydalanishni yaxshi tushunishi kerak.
Ko'p yillar oldin, men elektron uskunalar ishlab chiqaradigan kompaniyada ishlaganimda, bizda energiya elektronikasi muhandisi uchun intervyu savoli bor edi.Mavjud mahsulotning sxematik diagrammasida biz potentsial nomzodlarga "DC aloqa elektrolitikining vazifasi nimadan iborat" deb so'raymiz. kondansatör?"va "Chip yonidagi keramik kondansatör qanday vazifani bajaradi?"Umid qilamizki, to'g'ri javob DC avtobus kondansatörü Energiyani saqlash uchun ishlatiladi, keramik kondansatörler filtrlash uchun ishlatiladi.
Biz izlayotgan "to'g'ri" javob aslida dizayn guruhidagi har bir kishi kondansatkichlarga maydon nazariyasi nuqtai nazaridan emas, oddiy sxema nuqtai nazaridan qarashini ko'rsatadi. O'chirish nazariyasi nuqtai nazari noto'g'ri emas. Past chastotalarda (bir necha kHz dan) bir necha MGts ga), kontaktlarning zanglashiga olib borish nazariyasi odatda muammoni yaxshi tushuntira oladi. Buning sababi shundaki, past chastotalarda signal asosan differentsial rejimda bo'ladi. O'chirish nazariyasidan foydalanib, biz 1-rasmda ko'rsatilgan kondansatkichni ko'rishimiz mumkin, bu erda ekvivalent ketma-ket qarshilik ( ESR) va ekvivalent seriyali indüktans (ESL) kondansatör impedansini chastota bilan o'zgartiradi.
Ushbu model sxema sekin almashtirilganda sxemaning ishlashini to'liq tushuntiradi.Ammo, chastota oshgani sayin, narsalar tobora murakkablashadi.Bir nuqtada, komponent chiziqli bo'lmaganligini ko'rsata boshlaydi.Chastosot ortganda, oddiy LCR modeli o'z cheklovlariga ega.
Bugun, agar menga bir xil intervyu savoli berilsa, men dala nazariyasini kuzatish uchun ko'zoynak taqib, ikkala kondansatör turi ham energiya saqlash moslamalari ekanligini aytaman. Farq shundaki, elektrolitik kondansatkichlar keramik kondansatkichlarga qaraganda ko'proq energiya to'plashi mumkin. Lekin energiya uzatish nuqtai nazaridan , keramik kondansatkichlar energiyani tezroq uzatishi mumkin.Bu nima uchun keramik kondansatkichlarni chipning yoniga qo'yish kerakligini tushuntiradi, chunki chip asosiy quvvat davriga nisbatan yuqori kommutatsiya chastotasi va kommutatsiya tezligiga ega.
Shu nuqtai nazardan qaraganda, biz oddiygina kondensatorlar uchun ikkita ishlash standartini belgilashimiz mumkin.Biri kondansatör qancha energiya saqlashi mumkin, ikkinchisi esa bu energiya qanchalik tez uzatilishi mumkin.Ikkalasi ham kondansatörning ishlab chiqarish usuliga, dielektrik materialga, kondansatör bilan bog'lanish va boshqalar.
Zanjirdagi kalit yopilganda (2-rasmga qarang), bu yukning quvvat manbaidan energiyaga muhtojligini ko'rsatadi.Ushbu kalit yopilish tezligi energiya talabining dolzarbligini aniqlaydi.Energiya yorug'lik tezligida (yarmi FR4 materiallarida yorug'lik tezligi), energiyani uzatish uchun vaqt kerak bo'ladi.Bundan tashqari, manba va uzatish liniyasi va yuk o'rtasida impedans nomuvofiqligi mavjud.Bu energiya hech qachon bir safarda emas, balki bir necha marta uzatilmaydi degan ma'noni anglatadi. aylanma sayohatlar5, shuning uchun kalit tez o'zgarganda, biz kommutatsiya to'lqin shaklida kechikishlar va qo'ng'iroqlarni ko'ramiz.
2-rasm: energiyaning kosmosda tarqalishi uchun vaqt kerak;impedansning mos kelmasligi energiya uzatishning bir necha marta aylanishiga olib keladi.
