iroyin

Capacitors jẹ ọkan ninu awọn julọ commonly lo irinše lori Circuit lọọgan. Bi nọmba awọn ẹrọ itanna (lati awọn foonu alagbeka si awọn ọkọ ayọkẹlẹ) tẹsiwaju lati pọ si, bẹ naa ni ibeere fun awọn agbara agbara. Ajakaye-arun Covid 19 ti dabaru pq ipese paati agbaye lati awọn semikondokito si awọn paati palolo, ati awọn agbara agbara ti wa ni ipese kukuru1.
Awọn ijiroro lori koko ti awọn capacitors le ni rọọrun yipada si iwe tabi iwe-itumọ. Ni akọkọ, awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi awọn capacitors wa, gẹgẹbi awọn agbara elekitiriki, awọn capacitors fiimu, awọn agbara seramiki ati bẹbẹ lọ. Lẹhinna, ni iru kanna, awọn ohun elo dielectric oriṣiriṣi wa. Awọn kilasi oriṣiriṣi tun wa. Bi fun eto ti ara, awọn oriṣi kapasito-meji ati ebute mẹta wa. Kapasito iru X2Y tun wa, eyiti o jẹ pataki bata ti Y capacitors ti a fi sinu ọkan. Kini nipa supercapacitors? Otitọ ni pe, ti o ba joko ati bẹrẹ kika awọn itọsọna yiyan capacitor lati ọdọ awọn aṣelọpọ pataki, o le ni rọọrun lo ọjọ naa!
Niwọn igba ti nkan yii jẹ nipa awọn ipilẹ, Emi yoo lo ọna ti o yatọ bi igbagbogbo. Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, awọn itọsọna yiyan kapasito le wa ni irọrun lori awọn oju opo wẹẹbu olupese 3 ati 4, ati pe awọn ẹlẹrọ aaye le nigbagbogbo dahun awọn ibeere pupọ julọ nipa awọn agbara agbara. Ninu àpilẹkọ yii, Emi kii yoo tun ṣe ohun ti o le rii lori Intanẹẹti, ṣugbọn yoo ṣe afihan bi o ṣe le yan ati lo awọn capacitors nipasẹ awọn apẹẹrẹ to wulo. Diẹ ninu awọn aaye ti a ko mọ diẹ ti yiyan kapasito, gẹgẹbi ibajẹ agbara, yoo tun jẹ bo. Lẹhin kika nkan yii, o yẹ ki o ni oye ti o dara nipa lilo awọn capacitors.
Ni awọn ọdun sẹyin, nigbati mo n ṣiṣẹ ni ile-iṣẹ kan ti o ṣe awọn ohun elo itanna, a ni ibeere ifọrọwanilẹnuwo fun ẹlẹrọ ẹrọ itanna kan. Lori aworan apẹrẹ ti ọja ti o wa tẹlẹ, a yoo beere lọwọ awọn oludije ti o ni agbara “Kini iṣẹ ti agbara agbara ọna asopọ DC?” ati "Kini iṣẹ ti kapasito seramiki ti o wa lẹgbẹẹ ërún?" A nireti pe idahun ti o pe ni kapasito ọkọ akero DC ti a lo fun ibi ipamọ agbara, awọn apẹja seramiki ni a lo fun sisẹ.
Idahun “ti o tọ” ti a n wa nitootọ fihan pe gbogbo eniyan lori ẹgbẹ apẹrẹ n wo awọn capacitors lati irisi iyika ti o rọrun, kii ṣe lati irisi ero aaye kan. Ojuami ti wo ti Circuit yii kii ṣe aṣiṣe. Ni awọn loorekoore kekere (lati kHz diẹ si MHz diẹ), imọ-ẹrọ iyika le nigbagbogbo ṣalaye iṣoro naa daradara. Eyi jẹ nitori ni awọn iwọn kekere, ifihan agbara wa ni akọkọ ni ipo iyatọ. Lilo ilana ilana iyika, a le rii kapasito ti o han ni Nọmba 1, nibiti idawọle jara deede (ESR) ati inductance jara deede (ESL) jẹ ki ikọlu ti kapasito yipada pẹlu igbohunsafẹfẹ.
