نحوه کار خازن های سرامیکی و خازن های الکترولیتی
در فرآیند طراحی مدار، از خازن ها برای فیلتر کردن استفاده می شود. گاهی از خازن های الکترولیتی و گاهی از خازن های سرامیکی استفاده می شود. گاهی اوقات از هر دو استفاده می شود. می خواهم بپرسم: نقش استفاده از خازن های الکترولیتی چیست؟ کارکرد استفاده از خازن های سرامیکی معمولی چیست؟ چگونه می توان اندازه ظرفیت آن را محاسبه کرد؟ چگونه ولتاژ مقاومت خازن های الکترولیتی را انتخاب و تعیین کنیم؟ در چه مواردی باید از خازن های الکترولیتی و در چه مواردی از خازن های سرامیکی و در چه مواردی از هر دو استفاده کرد؟ در نسخه قدیمی کتاب الکترونیکی آنالوگ ذکر شده بود که فرمول خاصی برای محاسبه اندازه مقدار خازن وجود دارد، اما برخی از آی سی ها و امثال اینها مقرراتی در مورد نحوه تطبیق خازن در دیتاشیت آن دارند، امیدوارم بتواند به شما کمک کند
خازن های الکترولیتی و خازن های سرامیکی معمولا بین منبع تغذیه آی سی و زمین برای ایفای نقش فیلتر استفاده می شوند. خازن های سرامیکی به تنهایی برای جداسازی استفاده می شوند. کاربرد آن به طور کلی در آی سی توضیح داده شده است. مربوطه، از 0.01uf برای سرامیک استفاده کنید.
اگر بخواهم خازن خاصی را با خازن دیگری جایگزین کنم، آیا باید هم ظرفیت را برآورده کنم و هم ولتاژ را تحمل کنم؟ گاهی اوقات، پیدا کردن بهترین های هر دو دنیا سخت است. آیا می توان در این زمان از یکی از آنها صرف نظر کرد؟
محدوده خازن فیلتر بسیار گسترده است، در اینجا یک صحبت کوتاه در مورد خازن بای پس (جداسازی) توان ارائه می شود.
انتخاب خازن فیلتر بستگی به این دارد که از آن در منبع تغذیه محلی استفاده کنید یا منبع تغذیه جهانی. برای منبع تغذیه محلی، نقش منبع تغذیه گذرا را ایفا می کند. چرا برای تامین برق خازن اضافه کنیم؟ به این دلیل است که تقاضای فعلی دستگاه با تقاضای محرک به سرعت تغییر می کند (مانند کنترل کننده DDR) و در بحث در محدوده فرکانس بالا باید پارامترهای توزیع مدار در نظر گرفته شود. به دلیل وجود اندوکتانس توزیع شده، از تغییر شدید جریان جلوگیری می شود و ولتاژ روی پایه منبع تغذیه تراشه کاهش می یابد - یعنی نویز ایجاد می شود. علاوه بر این، منبع تغذیه فیدبک فعلی دارای زمان واکنش است - یعنی تا زمانی که نوسان ولتاژ برای یک دوره زمانی (معمولاً سطح ms یا ما) رخ ندهد، تنظیمات را انجام نمی دهد. برای تغییر تقاضای فعلی سطح ns، این نوع تاخیر نیز نویز واقعی را تشکیل می دهد. بنابراین، نقش خازن ارائه یک مسیر راکتانس القایی (امپدانس) کم برای پاسخگویی به تغییرات سریع تقاضای فعلی است.
بر اساس تئوری فوق، محاسبه ظرفیت خازن باید با توجه به انرژی که خازن می تواند برای تغییر جریان تامین کند، محاسبه شود. هنگام انتخاب نوع خازن، باید اندوکتانس انگلی آن را در نظر بگیرید - یعنی اندوکتانس انگلی باید کوچکتر از اندوکتانس توزیع شده مسیر قدرت باشد.
