жаңылыктар

Конденсаторлор микросхемалардын эң көп колдонулган компоненттеринин бири. Электрондук түзүлүштөрдүн саны (уюлдук телефондордон унааларга чейин) көбөйгөн сайын, конденсаторлорго суроо-талап да көбөйүүдө. Covid 19 пандемиясы жарым өткөргүчтөрдөн дүйнөлүк компоненттерди жеткирүү чынжырын үзгүлтүккө учуратты. пассивдүү компоненттерге, ал эми конденсаторлор жетишсиз болгон.
Конденсаторлор темасы боюнча талкууларды оңой эле китепке же сөздүккө айландырса болот. Биринчиден, электролиттик конденсаторлор, пленка конденсаторлору, керамикалык конденсаторлор жана башкалар сыяктуу конденсаторлордун ар кандай түрлөрү бар. диэлектрдик материалдар.Ошондой эле ар кандай класстар бар. Физикалык түзүлүшүнө келсек, эки терминалдуу жана үч терминалдуу конденсатор түрлөрү бар. Ошондой эле X2Y типтеги конденсатор бар, ал бир жуп Y конденсаторлорунун биринде капсулаланган. Супер конденсаторлор жөнүндө эмне айтууга болот? ?Чындыгында, эгерде сиз отуруп алып, ири өндүрүүчүлөрдүн конденсатор тандоо боюнча көрсөтмөлөрүн окуп баштасаңыз, сиз күндү оңой өткөрө аласыз!
Бул макала негиздер жөнүндө болгондуктан, мен адаттагыдай башка ыкманы колдоном. Мурда айтылгандай, конденсатор тандоо боюнча көрсөтмөлөрдү жеткирүүчүлөрдүн 3 жана 4 веб-сайттарынан оңой тапса болот жана талаа инженерлери адатта конденсаторлор жөнүндө суроолордун көбүнө жооп бере алышат. Бул макалада, Мен Интернеттен таба ала турган нерселерди кайталабайм, бирок практикалык мисалдар аркылуу конденсаторлорду кантип тандоону жана колдонууну көрсөтөм. Конденсаторду тандоонун кээ бир анча белгилүү эмес аспектилери, мисалы, сыйымдуулуктун деградациясы да каралат. Бул макаланы окугандан кийин, сиз конденсаторлорду колдонууну жакшы түшүнүшү керек.
Бир нече жыл мурун, мен электрондук жабдууларды жасаган компанияда иштеп жүргөндө, бизде электр энергиясы боюнча инженерге интервью берген суроо бар болчу. Учурдагы продуктунун схемалык диаграммасында биз потенциалдуу талапкерлерден “ DC шилтеме электролитикалык функциясы кандай конденсатор?»жана "Чиптин жанындагы керамикалык конденсатордун милдети кандай?"Туура жооп DC автобус конденсатору Энергияны сактоо үчүн колдонулат, керамикалык конденсаторлор чыпкалоо үчүн колдонулат деп үмүттөнөбүз.
Биз издеген “туура” жооп чындыгында конденсаторлорду конденсаторлорго талаа теориясынын көз карашынан эмес, жөнөкөй схеманын көз карашынан карашарын көрсөтүп турат. Схема теориясынын көз карашы туура эмес. Төмөнкү жыштыктарда (бир нече кГцден) бир нече МГц чейин), чынжыр теориясы адатта көйгөйдү жакшы түшүндүрө алат. Мунун себеби төмөнкү жыштыктарда сигнал негизинен дифференциалдык режимде болот. Схема теориясын колдонуу менен 1-сүрөттө көрсөтүлгөн конденсаторду көрө алабыз, мында эквиваленттүү катар каршылык ( ESR) жана эквиваленттүү катар индуктивдүүлүк (ESL) конденсатордун импедансын жыштык менен өзгөртүүнү түзөт.
Бул модель схема акырындап которулганда схеманын иштешин толугу менен түшүндүрөт.Бирок, жыштык өскөн сайын, нерселер татаалдашып баратат.Кээ бир учурда, компонент сызыктуу эместикти көрсөтө баштайт.Жыштык өскөндө, жөнөкөй LCR модели өзүнүн чектөөлөрү бар.
Бүгүн, эгер мага ошол эле интервью суроосу берилсе, мен талаа теориясын байкоочу көз айнек тагып, конденсатордун эки түрү тең энергияны сактоочу түзүлүштөр экенин айтмакмын. айырмасы электролиттик конденсаторлор керамикалык конденсаторлорго караганда көбүрөөк энергияны сактай алат. Бирок энергияны өткөрүү жагынан , керамикалык конденсаторлор энергияны faster.This өткөрө алат, эмне үчүн керамикалык конденсаторлор чиптин жанына жайгаштырылышы керек экенин түшүндүрөт, анткени чип негизги электр чынжырына салыштырмалуу жогорку которуштуруу жыштыгына жана өтүү ылдамдыгына ээ.