Awoṣe yi ni kikun salaye awọn Circuit iṣẹ nigbati awọn Circuit ti wa ni Switched laiyara. Sibẹsibẹ, bi igbohunsafẹfẹ ti n pọ si, awọn nkan di idiju ati siwaju sii. Ni aaye kan, paati naa bẹrẹ lati ṣafihan aiṣe-ilana. Nigbati igbohunsafẹfẹ ba pọ si, awoṣe LCR ti o rọrun ni awọn idiwọn rẹ.
Loni, ti wọn ba beere lọwọ mi ni ibeere ifọrọwanilẹnuwo kanna, Emi yoo wọ awọn gilaasi akiyesi imọ-jinlẹ aaye mi ati sọ pe awọn oriṣi capacitor mejeeji jẹ awọn ẹrọ ipamọ agbara. Iyatọ naa ni pe awọn agbara elekitiroli le fipamọ agbara diẹ sii ju awọn capacitors seramiki. Sugbon ni awọn ofin ti gbigbe agbara, seramiki capacitors le atagba agbara yiyara. Eyi ṣe alaye idi ti awọn capacitors seramiki nilo lati gbe lẹgbẹẹ ërún, nitori pe ërún naa ni igbohunsafẹfẹ iyipada ti o ga julọ ati iyara iyipada ti akawe si Circuit agbara akọkọ.
Lati irisi yii, a le jiroro ni asọye awọn iṣedede iṣẹ ṣiṣe meji fun awọn agbara agbara. Ọkan ni iye agbara ti kapasito le fipamọ, ati ekeji ni bii iyara ti agbara yii ṣe le gbe. Mejeeji da lori ọna iṣelọpọ ti kapasito, ohun elo dielectric, asopọ pẹlu kapasito, ati bẹbẹ lọ.
Nigbati awọn yipada ninu awọn Circuit ti wa ni pipade (wo Figure 2), o tọkasi wipe awọn fifuye nilo agbara lati awọn orisun agbara. Iyara ni eyiti iyipada yii tilekun pinnu iyara ti ibeere agbara. Niwọn igba ti agbara n rin ni iyara ti ina (idaji iyara ina ni awọn ohun elo FR4), o gba akoko lati gbe agbara. Ni afikun, aiṣedeede impedance wa laarin orisun ati laini gbigbe ati fifuye naa. Eyi tumọ si pe agbara kii yoo gbe ni irin-ajo kan, ṣugbọn ni awọn irin-ajo iyipo pupọ5, eyiti o jẹ idi ti a yipada ni kiakia, a yoo rii awọn idaduro ati ohun orin ni ọna iyipada iyipada.
Nọmba 2: Yoo gba akoko fun agbara lati tan kaakiri ni aaye; impedance mismatch fa ọpọ yika irin ajo ti agbara gbigbe.
Otitọ pe ifijiṣẹ agbara gba akoko ati awọn irin-ajo iyipo lọpọlọpọ sọ fun wa pe a nilo lati gbe agbara naa sunmọ bi o ti ṣee ṣe si fifuye, ati pe a nilo lati wa ọna lati firanṣẹ ni iyara. Ni igba akọkọ ti wa ni maa waye nipa atehinwa awọn ti ara aaye laarin awọn fifuye, yipada ati kapasito. Ikẹhin ti waye nipasẹ apejọ ẹgbẹ kan ti awọn capacitors pẹlu ikọlu ti o kere julọ.
