habarlar

Kondensatorlar zynjyr tagtalarynda iň köp ulanylýan komponentleriň biridir. Elektron enjamlaryň (jübi telefonlaryndan awtoulaglara çenli) köpelmegi bilen, kondensatorlara bolan isleg artýar. Covid 19 pandemiýasy ýarymgeçirijilerden global komponent üpjünçilik zynjyryny bozdy passiw komponentlere we kondensatorlara ýetmezçilik edýär1.
Kondensatorlar baradaky pikirleri aňsatlyk bilen kitaba ýa-da sözlüge öwrüp bolýar. Ilki bilen, elektrolitiki kondensatorlar, film kondensatorlary, keramiki kondensatorlar we ş.m. ýaly dürli kondensatorlar bar. Soňra şol bir görnüşde dürli-dürli bolýar. dielektrik materiallary. Şeýle hem dürli synplar bar. Fiziki gurluşy boýunça iki terminaly we üç terminaly kondensator görnüşleri bar. Şeýle hem X2Y görnüşli kondensator bar, bu esasan bir jübütde jemlenen Y kondensatorlarydyr. Superkapensatorlar hakda näme? ? Hakykat, oturyp, esasy öndürijilerden kondensator saýlamak gollanmalaryny okap başlasaňyz, günüňizi aňsatlyk bilen geçirip bilersiňiz!
Bu makala esaslar barada bolansoň, adatdakysy ýaly başga bir usul ulanaryn. Öň hem belläp geçişimiz ýaly, 3-nji we 4-nji üpjün ediji web sahypalarynda kondensator saýlamak boýunça gollanmalary aňsatlyk bilen tapyp bilersiňiz we meýdan inersenerleri adatça kondensatorlar baradaky köp soraga jogap berip bilerler. Bu makalada, Internetde tapyp boljak zatlaryňyzy gaýtalamaryn, ýöne amaly mysallar arkaly kondensatorlary nädip saýlamalydygyny we ulanmalydygyny görkezerin. Kondensatoryň saýlanylyşynyň, kondensatoryň zaýalanmagy ýaly belli bolmadyk taraplary hem açylar. Bu makalany okanyňyzdan soň, siz kondensatorlaryň ulanylyşyna gowy düşünmeli.
Birnäçe ýyl ozal, elektron enjamlaryny öndürýän bir kompaniýada işleýän wagtym, elektrik elektronikasy inereneri üçin söhbetdeşlik soragymyz bardy. Bar bolan önümiň shemasy boýunça potensial dalaşgärlerden “DC baglanyşygynyň elektrolitikasynyň wezipesi näme? kondensator? ”we "Çipiň gapdalyndaky keramiki kondensatoryň wezipesi näme?"Dogry jogap, energiýa saklamak üçin ulanylýan DC awtobus kondensatory, süzmek üçin keramiki kondensatorlar ulanylýar diýip umyt edýäris.
Gözleýän “dogry” jogabymyz, dizaýn toparyndaky her bir adamyň kondensatorlara meýdan teoriýasy nukdaýnazaryndan däl-de, ýönekeý zynjyr nukdaýnazaryndan seredýändigini görkezýär. Zynjyr teoriýasynyň nukdaýnazary ýalňyş däl. Pes ýygylyklarda (birnäçe kHz) birnäçe MGs), zynjyr teoriýasy adatça meseläni gowy düşündirip biler. Munuň sebäbi pes ýygylyklarda signal esasan diferensial re inimde bolýar. Zynjyr teoriýasyny ulanyp, ekwiwalent seriýa garşylygy bolan 1-nji suratda görkezilen kondensatory görüp bileris ( ESR) we şoňa meňzeş seriýaly induksion (ESL) ýygylyk bilen kondensatoryň üýtgemegine päsgelçilik döredýär.
Bu model, zynjyr ýuwaş-ýuwaşdan çalşylanda zynjyryň işleýşini doly düşündirýär. Şeýle-de bolsa, ýygylygyň artmagy bilen zatlar çylşyrymlaşýar. Belli bir wagt komponent çyzykly däl bolup başlaýar. Encyygylyk artanda ýönekeý LCR modeli çäklendirmeleri bar.
Bu gün maňa şol bir söhbetdeşlik soragy berlen bolsa, meýdan teoriýasyna gözegçilik äýnegini geýerdim we iki kondensatoryň görnüşi energiýa saklaýjy enjamdyr diýerdim. Tapawut, elektrolitiki kondensatorlaryň keramiki kondensatorlardan has köp energiýa saklap biljekdigi. Energyöne energiýa geçiriş nukdaýnazaryndan , keramiki kondensatorlar energiýany has çalt geçirip bilerler. Bu, keramiki kondensatorlaryň çipiň gapdalynda goýulmagynyň sebäbini düşündirýär, sebäbi çipiň esasy tok zynjyry bilen deňeşdirilende ýokary geçiş ýygylygy we kommutasiýa tizligi has ýokary.