Бул көз караштан алганда, биз жөн гана capacitor.One үчүн эки аткаруу стандарттарын аныктай алат конденсатор канча энергия сактай алат, ал эми экинчиси бул энергия канчалык тез transferred.Both конденсатордун өндүрүш ыкмасына көз каранды, диэлектрдик материал, конденсатор менен байланыш жана башкалар.
Схемадагы өчүргүч жабылганда (2-сүрөттү караңыз), ал жүккө кубат булагынан энергия керек экенин көрсөтүп турат. Бул өчүргүч жабылган ылдамдык энергияга болгон суроо-талаптын актуалдуулугун аныктайт. Энергия жарыктын ылдамдыгы менен (жарым) тарагандыктан FR4 материалдарындагы жарыктын ылдамдыгы), энергияны өткөрүп берүү үчүн убакыт талап кылынат. Мындан тышкары, булак менен өткөргүч линиясынын жана жүктүн ортосунда импеданстын дал келбестиги бар. Бул энергия эч качан бир сапарда, бирок бир нече жолу өткөрүлбөйт дегенди билдирет. тегерек сапарлар5, ошондуктан которгуч тез которулганда, биз которуштуруу толкун формасында кечигүүлөрдү жана шыңгырыктарды көрөбүз.
2-сүрөт: Энергиянын космосто таралышы үчүн убакыт керек;импеданстын дал келбеши энергиянын бир нече айланма айлануусун шарттайт.
Энергияны өткөрүү убакытты жана бир нече тегерек сапарларды талап кылгандыгы бизге энергия булагын мүмкүн болушунча жүккө жакын жайгаштырышыбыз керек экенин жана энергияны тез өткөрүп берүүнүн жолун табышыбыз керек экенин айтат. Биринчиси, адатта, физикалык энергияны азайтуу аркылуу ишке ашат. жүктүн, өчүргүчтүн жана конденсатордун ортосундагы аралык. Акыркысы эң аз импеданс менен конденсаторлордун тобун чогултуу менен ишке ашат.
Талаа теориясы ошондой эле жалпы режимдеги ызы-чуу эмнеге алып келерин түшүндүрөт. Кыскача айтканда, жалпы режимдеги ызы-чуу, жүктүн энергияга болгон талабы switching.Shuningce учурунда аткарылбаганда пайда болот. кадам талабы. жүк жана жакын өткөргүчтөрдүн ортосундагы мейкиндик биз паразиттик / өз ара сыйымдуулугу деп аталат (2-сүрөттү карагыла).
Электролиттик конденсаторлорду, көп катмарлуу керамикалык конденсаторлорду (MLCC) жана пленка конденсаторлорун кантип колдонууну көрсөтүү үчүн биз төмөнкү мисалдарды колдонобуз. Тандалган конденсаторлордун иштешин түшүндүрүү үчүн схема жана талаа теориясы колдонулат.
Электролиттик конденсаторлор, негизинен, негизги энергия булагы катары DC линиясында колдонулат. Электролиттик конденсаторлорду тандоо көбүнчө төмөнкүлөрдөн көз каранды:
EMC аткаруу үчүн, конденсаторлордун эң маанилүү мүнөздөмөлөрү импеданс жана жыштык мүнөздөмөсү болуп саналат. Төмөн жыштыктагы эмиссиялар дайыма DC шилтеме конденсаторунун иштешинен көз каранды.
DC шилтеменин импедансы конденсатордун ESR жана ESL гана эмес, ошондой эле 3-сүрөттө көрсөтүлгөн жылуулук циклинин аянтына да көз каранды. Термикалык циклдин чоңураак аянты энергиянын өткөрүлүшү көп убакытты талап кылат, андыктан аткаруу таасир этет.
Муну далилдөө үчүн ылдыйлатуучу DC-DC конвертер курулган. 4-сүрөттө көрсөтүлгөн алдын ала шайкештикти EMC сыноо орнотуулары 150kHz жана 108MHz ортосунда өткөрүлүүчү эмиссияны сканерлейт.