Ilana aaye tun ṣe alaye ohun ti o fa ariwo ipo ti o wọpọ. Ni kukuru, ariwo ipo ti o wọpọ wa ni ipilẹṣẹ nigbati ibeere agbara ti fifuye ko ba pade lakoko iyipada. Nitorinaa, agbara ti a fipamọ sinu aaye laarin ẹru ati awọn oludari nitosi yoo pese lati ṣe atilẹyin ibeere igbesẹ. Aaye laarin fifuye ati awọn oludari ti o wa nitosi jẹ ohun ti a pe ni parasitic / mutual capacitance (wo Nọmba 2).
A lo awọn apẹẹrẹ wọnyi lati ṣe afihan bi o ṣe le lo awọn agbara elekitirolitiki, awọn agbara seramiki multilayer (MLCC), ati awọn agbara fiimu. Mejeeji Circuit ati ero aaye ni a lo lati ṣe alaye iṣẹ ṣiṣe ti awọn capacitors ti a yan.
Awọn capacitors elekitiroti jẹ lilo ni akọkọ ni ọna asopọ DC gẹgẹbi orisun agbara akọkọ. Yiyan ti kapasito electrolytic nigbagbogbo da lori:
Fun iṣẹ EMC, awọn abuda pataki julọ ti awọn capacitors jẹ impedance ati awọn abuda igbohunsafẹfẹ. Awọn itujade igbohunsafẹfẹ-kekere nigbagbogbo dale lori iṣẹ ti kapasito ọna asopọ DC.
Imudani ti ọna asopọ DC ko da lori ESR ati ESL ti capacitor nikan, ṣugbọn tun lori agbegbe ti loop thermal, bi a ṣe han ni Nọmba 3. Agbegbe igbona ti o tobi ju tumọ si pe gbigbe agbara gba to gun, nitorina iṣẹ ṣiṣe. yoo fowo.
Ayipada-isalẹ DC-DC oluyipada ti a še lati fi mule eyi. Iṣeto idanwo EMC iṣaaju-ibaramu ti o han ni Nọmba 4 ṣe ọlọjẹ itujade ti a ṣe laarin 150kHz ati 108MHz.
O ṣe pataki lati rii daju pe awọn capacitors ti a lo ninu ọran yii jẹ gbogbo lati ọdọ olupese kanna lati yago fun awọn iyatọ ninu awọn abuda ikọlu. Nigbati o ba n ta kapasito lori PCB, rii daju pe ko si awọn itọsọna gigun, nitori eyi yoo mu ESL ti kapasito pọ si. olusin 5 fihan awọn atunto mẹta.
Awọn abajade itujade ti a ṣe ti awọn atunto mẹta wọnyi jẹ afihan ni Nọmba 6. A le rii pe, ni akawe pẹlu kapasito 680 µF ẹyọkan, awọn agbara agbara 330 µF meji ṣaṣeyọri iṣẹ idinku ariwo ti 6 dB lori iwọn igbohunsafẹfẹ gbooro.
Lati ilana ilana Circuit, o le sọ pe nipa sisopọ awọn capacitors meji ni afiwe, mejeeji ESL ati ESR jẹ idaji. Lati oju wiwo ero aaye, kii ṣe orisun agbara kan nikan, ṣugbọn awọn orisun agbara meji ni a pese si fifuye kanna, ni imunadoko idinku akoko gbigbe agbara gbogbogbo. Sibẹsibẹ, ni awọn igbohunsafẹfẹ giga, iyatọ laarin awọn agbara 330 µF meji ati kapasito 680 µF kan yoo dinku. Eyi jẹ nitori ariwo igbohunsafẹfẹ giga tọkasi idahun agbara igbese ti ko to. Nigbati o ba n gbe kapasito 330 µF isunmọ si iyipada, a dinku akoko gbigbe agbara, eyiti o mu idahun igbese ti kapasito mu ni imunadoko.