بحث در مورد مسائل باید از اصل شروع شود. اول از همه، احتمالاً می دانید که خازن ها ایزوله DC هستند، در حالی که سلف ها برعکس هستند. همه بر اساس اصول اولیه هستند. در این زمان، خازن دو عملکرد رایج را دارد. یکی جداسازی DC بین قطب ها است. برخی از افراد همچنین به آن خازن کوپلینگ می گویند زیرا DC را جدا می کند، اما نیاز به عبور سیگنال های AC دارد. مسیر DC بین چندین مرحله محدود می شود که می تواند محاسبه بسیار پیچیده نقطه عملیاتی را ساده کند و مرحله دوم فیلتر است. اصولا این دوتا به عنوان یک کوپلینگ، مقدار خازن به شدت مورد نیاز نیست، تا زمانی که امپدانس آن خیلی زیاد نباشد، به طوری که تضعیف سیگنال خیلی زیاد باشد.
اما برای دومی باید از نظر فیلتر در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، فیلتر منبع تغذیه در انتهای ورودی نیاز به فیلتر کردن نویز فرکانس پایین (مانند فرکانس برق) و نویز فرکانس بالا دارد، بنابراین باید همزمان از آن استفاده شود. خازن های بزرگ و خازن های کوچک. برخی از مردم می گویند، با یک خازن بزرگ، چرا به یک خازن کوچک نیاز دارید؟ این به این دلیل است که ظرفیت بزرگ، اندوکتانس بزرگ به دلیل صفحه بزرگ و انتهای پین، برای فرکانسهای بالا کار نمیکند. خازن های کوچک درست برعکس هستند. اندازه را می توان برای تعیین ظرفیت استفاده کرد. در مورد ولتاژ مقاومت، باید همیشه ارضا شود، در غیر این صورت، منفجر می شود. حتی برای خازن های غیر الکترولیتی گاهی اوقات منفجر نمی شود و عملکرد آن نیز کاهش می یابد. صحبت در مورد آن زیاد است، اجازه دهید ابتدا در مورد آن صحبت کنیم. همه آنها توابع فیلتر هستند. خازن الکترولیتی آلومینیومی ظرفیت نسبتاً زیادی دارد و عمدتاً برای حذف تداخل فرکانس پایین استفاده می شود. ظرفیت حدود 1 میلی آمپر جریان مربوط به 2 ~ 3μf است، اگر نیاز خیلی زیاد باشد، 1 میلی آمپر می تواند با 5 ~ 6μf مطابقت داشته باشد. خازن های غیر قطبی برای فیلتر کردن سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شوند. بیشتر اوقات از آن به تنهایی استفاده می شود، برای از بین بردن ریشه نیلوفر آبی استفاده می شود. گاهی اوقات می توان از آن به موازات خازن های الکترولیتی استفاده کرد. ویژگی های فرکانس بالا خازن های سرامیکی بهتر است، اما در یک فرکانس خاص (حدود 6 مگاهرتز، به وضوح به خاطر ندارم)، ظرفیت به سرعت کاهش می یابد.
نقش خازن های الکترولیتی و اقدامات احتیاطی برای استفاده
1. نقش خازن های الکترولیتی در مدارها
1. اثر فیلتر. در مدار منبع تغذیه، مدار یکسو کننده جریان متناوب را به DC ضربانی تبدیل می کند و یک خازن الکترولیتی با ظرفیت بالا بعد از مدار یکسو کننده متصل می شود و ولتاژ DC ضربان دار اصلاح شده به ولتاژ DC نسبتاً پایدار تبدیل می شود. در عمل، به منظور جلوگیری از تغییر ولتاژ منبع تغذیه هر قسمت از مدار در اثر تغییرات بار، به طور کلی خازن های الکترولیتی ده ها تا صدها میکروفاراد به انتهای خروجی منبع تغذیه و انتهای برق ورودی برق متصل می شوند. بار. از آنجایی که خازن های الکترولیتی با ظرفیت زیاد عموماً اندوکتانس خاصی دارند و نمی توانند سیگنال های تداخل پالس و فرکانس بالا را به طور موثر فیلتر کنند، یک خازن با ظرفیت 0.001--0.lpF در هر دو انتها به صورت موازی متصل است. برای فیلتر کردن سیگنال های فرکانس بالا و تداخل پالس
2. اثر کوپلینگ: در فرآیند انتقال و تقویت سیگنال های فرکانس پایین، به منظور جلوگیری از تأثیرگذاری نقاط عملکرد ثابت مدارهای جلو و عقب بر یکدیگر، اغلب از کوپلینگ خازنی استفاده می شود. به منظور جلوگیری از اتلاف بیش از حد اجزای فرکانس پایین در سیگنال، به طور کلی از خازن های الکترولیتی با ظرفیت بیشتر استفاده می شود.
