balita

Ang mga kapasitor maoy usa sa kasagarang gigamit nga mga sangkap sa mga circuit board.Samtang ang gidaghanon sa mga electronic device (gikan sa mga mobile phone ngadto sa mga sakyanan) nagpadayon sa pagsaka, mao usab ang panginahanglan alang sa mga capacitor.Ang Covid 19 pandemic nakabalda sa global component supply chain gikan sa semiconductors. sa mga passive nga sangkap, ug ang mga capacitor kulang sa suplay1.
Ang mga diskusyon sa hilisgutan sa mga capacitor dali nga mahimo nga usa ka libro o usa ka diksyonaryo.Una, adunay lainlaing mga lahi sa mga kapasitor, sama sa mga electrolytic capacitor, mga capacitor sa pelikula, mga kapasitor nga seramiko ug uban pa.Unya, sa parehas nga tipo, adunay lainlaing lahi. dielectric nga mga materyales.Adunay usab lain-laing mga klase.Bahin sa pisikal nga gambalay, adunay duha ka-terminal ug tulo ka-terminal kapasitor matang.Adunay usab usa ka X2Y matang kapasitor, nga mao ang esensya sa usa ka parisan sa Y capacitors encapsulated sa usa.Unsa man ang mahitungod sa supercapacitors ?Ang tinuod mao, kung molingkod ka ug magsugod sa pagbasa sa mga giya sa pagpili sa kapasitor gikan sa dagkong mga tiggama, dali ka makagugol sa adlaw!
Tungod kay kini nga artikulo bahin sa mga sukaranan, mogamit ako usa ka lahi nga pamaagi sama sa naandan.Sama sa nahisgutan sa sayo pa, ang mga giya sa pagpili sa kapasitor dali nga makit-an sa mga website sa supplier 3 ug 4, ug ang mga inhenyero sa uma kasagaran makatubag sa kadaghanan nga mga pangutana bahin sa mga capacitor.Niini nga artikulo, Dili nako balikon kung unsa ang imong makit-an sa Internet, apan ipakita kung giunsa ang pagpili ug paggamit sa mga capacitor pinaagi sa praktikal nga mga pananglitan. Ang pipila nga dili kaayo nahibal-an nga mga aspeto sa pagpili sa kapasitor, sama sa pagkadaot sa kapasidad, masakop usab. Human sa pagbasa niini nga artikulo, ikaw kinahanglan adunay usa ka maayo nga pagsabut sa paggamit sa mga capacitor.
Mga tuig na ang milabay, sa dihang nagtrabaho ko sa usa ka kompanya nga naghimo sa elektronik nga kagamitan, kami adunay usa ka pangutana sa interbyu alang sa usa ka power electronics engineer.Sa schematic diagram sa kasamtangan nga produkto, mangutana kami sa mga potensyal nga kandidato "Unsa ang function sa DC link electrolytic kapasitor?” ug "Unsa ang gamit sa ceramic capacitor sunod sa chip?" Kami nanghinaut nga ang husto nga tubag mao ang DC bus capacitor Gigamit alang sa pagtipig sa enerhiya, ang mga ceramic capacitor gigamit alang sa pagsala.
Ang "husto" nga tubag nga atong gipangita sa tinuod nagpakita nga ang tanan sa design team nagtan-aw sa mga capacitor gikan sa usa ka yano nga panglantaw sa sirkito, dili gikan sa panglantaw sa teorya sa uma. Ang punto sa panglantaw sa teorya sa sirkito dili sayop. Sa ubos nga mga frequency (gikan sa pipila ka kHz sa pipila ka MHz), ang teorya sa sirkito kasagaran makapatin-aw sa problema nga maayo. Kini tungod kay sa ubos nga mga frequency, ang signal nag-una sa differential mode. Gamit ang sirkito nga teorya, atong makita ang kapasitor nga gipakita sa Figure 1, diin ang katumbas nga serye nga pagsukol ( Ang ESR) ug ang katumbas nga serye nga inductance (ESL) naghimo sa impedance sa pagbag-o sa kapasitor nga adunay frequency.
Kini nga modelo hingpit nga nagpatin-aw sa pasundayag sa sirkito sa diha nga ang sirkito hinayhinay nga gibalhin.Apan, samtang ang frequency nagdugang, ang mga butang nahimong mas ug mas komplikado.Sa usa ka punto, ang component magsugod sa pagpakita sa non-linearity.Sa diha nga ang frequency nagdugang, ang yano nga LCR model adunay mga limitasyon.