Energiyani uzatish vaqtni va bir nechta aylanma sayohatlarni talab qilishi bizga energiya manbasini iloji boricha yukga yaqinroq joylashtirishimiz kerakligini va energiyani tezda uzatish yo'lini topishimiz kerakligini aytadi.Birinchi narsa odatda jismoniy kuchni kamaytirish orqali erishiladi. yuk, kalit va kondansatör orasidagi masofa.Ikkinchiga eng kichik empedansga ega bo'lgan kondansatörler guruhini yig'ish orqali erishiladi.
Maydon nazariyasi umumiy rejim shovqiniga nima sabab bo'lishini ham tushuntiradi.Xulosa qilib aytganda, umumiy rejimdagi shovqin kommutatsiya paytida yukning energiya talabi qondirilmaganda hosil bo'ladi.Shuning uchun yuk va yaqin atrofdagi o'tkazgichlar orasidagi bo'shliqda saqlanadigan energiya qo'llab-quvvatlash uchun taqdim etiladi. qadam talabi.Yuk va yaqin atrofdagi o'tkazgichlar orasidagi bo'shliq biz parazit / o'zaro sig'im deb ataladigan narsadir (2-rasmga qarang).
Elektrolitik kondansatörler, ko'p qatlamli keramik kondansatörler (MLCC) va plyonkali kondensatorlardan qanday foydalanishni ko'rsatish uchun biz quyidagi misollardan foydalanamiz.Tanlangan kondansatkichlarning ishlashini tushuntirish uchun sxema va maydon nazariyasi ham qo'llaniladi.
Elektrolitik kondansatkichlar, asosan, asosiy energiya manbai sifatida doimiy oqimda ishlatiladi. Elektrolitik kondansatkichni tanlash ko'pincha quyidagilarga bog'liq:
EMC ishlashi uchun kondansatkichlarning eng muhim xarakteristikalari impedans va chastotali xarakteristikalardir.Past chastotada o'tkaziladigan emissiya har doim DC havolasi kondansatörünün ishlashiga bog'liq.
3-rasmda ko'rsatilganidek, doimiy oqimning empedansi nafaqat kondansatörning ESR va ESL ga, balki termal halqa maydoniga ham bog'liq. ta'sir qiladi.
Buni isbotlash uchun pastga tushadigan DC-DC konvertori qurilgan. 4-rasmda ko'rsatilgan muvofiqlikdan oldingi EMC test sozlamalari 150kHz va 108MHz oralig'ida o'tkazilgan emissiya skanerini amalga oshiradi.
Empedans xarakteristikalaridagi farqlarga yo'l qo'ymaslik uchun ushbu misolda ishlatiladigan kondansatkichlarning barchasi bir ishlab chiqaruvchidan bo'lishini ta'minlash muhim. Kondensatorni tenglikni lehimlashda, uzun simlar yo'qligiga ishonch hosil qiling, chunki bu ESLni oshiradi. kondansatör.5-rasmda uchta konfiguratsiya ko'rsatilgan.
Ushbu uchta konfiguratsiyaning o'tkazilgan emissiya natijalari 6-rasmda ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, bitta 680 mkF kondansatör bilan solishtirganda, ikkita 330 mkF kondansatör kengroq chastota diapazonida shovqinni 6 dB ga kamaytirishga erishadi.
O'chirish nazariyasidan shuni aytish mumkinki, ikkita kondansatkichni parallel ulash orqali ESL ham, ESR ham ikki baravar kamayadi.Dala nazariyasi nuqtai nazaridan, bir xil yukga faqat bitta energiya manbai emas, balki ikkita energiya manbai mavjud. , umumiy energiya uzatish vaqtini samarali ravishda qisqartiradi. Biroq, yuqori chastotalarda ikkita 330 mkF kondansatör va bitta 680 mkF kondansatör o'rtasidagi farq qisqaradi. Buning sababi, yuqori chastotali shovqin qadam energiya javobining etarli emasligini ko'rsatadi. 330 mkF kondensatorni yaqinroq o'tkazishda kalit, biz energiya uzatish vaqtini qisqartiramiz, bu esa kondansatkichning qadam javobini samarali oshiradi.