Şu nukdaýnazardan, kondensatorlar üçin diňe iki öndürijilik standartyny kesgitläp bileris. Biri kondensatoryň näçe energiýa saklap biljekdigi, beýlekisi bolsa bu energiýanyň näderejede çalt geçirilip bilinjekdigi. Ikisi hem kondensatoryň önümçilik usulyna, dielektrik materialyna bagly, kondensator bilen baglanyşyk we ş.m.
Zynjyrdaky wyklýuçatel ýapylanda (2-nji surata serediň), bu ýüküň energiýa çeşmesinden energiýa mätäçdigini görkezýär. Bu wyklýuçateliň ýapylýan tizligi energiýa isleginiň gyssaglylygyny kesgitleýär. Sebäbi energiýa ýagtylyk tizliginde hereket edýär (ýarysy) FR4 materiallarynda ýagtylygyň tizligi), energiýa geçirmek üçin wagt gerek. Mundan başga-da, çeşme bilen elektrik geçiriji liniýanyň we ýüküň arasynda impedans gabat gelmezligi bar. Bu energiýanyň bir saparda däl-de, köp gezek geçiriljekdigini aňladýar tegelek gezelençler5, şonuň üçin wyklýuçatel çalt geçende, kommutasiýa tolkun formasynda gijikdirilişi we jyňňyrdýandygyny görýäris.
2-nji surat: Kosmosda energiýanyň ýaýramagy üçin wagt gerek;impedansyň gabat gelmezligi energiýa geçirişiniň birnäçe gezek gezelençlerine sebäp bolýar.
Energiýa geçirişiniň wagt we birnäçe gezek gezelenç etmegi energiýa çeşmesini mümkin boldugyça ýüküň golaýynda tapmalydygymyzy we energiýany çalt geçirmegiň ýoluny tapmalydygymyzy aýdýar. Birinjisi, adatça, fiziki azaltmak arkaly gazanylýar. ýük, wyklýuçatel we kondensatoryň arasyndaky aralyk. Ikinjisi, iň kiçi impedansly kondensatorlar toparyny ýygnamak arkaly gazanylýar.
Meýdan teoriýasy umumy re modeimiň sesine näme sebäp bolýandygyny hem düşündirýär. Gysgaça aýdylanda, kommutasiýa wagtynda ýüküň energiýa islegi kanagatlandyrylmasa umumy tertipli ses çykýar. Şonuň üçin ýük bilen ýakyn geçirijileriň arasyndaky boşlukda saklanýan energiýa üpjün ediler. ädim islegi. loadük bilen ýakyn geçirijileriň arasyndaky boşluk, parazit / özara kuwwatlyk diýýäris (2-nji surata serediň).
Elektrolitiki kondensatorlary, köp gatly keramiki kondensatorlary (MLCC) we film kondensatorlaryny nädip ulanmalydygyny görkezmek üçin aşakdaky mysallary ulanýarys. Saýlanan kondensatorlaryň işleýşini düşündirmek üçin iki zynjyr we meýdan teoriýasy ulanylýar.
Elektrolitiki kondensatorlar esasan esasy energiýa çeşmesi hökmünde DC baglanyşygynda ulanylýar. Elektrolitiki kondensatoryň saýlanmagy köplenç şulara baglydyr:
EMC öndürijiligi üçin kondensatorlaryň iň möhüm aýratynlyklary impedans we ýygylyk aýratynlyklarydyr. Az ýygylykdaky zyňyndylar hemişe DC baglanyşyk kondensatorynyň işine baglydyr.
DC baglanyşygynyň päsgelçiligi diňe bir kondensatoryň ESR we ESL-e däl, 3-nji suratda görkezilişi ýaly ýylylyk aýlawynyň meýdanyna hem baglydyr. täsir eder.
Muny subut etmek üçin basgançakly DC-DC öwrüjisi guruldy. 4-nji suratda görkezilen deslapky EMC synag gurnama 150kHz bilen 108MHz aralygynda geçirilen zyňyndy skanerini ýerine ýetirýär.
Bu ýagdaýda ulanylýan kondensatorlaryň hemmesiniň impedans häsiýetleriniň tapawudynyň öňüni almak üçin şol bir öndürijiden bolmagyny üpjün etmek möhümdir. Kondensatory PCB-de lehimläniňizde, uzak wagtlap ýokdugyna göz ýetiriň, sebäbi bu ESL-ni artdyrar kondensator. 5-nji surat üç konfigurasiýany görkezýär.