Karong adlawa, kon ako pangutan-on sa samang pangutana sa interbyu, akong isul-ob ang akong field theory observation glasses ug moingon nga ang duha ka capacitor type mga energy storage devices. , Ang mga ceramic capacitor makapadala sa enerhiya nga mas paspas. Kini nagpatin-aw nganong ang mga ceramic capacitor kinahanglan nga ibutang sunod sa chip, tungod kay ang chip adunay mas taas nga switching frequency ug switching speed kon itandi sa main power circuit.
Gikan niini nga panglantaw, mahimo lamang natong ipasabut ang duha ka mga sukdanan sa pasundayag alang sa mga capacitor.Ang usa mao kung unsa ka dako ang enerhiya nga matipigan sa kapasitor, ug ang lain mao kung unsa ka paspas kini nga enerhiya mahimong mabalhin. Ang duha nagdepende sa pamaagi sa paghimo sa kapasitor, ang dielectric nga materyal, ang koneksyon sa kapasitor, ug uban pa.
Sa diha nga ang switch sa sirkito sirado (tan-awa ang Figure 2), kini nagpakita nga ang load nagkinahanglan og enerhiya gikan sa gahum nga tinubdan.Ang katulin diin kini nga switch nagsira nagtino sa pagkadinalian sa panginahanglan sa enerhiya.Sanglit ang enerhiya mobiyahe sa gikusgon sa kahayag (katunga ang gikusgon sa kahayag sa FR4 nga mga materyales), nagkinahanglan kini og panahon sa pagbalhin sa enerhiya.Dugang pa, adunay impedance mismatch tali sa tinubdan ug sa transmission line ug sa load.Kini nagpasabot nga ang enerhiya dili gayud mabalhin sa usa ka biyahe, apan sa daghang round trips5, mao nga kung ang switch dali nga molihok, makita namon ang mga paglangan ug pag-ring sa switching waveform.
Figure 2: Nagkinahanglan kini og panahon alang sa kusog nga mokaylap sa kawanangan; Ang impedance mismatch hinungdan sa daghang mga round trip sa pagbalhin sa enerhiya.
Ang kamatuoran nga ang pagbalhin sa enerhiya nagkinahanglan og panahon ug daghang mga round trip nagsulti kanato nga kinahanglan natong pangitaon ang tinubdan sa enerhiya nga duol sa load kutob sa mahimo, ug kita kinahanglan nga mangita og paagi sa pagbalhin sa enerhiya sa madali. Ang una kasagaran nga makab-ot pinaagi sa pagkunhod sa pisikal gilay-on tali sa load, switch ug capacitor.Ang naulahi makab-ot pinaagi sa pagpundok sa usa ka grupo sa mga capacitor nga adunay pinakagamay nga impedance.
Ang teorya sa uma nagpatin-aw usab kung unsa ang hinungdan sa kasagaran nga kasaba sa mode. Sa laktud, ang kasagaran nga kasaba sa mode namugna kung ang panginahanglanon sa enerhiya sa load wala matubag sa panahon sa pagbalhin. ang lakang nga panginahanglan.Ang luna tali sa load ug sa duol nga mga konduktor mao ang gitawag nato nga parasitic/mutual capacitance (tan-awa ang Figure 2).
Gigamit namo ang mosunod nga mga pananglitan aron ipakita kon unsaon paggamit ang mga electrolytic capacitor, multilayer ceramic capacitors (MLCC), ug mga film capacitor.
Ang mga electrolytic capacitor kasagarang gigamit sa DC link isip nag-unang tinubdan sa enerhiya. Ang pagpili sa electrolytic capacitor kasagaran nagdepende sa:
Alang sa performance sa EMC, ang labing importante nga mga kinaiya sa mga capacitor mao ang impedance ug frequency nga mga kinaiya. Ang mga low-frequency nga gipahigayon nga emissions kanunay nagdepende sa performance sa DC link capacitor.
Ang impedance sa DC link nagdepende dili lamang sa ESR ug ESL sa kapasitor, kondili usab sa lugar sa thermal loop, sama sa gipakita sa Figure 3. Ang usa ka mas dako nga thermal loop nga lugar nagpasabot nga ang pagbalhin sa enerhiya mas dugay, busa ang performance maapektuhan.
Ang usa ka step-down nga DC-DC converter gihimo aron pamatud-an kini. Ang pre-compliance EMC test setup nga gipakita sa Figure 4 nagpahigayon sa gipahigayon nga emission scan tali sa 150kHz ug 108MHz.