Abajade sọ fun wa ẹkọ pataki kan. Alekun agbara ti kapasito ẹyọkan kii yoo ṣe atilẹyin ibeere igbesẹ fun agbara diẹ sii. Ti o ba ṣeeṣe, lo diẹ ninu awọn paati capacitive kekere. Ọpọlọpọ awọn idi ti o dara fun eyi. Ni igba akọkọ ti iye owo. Ni gbogbogbo, fun iwọn package kanna, idiyele ti kapasito kan pọ si ni afikun pẹlu iye agbara. Lilo kapasito kan le jẹ gbowolori diẹ sii ju lilo ọpọlọpọ awọn kapasito kekere. Idi keji jẹ iwọn. Idiwọn idiwọn ni apẹrẹ ọja jẹ igbagbogbo giga ti awọn paati. Fun awọn agbara agbara-nla, giga nigbagbogbo tobi ju, eyiti ko dara fun apẹrẹ ọja. Idi kẹta ni iṣẹ EMC ti a rii ninu iwadi ọran naa.
Ohun miiran ti o yẹ ki o ronu nigbati o nlo kapasito electrolytic ni pe nigbati o ba so awọn capacitors meji ni lẹsẹsẹ lati pin foliteji, iwọ yoo nilo resistor iwọntunwọnsi 6.
Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, awọn capacitors seramiki jẹ awọn ẹrọ kekere ti o le pese agbara ni kiakia. Nigbagbogbo a beere lọwọ mi ni ibeere “Bawo ni capacitor ni MO nilo?” Idahun si ibeere yii ni pe fun awọn apẹja seramiki, iye agbara ko yẹ ki o jẹ pataki. Imọye pataki nibi ni lati pinnu iru igbohunsafẹfẹ iyara gbigbe agbara to fun ohun elo rẹ. Ti itujade ti a ṣe ba kuna ni 100 MHz, lẹhinna kapasito pẹlu ikọlu ti o kere julọ ni 100 MHz yoo jẹ yiyan ti o dara.
Eyi jẹ aiyede miiran ti MLCC. Mo ti rii pe awọn onimọ-ẹrọ n lo agbara pupọ lati yan awọn capacitors seramiki pẹlu ESR ti o kere julọ ati ESL ṣaaju ki o to so awọn agbara pọ si aaye itọkasi RF nipasẹ awọn itọpa gigun. O tọ lati darukọ pe ESL ti MLCC nigbagbogbo kere pupọ ju inductance asopọ lori igbimọ. Inductance asopọ si tun jẹ paramita pataki julọ ti o kan ikọlu igbohunsafẹfẹ giga ti awọn capacitors seramiki7.
Nọmba 7 fihan apẹẹrẹ buburu kan. Awọn itọpa gigun (0.5 inches gigun) ṣafihan o kere ju inductance 10nH. Abajade kikopa fihan pe ikọlu ti kapasito di pupọ ju ti a reti lọ ni aaye igbohunsafẹfẹ (50 MHz).
Ọkan ninu awọn iṣoro pẹlu awọn MLCCs ni pe wọn ṣọ lati ṣe atunṣe pẹlu eto inductive lori ọkọ. Eyi ni a le rii ninu apẹẹrẹ ti o han ni Nọmba 8, nibiti lilo 10 µF MLCC kan ṣe afihan resonance ni isunmọ 300 kHz.
O le dinku resonance nipa yiyan paati kan pẹlu ESR ti o tobi ju tabi nirọrọ fifi olutako iye kekere kan (bii 1 ohm) ni jara pẹlu kapasito kan. Iru ọna yii nlo awọn paati ipadanu lati dinku eto naa. Ọna miiran ni lati lo iye agbara agbara miiran lati gbe resonance si aaye resonance kekere tabi ti o ga julọ.
Awọn capacitors fiimu ni a lo ni ọpọlọpọ awọn ohun elo. Wọn jẹ awọn capacitors ti yiyan fun awọn oluyipada DC-DC agbara-giga ati pe a lo bi awọn asẹ idalẹnu EMI kọja awọn laini agbara (AC ati DC) ati awọn atunto sisẹ ipo wọpọ. A mu ohun X capacitor bi apẹẹrẹ lati ṣe apejuwe diẹ ninu awọn aaye akọkọ ti lilo awọn capacitors fiimu.