Natija bizga juda muhim saboq beradi. Bitta kondansatörning sig'imini oshirish odatda ko'proq energiyaga bo'lgan talabni qo'llab-quvvatlamaydi. Iloji bo'lsa, kichikroq sig'imli komponentlardan foydalaning. Buning uchun juda ko'p yaxshi sabablar bor. Birinchisi xarajat. Umuman olganda gapiradigan bo'lsak, bir xil paket hajmi uchun kondansatörning narxi sig'im qiymati bilan eksponent ravishda oshadi.Bir kondansatördan foydalanish bir nechta kichik kondansatörlarni ishlatishdan ko'ra qimmatroq bo'lishi mumkin.Ikkinchi sabab - o'lcham.Mahsulot dizaynidagi cheklovchi omil odatda balandlikdir. komponentlar. Katta sig'imli kondansatörler uchun balandlik ko'pincha mahsulot dizayni uchun juda katta bo'ladi. Uchinchi sabab - biz misolda ko'rgan EMC ishlashi.
Elektrolitik kondansatkichdan foydalanishda e'tiborga olish kerak bo'lgan yana bir omil shundaki, kuchlanishni taqsimlash uchun ikkita kondansatkichni ketma-ket ulaganingizda, sizga muvozanatlashtiruvchi rezistor 6 kerak bo'ladi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, keramika kondansatkichlari tezda energiya bilan ta'minlaydigan miniatyura qurilmalardir.Menga tez-tez savol berishadi: "Menga qancha kondansatör kerak?" Bu savolga javob shundaki, keramik kondansatkichlar uchun sig'im qiymati unchalik muhim bo'lmasligi kerak. Bu erda muhim e'tibor sizning ilovangiz uchun qaysi chastotada energiya uzatish tezligi etarli ekanligini aniqlashdir.Agar o'tkazilayotgan emissiya 100 MGts da muvaffaqiyatsiz bo'lsa, u holda 100 MGts chastotada eng kichik empedansga ega bo'lgan kondansatör yaxshi tanlov bo'ladi.
Bu MLCCning yana bir noto'g'ri tushunishidir. Men muhandislar kondensatorlarni RF mos yozuvlar nuqtasiga uzoq izlar orqali ulashdan oldin eng past ESR va ESL bo'lgan sopol kondansatkichlarni tanlash uchun ko'p energiya sarflashlarini ko'rganman. Shuni ta'kidlash kerakki, MLCC ESL odatda ancha platadagi ulanish induktivligidan pastroqdir.Ulanish induktivligi hali ham keramik kondansatkichlarning yuqori chastotali empedansiga ta'sir qiluvchi eng muhim parametrdir7.
7-rasm yomon misolni ko'rsatadi.Uzoq izlar (uzunligi 0,5 dyuym) kamida 10nH indüktansni kiritadi. Simulyatsiya natijasi shuni ko'rsatadiki, kondansatörning empedansi chastota nuqtasida (50 MGts) kutilganidan ancha yuqori bo'ladi.
MLCC bilan bog'liq muammolardan biri shundaki, ular platadagi induktiv tuzilma bilan rezonanslashishga moyildirlar. Buni 8-rasmda ko'rsatilgan misolda ko'rish mumkin, bu erda 10 µF MLCC dan foydalanish taxminan 300 kHz chastotada rezonansni keltirib chiqaradi.
Kattaroq ESRga ega komponentni tanlash yoki oddiygina kichik qiymatli rezistorni (masalan, 1 ohm) kondansatör bilan ketma-ket qo'yish orqali rezonansni kamaytirishingiz mumkin. Ushbu turdagi usul tizimni bostirish uchun yo'qolgan komponentlardan foydalanadi. Boshqa usul esa boshqa sig'imdan foydalanishdir. rezonansni past yoki yuqori rezonans nuqtasiga o'tkazish uchun qiymat.
Film kondensatorlari ko'plab ilovalarda qo'llaniladi. Ular yuqori quvvatli DC-DC konvertorlari uchun tanlangan kondansatkichlar bo'lib, elektr uzatish liniyalari (AC va DC) va umumiy rejimdagi filtrlash konfiguratsiyalarida EMI bostirish filtrlari sifatida ishlatiladi. Biz X kondansatörü sifatida foydalanamiz. plyonkali kondansatkichlardan foydalanishning ba'zi asosiy nuqtalarini ko'rsatish uchun misol.