Importante nga masiguro nga ang mga capacitor nga gigamit niini nga case study kay gikan sa parehas nga tiggama aron malikayan ang mga kalainan sa mga kinaiya sa impedance.Sa dihang magbaligya sa kapasitor sa PCB, siguroha nga walay taas nga mga lead, tungod kay kini makadugang sa ESL sa ang kapasitor.Ang Figure 5 nagpakita sa tulo ka mga configuration.
Ang gipahigayon nga mga resulta sa emission niining tulo ka mga configuration gipakita sa Figure 6. Makita nga, kon itandi sa usa ka 680 µF capacitor, ang duha ka 330 µF capacitor nakab-ot ang noise reduction performance sa 6 dB sa mas lapad nga frequency range.
Gikan sa teorya sa sirkito, maingon nga pinaagi sa pagkonektar sa duha ka mga capacitor nga managsama, ang ESL ug ESR gitunga. , epektibo nga makunhuran ang kinatibuk-ang oras sa pagpadala sa enerhiya.Apan, sa mas taas nga mga frequency, ang kalainan tali sa duha ka 330 µF capacitor ug usa ka 680 µF capacitor mokunhod. Kini tungod kay ang taas nga frequency nga kasaba nagpakita sa dili igo nga lakang sa pagtubag sa enerhiya.Sa diha nga ang pagbalhin sa usa ka 330 µF capacitor mas duol sa ang switch, gipakunhod namo ang oras sa pagbalhin sa enerhiya, nga epektibo nga nagdugang sa lakang nga tubag sa kapasitor.
Ang resulta nagsulti kanato sa usa ka importante kaayo nga leksyon. Ang pagdugang sa kapasidad sa usa ka kapasitor sa kasagaran dili pagsuporta sa lakang nga panginahanglan alang sa dugang nga enerhiya.Kon mahimo, gamita ang pipila ka gagmay nga capacitive components.Adunay daghang mga maayong rason alang niini.Ang una mao ang gasto.Sa kinatibuk-an sa pagsulti, alang sa sama nga gidak-on sa pakete, ang gasto sa usa ka kapasitor nagdugang exponentially uban sa capacitance bili.Ang paggamit sa usa ka single kapasitor mahimong mas mahal kay sa paggamit sa pipila ka gagmay nga mga capacitor.Ang ikaduha nga rason mao ang gidak-on.Ang limitasyon nga butang sa disenyo sa produkto kasagaran ang gitas-on sa mga sangkap.Alang sa dagkong kapasidad nga mga capacitor, ang gitas-on kasagaran dako kaayo alang sa disenyo sa produkto.Ang ikatulo nga rason mao ang performance sa EMC nga among nakita sa case study.
Ang laing butang nga ikonsiderar kung mogamit usa ka electrolytic capacitor mao nga kung magkonektar ka sa duha ka mga capacitor sa serye aron ipaambit ang boltahe, kinahanglan nimo ang usa ka pagbalanse nga resistor 6.
Sama sa nahisgutan sa sayo pa, ang mga ceramic capacitor mga gagmay nga mga aparato nga dali nga makahatag kusog. Kanunay akong gipangutana nga "Pila ka kapasitor ang akong kinahanglan?"Ang tubag niini nga pangutana mao nga alang sa mga seramik nga capacitor, ang kantidad sa kapasidad dili kinahanglan nga ingon ka hinungdanon. Ang importante nga konsiderasyon dinhi mao ang pagtino kung asa nga frequency ang kusog sa pagbalhin sa enerhiya igo alang sa imong aplikasyon. Kung ang gipahigayon nga emission mapakyas sa 100 MHz, nan ang kapasitor nga adunay pinakagamay nga impedance sa 100 MHz mahimong usa ka maayong pagpili.
Kini usa pa ka dili pagsinabtanay sa MLCC.Nakita nako ang mga inhenyero nga naggasto og daghang kusog sa pagpili sa mga seramiko nga kapasitor nga adunay labing ubos nga ESR ug ESL sa wala pa ikonektar ang mga kapasitor sa RF reference point pinaagi sa taas nga mga pagsubay.Angay nga hisgutan nga ang ESL sa MLCC kasagaran daghan ubos pa kay sa koneksyon inductance sa board.Connection inductance mao gihapon ang labing importante nga parameter nga makaapekto sa taas nga frequency impedance sa ceramic capacitors7.
Ang Figure 7 nagpakita sa usa ka dili maayo nga panig-ingnan. Ang mga taas nga pagsubay (0.5 ka pulgada ang gitas-on) nagpaila sa labing menos 10nH inductance. Ang resulta sa simulation nagpakita nga ang impedance sa kapasitor mahimong mas taas kay sa gipaabot sa frequency point (50 MHz).