Ti iṣẹlẹ abẹlẹ ba waye, o ṣe iranlọwọ idinwo aapọn foliteji ti o ga julọ lori laini, nitorinaa a maa n lo pẹlu ipanu foliteji tionkojalo (TVS) tabi varistor oxide irin (MOV).
O le ti mọ gbogbo eyi, ṣugbọn ṣe o mọ pe iye agbara ti kapasito X le dinku ni pataki pẹlu awọn ọdun ti lilo? Eyi jẹ otitọ paapaa ti a ba lo kapasito ni agbegbe ọrinrin. Mo ti rii iye agbara agbara ti X capacitor nikan ju silẹ si ida diẹ ninu iye ti o ni iwọn laarin ọdun kan tabi meji, nitorinaa eto ti a ṣe ni akọkọ pẹlu kapasito X padanu gbogbo aabo ti agbara-ipari iwaju le ni.
Nítorí náà, kí ló ṣẹlẹ? Afẹfẹ ọrinrin le jo sinu kapasito, soke okun waya ati laarin apoti ati apopọ ikoko iposii. Awọn aluminiomu metallization le ki o si wa ni oxidized. Alumina jẹ idabobo itanna to dara, nitorinaa dinku agbara. Eyi jẹ iṣoro ti gbogbo awọn capacitors fiimu yoo ba pade. Ọrọ ti Mo n sọrọ nipa ni sisanra fiimu. Awọn burandi kapasito olokiki lo awọn fiimu ti o nipọn, ti o mu ki awọn agbara agbara nla ju awọn burandi miiran lọ. Fiimu tinrin jẹ ki kapasito kere si agbara lati apọju (foliteji, lọwọlọwọ, tabi iwọn otutu), ati pe ko ṣeeṣe lati mu ararẹ larada.
Ti capacitor X ko ba ni asopọ patapata si ipese agbara, lẹhinna o ko nilo lati ṣe aibalẹ. Fun apẹẹrẹ, fun ọja ti o ni iyipada lile laarin ipese agbara ati agbara, iwọn le ṣe pataki ju igbesi aye lọ, lẹhinna o le yan agbara ti o kere ju.
Sibẹsibẹ, ti kapasito ba ti sopọ mọ orisun agbara, o gbọdọ jẹ igbẹkẹle gaan. Awọn ifoyina ti capacitors ni ko eyiti ko. Ti ohun elo iposii kapasito jẹ didara to dara ati pe kapasito ko nigbagbogbo farahan si awọn iwọn otutu to gaju, idinku ninu iye yẹ ki o jẹ iwonba.
Ninu nkan yii, akọkọ ṣafihan iwoye ero aaye ti awọn capacitors. Awọn apẹẹrẹ adaṣe ati awọn abajade iṣeṣiro fihan bi o ṣe le yan ati lo awọn oriṣi kapasito ti o wọpọ julọ. Ireti alaye yii le ṣe iranlọwọ fun ọ lati loye ipa ti awọn agbara agbara ni itanna ati apẹrẹ EMC diẹ sii ni kikun.
Dokita Min Zhang jẹ oludasile ati alamọran EMC ti Mach One Design Ltd, ile-iṣẹ imọ-ẹrọ ti o da lori UK ti o ni imọran ni imọran EMC, laasigbotitusita ati ikẹkọ. Imọye ti o jinlẹ ninu ẹrọ itanna agbara, awọn ẹrọ itanna oni-nọmba, awọn ọkọ ayọkẹlẹ ati apẹrẹ ọja ti ṣe anfani awọn ile-iṣẹ ni ayika agbaye.
Ni Ibamu jẹ orisun akọkọ ti awọn iroyin, alaye, eto-ẹkọ ati awokose fun itanna ati awọn alamọdaju ẹrọ itanna.
Aerospace Automotive Communications Olumulo Electronics Education Energy ati Power Industry Information Technology Medical Military ati National olugbeja