Импеданстын мүнөздөмөлөрүндөгү айырмачылыктарды болтурбоо үчүн бул жагдайды изилдөөдө колдонулган конденсаторлордун бардыгы бир өндүрүүчүдөн болушун камсыз кылуу маанилүү. Конденсаторду PCBге ширетүү учурунда эч кандай узун зымдар жок экенин текшериңиз, анткени бул ESL көбөйөт. конденсатор. 5-сүрөт үч конфигурацияны көрсөтөт.
Бул үч конфигурациянын жүргүзүлгөн эмиссиясынын натыйжалары 6-сүрөттө көрсөтүлгөн. Бир 680 мкФ конденсатор менен салыштырганда эки 330 мкФ конденсатор кеңири жыштык диапазонунда 6 дБ чууну азайтуу көрсөткүчүнө жетишээрин көрүүгө болот.
Схема теориясынан, эки конденсаторду параллелдүү туташтыруу менен ESL жана ESR экөө тең жарымга кыскарат деп айтууга болот. Талаа теориясынын көз карашынан алганда, бир эле жүккө бир гана энергия булагы эмес, эки энергия булагы берилет. , жалпы энергияны өткөрүү убактысын эффективдүү кыскартат. Бирок, жогорку жыштыктарда эки 330 мкФ конденсатор менен бир 680 мкФ конденсатордун ортосундагы айырма кичирейет. Мунун себеби жогорку жыштыктагы ызы-чуу жетишсиз кадам энергия реакциясын көрсөтүп турат. 330 мкФ конденсаторду жакыныраак жылдырганда. коммутатор, биз энергияны өткөрүү убактысын кыскартабыз, бул конденсатордун кадамдык реакциясын натыйжалуу жогорулатат.
Натыйжа бизге абдан маанилүү сабак берет. Бир конденсатордун сыйымдуулугун жогорулатуу көбүнчө көбүрөөк энергияга болгон кадамдык талапты колдоого албайт. Мүмкүн болсо, кээ бир кичинекей сыйымдуулук компоненттерин колдонуңуз. Мунун көптөгөн жакшы себептери бар. Биринчиси - бул чыгым. Ошол эле пакеттин өлчөмү үчүн, конденсатордун баасы сыйымдуулуктун маанисине жараша экспоненциалдуу түрдө көбөйөт. Бир конденсаторду колдонуу бир нече кичине конденсаторду колдонууга караганда кымбатыраак болушу мүмкүн. Экинчи себеп - size.The продуктунун дизайнын чектөөчү фактор көбүнчө бийиктик. компоненттеринин. Чоң сыйымдуулуктагы конденсаторлор үчүн бийиктик көбүнчө продукт дизайны үчүн өтө чоң. Үчүнчү себеби биз мисалда көргөн EMC көрсөткүчү.
Электролиттик конденсаторду колдонууда эске алынуучу дагы бир фактор, чыңалууну бөлүшүү үчүн эки конденсаторду катарга туташтырганыңызда, сизге тең салмактоочу резистор 6 керек болот.
Мурда айтылгандай, керамикалык конденсаторлор энергияны тез камсыз кыла турган миниатюралык түзүлүштөр. Мага көбүнчө “Мага канча конденсатор керек?” деген суроо берилет. Бул жерде маанилүү эске алуу - бул сиздин колдонмоңуз үчүн энергияны өткөрүү ылдамдыгы кайсы жыштыкта ​​жетиштүү экенин аныктоо. Эгерде жүргүзүлгөн эмиссия 100 МГцде иштебей калса, анда 100 МГц эң аз импеданстагы конденсатор жакшы тандоо болот.
Бул MLCCдин дагы бир түшүнбөстүгү. Мен инженерлер конденсаторлорду RF шилтеме чекитине узун издер аркылуу туташтырардан мурун эң төмөнкү ESR жана ESL менен керамикалык конденсаторлорду тандоо үчүн көп энергия коротушканын көрдүм. тактадагы туташуу индуктивдүүлүгүнөн төмөн. Туташтыруу индуктивдүүлүгү дагы эле керамикалык конденсаторлордун жогорку жыштык импедансына таасир этүүчү эң маанилүү параметр болуп саналат7.
7-сүрөт жаман мисалды көрсөтөт. Узун издер (0,5 дюйм узун) жок дегенде 10nH inductance.The моделдөө натыйжасын киргизүү конденсатордун импеданс жыштык чекитинде (50 MHz) күтүлгөндөн алда канча жогору болуп жатканын көрсөтөт.
MLCC менен болгон көйгөйлөрдүн бири, алар тактадагы индуктивдүү түзүм менен резонанс түзө тургандыгы. Муну 8-сүрөттө көрсөтүлгөн мисалдан көрүүгө болот, мында 10 мкФ MLCCди колдонуу болжол менен 300 кГц резонансты киргизет.