Usa sa mga problema sa mga MLCC mao nga sila adunay kalagmitan nga mag-resonate sa inductive structure sa pisara. Kini makita sa panig-ingnan nga gipakita sa Figure 8, diin ang paggamit sa usa ka 10 µF MLCC nagpaila sa resonance sa gibana-bana nga 300 kHz.
Mahimo nimong pakunhuran ang resonance pinaagi sa pagpili sa usa ka component nga adunay mas dako nga ESR o pagbutang lamang sa usa ka gamay nga kantidad nga resistor (sama sa 1 ohm) nga sunod-sunod nga adunay usa ka capacitor.Kini nga matang sa pamaagi naggamit sa lossy nga mga sangkap sa pagsumpo sa sistema.Ang laing pamaagi mao ang paggamit sa laing kapasidad bili aron ibalhin ang resonance ngadto sa mas ubos o mas taas nga resonance point.
Ang mga capacitor sa pelikula gigamit sa daghang mga aplikasyon. Sila ang mga capacitor nga gipili alang sa mga high-power nga DC-DC converter ug gigamit ingon nga mga pagsala sa pagsumpo sa EMI sa mga linya sa kuryente (AC ug DC) ug mga pagsala sa komon nga mode. Nagkuha kami usa ka X capacitor ingon usa ka pananglitan sa pag-ilustrar sa pipila sa mga nag-unang punto sa paggamit sa mga capacitor sa pelikula.
Kung adunay mahitabo nga surge event, makatabang kini nga limitahan ang peak voltage stress sa linya, mao nga kasagaran kini gigamit sa usa ka transient voltage suppressor (TVS) o metal oxide varistor (MOV).
Mahimong nahibal-an na nimo ang tanan niini, apan nahibal-an ba nimo nga ang kantidad sa kapasidad sa usa ka kapasitor sa X mahimong makunhuran pag-ayo sa mga tuig nga paggamit? Tinuod kini labi na kung ang kapasitor gigamit sa usa ka humid nga palibot. Nakita nako ang kantidad sa kapasidad sa ang X capacitor nahulog lamang sa pipila ka porsyento sa iyang gi-rate nga bili sulod sa usa o duha ka tuig, mao nga ang sistema nga orihinal nga gidisenyo uban sa X capacitor sa pagkatinuod nawala ang tanang proteksyon nga mahimo sa front-end capacitor.
Busa, unsay nahitabo? Ang umog nga hangin mahimong motulo ngadto sa kapasitor, pataas sa wire ug sa taliwala sa kahon ug sa epoxy potting compound. Ang aluminum metallization mahimong ma-oxidized. Ang alumina usa ka maayong electrical insulator, sa ingon makapakunhod sa kapasidad. Kini usa ka problema nga tanan nga mga capacitor sa pelikula masugatan. Ang isyu nga akong gihisgutan mao ang gibag-on sa pelikula. Ang mga inila nga capacitor brand naggamit sa mas baga nga mga pelikula, nga miresulta sa mas dako nga mga capacitor kay sa ubang mga tatak. ug kini lagmit dili makaayo sa iyang kaugalingon.
Kung ang X capacitor dili permanente nga konektado sa suplay sa kuryente, nan dili ka kinahanglan mabalaka. Pananglitan, alang sa usa ka produkto nga adunay usa ka lisud nga switch tali sa suplay sa kuryente ug sa kapasitor, ang gidak-on mahimong mas hinungdanon kaysa kinabuhi, ug unya makapili ka ug thinner capacitor.
Bisan pa, kung ang kapasitor permanente nga konektado sa gigikanan sa kuryente, kinahanglan kini nga kasaligan. ang bili kinahanglan nga minimum.
Niini nga artikulo, una nga gipaila ang field theory view sa mga capacitor.Praktikal nga mga pananglitan ug mga resulta sa simulation nagpakita kon unsaon pagpili ug paggamit sa labing komon nga mga tipo sa kapasitor.
Si Dr. Min Zhang mao ang founder ug chief EMC consultant sa Mach One Design Ltd, usa ka kompanya sa inhenyeriya nga nakabase sa UK nga nag-espesyalisar sa EMC consulting, troubleshooting ug training.Nakabenepisyo ang iyang lawom nga kahibalo sa power electronics, digital electronics, motors ug product design. mga kompanya sa tibuok kalibutan.
Ang In Compliance mao ang nag-unang tinubdan sa mga balita, impormasyon, edukasyon ug inspirasyon alang sa mga propesyonal sa electrical ug electronic engineering.
Aerospace Automotive Communications Consumer Electronics Education Energy ug Power Industry Information Technology Medical Military ug National Defense