Bu üç konfigurasiýanyň geçirilen zyňyndy netijeleri 6-njy suratda görkezilýär. 6eke-täk 680 µF kondensator bilen deňeşdirilende, iki 330 µF kondensatoryň has ýygylyk diapazonynda 6 dB ses peseltmek ýerine ýetirijiligini görmek bolýar.
Zynjyr teoriýasyndan iki kondensatory paralel birikdirip, ESL we ESR ikisiniň hem ýarysydygyny aýdyp bolar. Meýdanyň nazaryýet nukdaýnazaryndan diňe bir energiýa çeşmesi däl, şol bir ýük üçin iki energiýa çeşmesi hem üpjün edilýär , umumy energiýa geçiriş wagtyny netijeli gysgaldýar. Şeýle-de bolsa, has ýokary ýygylyklarda iki 330 µF kondensator bilen 680 µF kondensatoryň arasyndaky tapawut kiçelýär. Munuň sebäbi ýokary ýygylykly ses, ädim energiýasynyň ýeterlik däldigini görkezýär. 330 µF kondensatory has ýakynlaşdyranyňyzda wyklýuçatel, kondensatoryň ädim seslenmesini netijeli ýokarlandyrýan energiýa geçiriş wagtyny azaldýarys.
Netije bize gaty möhüm bir sapak berýär. Bir kondensatoryň sygymlylygyny ýokarlandyrmak, köplenç has köp energiýa islegini goldamaz. Mümkin bolsa, has kiçi kuwwatly komponentleri ulanyň. Munuň üçin köp sebäpler bar. Birinjisi çykdajy. Umuman Gepiň gysgasy, şol bir paket ululygy üçin, kondensatoryň bahasy sygymlylyk gymmaty bilen çalt ýokarlanýar. Bir kondensatory ulanmak birnäçe kiçi kondensatorlary ulanmakdan has gymmat bolup biler. Ikinji sebäp ululykdyr. Önüm dizaýnynyň çäklendiriji faktory adatça beýiklikdir Uly göwrümli kondensatorlar üçin önüm dizaýny üçin beýiklik köplenç gaty uludyr. Üçünji sebäp, mysalda gören EMC öndürijiligimizdir.
Elektrolitiki kondensator ulanylanda göz öňünde tutulmaly başga bir faktor, naprýa .eniýäni paýlaşmak üçin iki kondensatory yzygiderli birikdireniňizde, deňagramly rezistor 6 gerek bolar.
Öň bellenip geçilişi ýaly, keramiki kondensatorlar çalt energiýa berip bilýän kiçi enjamlardyr. Maňa köplenç “Näçe kondensator gerek?” Diýen sowal berilýär. Bu soraga jogap keramiki kondensatorlar üçin sygymlylygyň ähmiýeti beýle möhüm bolmaly däldir. Bu ýerde möhüm üns, programmaňyz üçin energiýa geçiriş tizliginiň haýsy ýygylykda ýeterlikdigini kesgitlemekdir. Geçirilen zyňyndy 100 MGs-de şowsuz bolsa, 100 MGs-da iň kiçi impedansly kondensator gowy saýlanar.
Bu MLCC-ä başga bir düşünişmezlikdir. Men in engineenerleriň kondensatorlary RF salgy nokadyna uzyn yzlar bilen birikdirmezden ozal iň pes ESR we ESL keramiki kondensatorlary saýlamak üçin köp energiýa sarp edendigini gördüm. MLCC ESL-iň adatça köpdügini bellemelidiris. tagtadaky birikme induksiýasyndan pes. Baglanyşyk induksiýasy henizem keramiki kondensatorlaryň ýokary ýygylykly impedansyna täsir edýän iň möhüm parametrdir7.
7-nji suratda erbet mysal görkezilýär. Uzyn yzlar (uzynlygy 0,5 dýuým) azyndan 10nH induksiýany görkezýär. Simulýasiýa netijesi, kondensatoryň impedensiýasynyň ýygylyk nokadynda (50 MGs) garaşylýandan has ýokary bolýandygyny görkezýär.
MLCC-lerdäki kynçylyklaryň biri, olaryň tagtadaky induktiw gurluş bilen rezonanslaşmagydyr. Muny 8 µF MLCC ulanylyşy takmynan 300 kHz tizlikde rezonans döredýän 8-nji suratda görkezilen mysalda görmek bolýar.