Сиз ESR чоңураак курамдык бөлүгүн тандап же жөн гана кичинекей маанидеги резисторду (мисалы, 1 Ом) конденсатор менен катар коюу менен резонансты азайта аласыз. Бул типтеги ыкма системаны басуу үчүн жоготуу компоненттерин колдонот. Башка ыкма дагы бир сыйымдуулукту колдонуу болуп саналат. резонансты төмөнкү же жогорку резонанстык чекитке жылдыруу үчүн маани.
Пленка конденсаторлору көптөгөн колдонмолордо колдонулат. Алар жогорку кубаттуулуктагы DC-DC өзгөрткүчтөрү үчүн тандалган конденсаторлор болуп саналат жана электр линияларында (AC жана DC) жана жалпы режимдеги чыпкалоо конфигурацияларында EMI басуу чыпкалары катары колдонулат. Биз X конденсаторун алабыз. кино конденсаторлорду колдонуунун кээ бир негизги пункттарын көрсөтүү үчүн бир мисал.
Эгерде толкундануу окуясы пайда болсо, ал линиядагы эң жогорку чыңалуу стрессин чектөөгө жардам берет, ошондуктан ал адатта убактылуу чыңалуу басуучу (TVS) же металл оксидинин варистору (MOV) менен колдонулат.
Сиз мунун бардыгын мурунтан эле билесиз, бирок X конденсаторунун сыйымдуулугу жылдар бою колдонуу менен бир топ кыскарышы мүмкүн экенин билесизби? Бул өзгөчө, эгер конденсатор нымдуу чөйрөдө колдонулса. X конденсатору бир же эки жылдын ичинде өзүнүн номиналдык маанисинин бир нече пайызына гана төмөндөйт, андыктан алгач X конденсатору менен иштелип чыккан система иш жүзүндө алдыңкы конденсатордогу бардык коргоону жоготкон.
Ошентип, эмне болду? Ным аба конденсаторго, зымга жана куту менен эпоксиддүү идиш кошулмасынын ортосунда агып кетиши мүмкүн. Алюминий металлдашуу андан кийин кычкылданышы мүмкүн. Глинозем жакшы электр изолятору, ошону менен сыйымдуулукту азайтат. Бул көйгөй бардык пленка конденсаторлору туш болот. Мен айтып жаткан маселе пленканын калыңдыгы. Белгилүү конденсатор бренддери калың пленкаларды колдонушат, натыйжада башка бренддерге караганда конденсаторлор чоңураак болот. Жука пленка конденсаторду ашыкча жүктөөгө (чыңалуу, ток же температура) азыраак бекем кылат. жана анын өзүн айыктырышы күмөн.
Эгерде X конденсатору кубат булагына биротоло туташкан эмес болсо, анда сиз тынчсыздануунун кереги жок. Мисалы, кубат менен камсыздоо жана конденсатордун ортосунда катуу которгуч бар продукт үчүн өлчөм өмүрдөн да маанилүү болушу мүмкүн жана анда ичке конденсаторду тандай аласыз.
Бирок, эгерде конденсатор электр булагына туруктуу туташкан болсо, анда ал абдан ишенимдүү болушу керек. Конденсаторлордун кычкылдануусу сөзсүз эмес. Конденсатор эпоксиддик материал жакшы сапатта болсо жана конденсатор көп учурда экстремалдык температурага дуушарланбаса, төмөндөө наркы минималдуу болушу керек.
Бул макалада, биринчи жолу конденсаторлордун талаа теориясынын көрүнүшү киргизилген. Практикалык мисалдар жана моделдөө натыйжалары эң кеңири таралган конденсатордун түрлөрүн кантип тандоону жана колдонууну көрсөтөт. Бул маалымат электрондук жана EMC дизайнында конденсаторлордун ролун түшүнүүгө жардам берет.
Доктор Мин Чжан – EMC консалтингине, көйгөйлөрдү жоюуга жана окутууга адистешкен Улуу Британиядагы Mach One Design Ltd компаниясынын негиздөөчүсү жана башкы EMC консультанты. дүйнө жүзү боюнча компаниялар.
In Compliance - бул электр жана электрондук инженерия адистери үчүн жаңылыктардын, маалыматтын, билимдин жана илхамдын негизги булагы.
Аэрокосмостук Унаа байланыштары Керектөөчү электроника Билим берүү Энергетика жана энергетикалык өнөр жай Маалыматтык технологиялар Медициналык Аскердик жана Улуттук Коргоо