دوم، روش قضاوت خازن الکترولیتی
خطاهای رایج خازن های الکترولیتی شامل کاهش ظرفیت، ناپدید شدن ظرفیت، خرابی اتصال کوتاه و نشتی است. تغییر ظرفیت ناشی از خشک شدن تدریجی الکترولیت در داخل خازن الکترولیتی در حین استفاده یا قرار دادن است، در حالی که به طور کلی خرابی و نشت اضافه می شود. ولتاژ خیلی بالاست یا کیفیتش خوب نیست. قضاوت در مورد کیفیت خازن منبع تغذیه به طور کلی با فایل مقاومت مولتی متر اندازه گیری می شود. روش خاص این است: دو پایه خازن را برای تخلیه اتصال کوتاه کنید و از سرب تست سیاه رنگ مولتی متر برای اتصال الکترود مثبت خازن الکترولیتی استفاده کنید. سرب تست قرمز به قطب منفی وصل می شود (برای یک مولتی متر آنالوگ، هنگام اندازه گیری با مولتی متر دیجیتال، سرب تست درون مدوله می شود). به طور معمول، سوزن تست باید در جهت مقاومت کوچک حرکت کند و سپس به تدریج به بی نهایت بازگردد. هر چه نوسان سوزن بیشتر باشد یا سرعت برگشت کمتر باشد ظرفیت خازن بیشتر می شود و بالعکس ظرفیت خازن کمتر می شود. اگر نشانگر جایی در وسط تغییر نکرد، به این معنی است که خازن نشتی دارد. اگر مقدار نشانگر مقاومت کوچک یا صفر باشد، به این معنی است که خازن خراب شده و اتصال کوتاه شده است. از آنجایی که ولتاژ باتری استفاده شده توسط مولتی متر عموماً بسیار پایین است، اندازه گیری خازن با ولتاژ مقاومت پایین، دقیق تر است. هنگامی که ولتاژ مقاومت خازن بالا است، اگرچه اندازه گیری طبیعی است، ممکن است هنگام اضافه شدن ولتاژ بالا نشتی یا شوک وجود داشته باشد. پدیده سایش
3. اقدامات احتیاطی برای استفاده از خازن های الکترولیتی
1. از آنجایی که خازن های الکترولیتی دارای پلاریته مثبت و منفی هستند، هنگام استفاده در مدارها نمی توان آنها را وارونه وصل کرد. در مدار منبع تغذیه، قطب مثبت خازن الکترولیتی در هنگام خروجی ولتاژ مثبت به ترمینال خروجی منبع تغذیه وصل می شود و قطب منفی به زمین متصل می شود. هنگامی که ولتاژ منفی خروجی است، قطب منفی به ترمینال خروجی متصل می شود و قطب مثبت به زمین متصل می شود. وقتی قطبیت خازن فیلتر در مدار منبع تغذیه معکوس شود، اثر فیلتر خازن به شدت کاهش می یابد، از یک طرف ولتاژ خروجی منبع تغذیه نوسان می کند و از طرف دیگر خازن الکترولیتی که معادل یک مقاومت است، به دلیل منبع تغذیه معکوس گرم می شود. هنگامی که ولتاژ معکوس از مقدار معینی فراتر رود، مقاومت نشتی معکوس خازن بسیار کوچک می شود، به طوری که خازن پس از روشن شدن برای مدت کوتاهی در اثر گرمای بیش از حد ترکیده و آسیب می بیند.
2. ولتاژ اعمال شده به دو سر خازن الکترولیتی نمی تواند از ولتاژ کاری مجاز آن بیشتر شود. هنگام طراحی مدار واقعی، یک حاشیه مشخص باید با توجه به موقعیت خاص رزرو شود. هنگام طراحی خازن فیلتر منبع تغذیه تنظیم شده، اگر ولتاژ منبع تغذیه AC 220 ~ باشد، ولتاژ تصحیح شده ثانویه ترانسفورماتور می تواند به 22 ولت برسد. در این زمان، خازن الکترولیتی با ولتاژ تحمل 25 ولت به طور کلی می تواند الزامات را برآورده کند. با این حال، اگر ولتاژ منبع تغذیه AC نوسانات زیادی داشته باشد و ممکن است به بیش از 250 ولت برسد، بهتر است یک خازن الکترولیتی با ولتاژ تحمل بیش از 30 ولت انتخاب کنید.