Has uly ESR komponenti saýlap ýa-da diňe bir kondensator bilen kiçijik baha rezistory (1 ohm ýaly) goýup, rezonansy azaldyp bilersiňiz. Bu usul ulgamy basmak üçin ýitiriji komponentleri ulanýar. Başga bir usul başga bir kuwwatlylygy ulanmakdyr rezonansy pes ýa-da has ýokary rezonans nokadyna geçirmek üçin baha.
Film kondensatorlary köp programmalarda ulanylýar. Olar ýokary güýçli DC-DC öwrüjileri üçin saýlaýjy kondensatorlar we elektrik liniýalarynda (AC we DC) we umumy tertipli süzgüç konfigurasiýalarynda EMI basyş süzgüçleri hökmünde ulanylýar. Biz X kondensatoryny alýarys film kondensatorlaryny ulanmagyň käbir esasy nokatlaryny görkezmek üçin mysal.
Eger ulalma hadysasy ýüze çyksa, bu setirdäki iň ýokary naprýa stresseniýe stresini çäklendirmäge kömek edýär, şonuň üçin adatça wagtlaýyn naprýa presseniýeli gysyjy (TVS) ýa-da metal oksidi varistor (MOV) bilen ulanylýar.
Bularyň hemmesini eýýäm bilýän bolmagyňyz mümkin, ýöne X kondensatoryň sygymlylyk bahasynyň köp ýyllap ulanylmagy bilen ep-esli peselip biljekdigini bilýärdiňizmi? Bu esasanam kondensator çygly gurşawda ulanylsa has dogrydyr. Kuwwatlylyk bahasyny gördüm X kondensator diňe bir ýa-da iki ýylyň içinde bahalandyrylan bahasynyň birnäçe göterimine düşýär, şonuň üçin X kondensator bilen işlenip düzülen ulgam aslynda öňdäki kondensatoryň bolup biljek ähli goragyny ýitirdi.
Onda näme boldy? Çyglylyk howasy kondensatoryň içine, simiň üstünde we guty bilen epoksi küýze birleşmesiniň arasynda syzyp biler. Alýuminiý metallizasiýasy soň okislenip bilner .Alumina gowy elektrik izolýatory, şeýlelik bilen kuwwatyny peseldýär. film kondensatorlarynyň hemmesi ýüzbe-ýüz bolar. Meniň aýdýan meseläm filmiň galyňlygy. Abraýly kondensator markalary has galyň filmleri ulanýarlar, netijede beýleki markalara garanyňda has uly kondensatorlar bolýar. Has inçe film kondensatory aşa ýüklemek üçin has ygtybarly edýär (naprýa, eniýe, tok ýa-da temperatura), we özüni bejermek ähtimallygy ýok.
Eger X kondensator elektrik üpjünçiligine hemişelik birikdirilmedik bolsa, onda alada etmegiň zerurlygy ýok. Mysal üçin, elektrik üpjünçiligi bilen kondensatoryň arasynda gaty wyklýuçatel bolan önüm üçin ululyk durmuşdan has möhüm bolup biler we soň has inçe kondensator saýlap bilersiňiz.
Şeýle-de bolsa, kondensator güýç çeşmesine hemişelik birikdirilen bolsa, gaty ygtybarly bolmaly. Kondensatorlaryň okislenmegi gutulgysyz däldir. Eger kondensatoryň epoksi materialy gowy hilli bolsa we kondensator köplenç aşa gyzgynlyga sezewar edilmese, aşak düşmek bahasy minimal bolmalydyr.
Bu makalada ilki bilen kondensatorlaryň meýdan teoriýasy görnüşi bilen tanyşdyryldy. Praktiki mysallar we simulýasiýa netijeleri iň köp ýaýran kondensator görnüşlerini nädip saýlamalydygyny we ulanmalydygyny görkezýär. Bu maglumat, elektron we EMC dizaýnynda kondensatorlaryň roluna has giňişleýin düşünmäge kömek eder diýip umyt edýäris.
Doktor Min Zhangang, EMC maslahat beriş, näsazlyklary düzetmek we tälim bermek boýunça Angliýada ýerleşýän Mach Mach Design Ltd-iň esaslandyryjysy we baş EMC geňeşçisi. Elektronika, sanly elektronika, hereketlendirijiler we önüm dizaýny boýunça çuňňur bilimleri peýdalandy dünýädäki kompaniýalar.
Ylalaşyk, elektrik we elektron in engineeringener hünärmenleri üçin habarlaryň, maglumatlaryň, bilimiň we ylhamyň esasy çeşmesidir.
Aerokosmos awtoulag aragatnaşygy Sarp ediji elektronikasy Bilim Energetika we Energetika Senagat Maglumat Tehnologiýasy Lukmançylyk Harby we Milli Goranmak