Agar kuchlanish hodisasi ro'y bersa, u chiziqdagi eng yuqori kuchlanish kuchlanishini cheklashga yordam beradi, shuning uchun u odatda vaqtinchalik kuchlanish bostiruvchi (TVS) yoki metall oksidi varistori (MOV) bilan ishlatiladi.
Siz bularning barchasini allaqachon bilgan bo'lishingiz mumkin, lekin X kondansatkichning sig'im qiymati yillar davomida foydalanish bilan sezilarli darajada kamayishi mumkinligini bilarmidingiz? Bu, ayniqsa, agar kondansatör nam muhitda ishlatilsa, to'g'ri keladi. Men sig'im qiymatini ko'rdim. X kondansatörü bir yoki ikki yil ichida nominal qiymatining bir necha foiziga tushadi, shuning uchun dastlab X kondansatörü bilan ishlab chiqilgan tizim aslida oldingi kondansatör ega bo'lishi mumkin bo'lgan barcha himoyani yo'qotdi.
Xo'sh, nima bo'ldi? Namlik havosi kondansatkichga, simga va quti va epoksi idish aralashmasi orasiga oqishi mumkin. Keyin alyuminiy metallizatsiyasi oksidlanishi mumkin. Alyuminiy oksidi yaxshi elektr izolyatoridir va shu bilan sig'imni pasaytiradi. Bu muammo barcha plyonkali kondensatorlar duch keladi.Men aytayotgan masala plyonka qalinligi.Ma’lum bo‘lgan kondansatör markalari qalinroq plyonkalardan foydalanadi, buning natijasida boshqa brendlarga qaraganda kattaroq kondansatör hosil bo‘ladi.Yupqa plyonka kondansatorni ortiqcha yuklanishga (kuchlanish, oqim yoki harorat) nisbatan mustahkamroq qiladi, va o'z-o'zidan davolanishi dargumon.
Agar X kondansatörü quvvat manbaiga doimiy ravishda ulanmagan bo'lsa, unda siz xavotirlanishga hojat yo'q.Masalan, quvvat manbai va kondansatör o'rtasida qattiq kalitga ega bo'lgan mahsulot uchun o'lcham hayotdan ko'ra muhimroq bo'lishi mumkin va keyin siz yupqaroq kondansatör tanlashingiz mumkin.
Biroq, agar kondansatör doimiy ravishda quvvat manbaiga ulangan bo'lsa, u juda ishonchli bo'lishi kerak.Kondensatorlarning oksidlanishi muqarrar emas.Agar kondansatör epoksi moddasi sifatli bo'lsa va kondansatör tez-tez haddan tashqari haroratga ta'sir qilmasa, uning pasayishi qiymati minimal bo'lishi kerak.
Ushbu maqolada birinchi navbatda kondansatörlarning maydon nazariyasi ko'rinishi taqdim etildi.Amaliy misollar va simulyatsiya natijalari eng keng tarqalgan kondansatör turlarini qanday tanlash va ishlatishni ko'rsatadi.Umid qilamanki, bu ma'lumot elektron va EMC dizaynidagi kondansatörlarning rolini yanada kengroq tushunishga yordam beradi.
Doktor Min Chjan EMC konsalting, nosozliklarni bartaraf etish va treningga ixtisoslashgan Buyuk Britaniyadagi Mach One Design Ltd injiniring kompaniyasi asoschisi va bosh EMC maslahatchisi hisoblanadi. Uning quvvat elektronikasi, raqamli elektronika, motorlar va mahsulot dizayni bo'yicha chuqur bilimlari foyda keltirdi. butun dunyo bo'ylab kompaniyalar.
In Compliance - bu elektrotexnika va elektron muhandislik mutaxassislari uchun yangiliklar, ma'lumotlar, ta'lim va ilhomning asosiy manbai.
Aerokosmik avtomobil aloqasi Maishiy elektronika taʼlim Energetika va energetika sanoati axborot texnologiyalari Tibbiy harbiy va milliy mudofaa