3. خازن های الکترولیتی نباید به المنت های حرارتی پرقدرت در مدار نزدیک باشند تا از خشک شدن سریع الکترولیت در اثر گرما جلوگیری شود.
4. برای فیلتر کردن سیگنال های با قطب مثبت و منفی، دو خازن الکترولیتی را می توان به صورت سری با قطبیت یک خازن غیر قطبی متصل کرد.
چگونه از مولتی متر برای اندازه گیری ظرفیت خازن استفاده کنیم؟
از مولتی متر اشاره گر برای اندازه گیری ظرفیت خازن استفاده کنید. تصویر پیوست را مشاهده کنید: برای تشخیص ظرفیت خازن می توان از مولتی متر نوع اشاره گر استفاده کرد. اساس این است که مانع الکتریکی مولتی متر معادل یک منبع تغذیه DC با مقاومت داخلی است و ظرفیت خازن قابل شارژ است. با گذشت زمان، ولتاژ خازن به تدریج افزایش می یابد. جریان شارژ به تدریج کاهش می یابد تا زمانی که به صفر برسد. مراحل
1. دنده مناسب برای بلوک الکتریکی را انتخاب کنید. به طور کلی، اگر ظرفیت کمتر از 0.01uF است، دنده x10k را انتخاب کنید. در مورد 1-10uF، دنده X1k را انتخاب کنید. بالاتر از 47uF، دنده x100 یا x10 را انتخاب کنید.
2. برای هر تست خازن را با سیم اتصال کوتاه کرده و بعد از تخلیه آزمایش بعدی را انجام دهید.
3. خازن های الکترولیتی دارای پلاریته هستند و الکترود مثبت در حین استفاده پتانسیل بالاتری نسبت به الکترود منفی دارد. از آنجایی که سیم تست مشکی به الکترود مثبت باتری در ساعت متصل می شود، سرب تست سیاه به الکترود مثبت خازن الکترولیتی و سیم تست قرمز به الکترود منفی خازن متصل می شود. یک عملکرد خازنی خوب این است که نشانگر در حین تشخیص منحرف می شود - به پایین، و سپس به تدریج به موقعیت مکانیکی صفر (یعنی مقاومت بی نهایت است) باز می گردد.
انحراف نشانگر مربوط به ظرفیت الکتریکی و مانع الکتریکی است و هر چه ظرفیت بیشتر باشد، انحراف بیشتر است. در عمل به قوانین توجه کنید و داده ها را جمع آوری کنید. روش تنظیم صفر مکانیکی سر کنتور به این صورت است که از پیچ گوشتی تخت برای تراز کردن بریدگی تنظیم صفر مکانیکی روی سر کنتور در زمانی که قلم کنتور نه کوتاه است و نه برای اندازه گیری هیچ وسیله ای استفاده می شود و برای ساخت کنتور به چپ و راست بچرخانید. نشانگر نقطه صفر عملکرد خازنی که ظرفیت خود را از دست داده است این است که نشانگر تشخیص منحرف نشده و نیازی به تخلیه ندارد. عملکرد خازنی که بخشی از ظرفیت خود را از دست می دهد این است که در مقایسه با خازن استاندارد، انحراف نشانگر در جای خود قرار ندارد. می توان آن را با تجربه یا با مراجعه به خازن استاندارد با همان ظرفیت و با توجه به حداکثر دامنه نوسان اشاره گر قضاوت کرد.
خازن مرجع لازم نیست مقدار ولتاژ مقاومتی یکسانی داشته باشد، تا زمانی که ظرفیت یکسان باشد. به عنوان مثال، برای تخمین یک خازن 100uF/250V، ابتدا می توان از یک خازن 100uF/25V به عنوان مرجع استفاده کرد، تا زمانی که حداکثر دامنه نوسان اشاره گر یکسان باشد، می توان نتیجه گرفت که ظرفیت یکسان است. عملکرد خازن نشتی این است که نشانگر نمی تواند به موقعیت مکانیکی صفر برگردد (یعنی مقاومت بی نهایت است). لازم به ذکر است که نشتی خازن های الکترولیتی بزرگتر یا کوچکتر وجود دارد، نشتی ولتاژ مقاومت پایین زیاد است و نشت ولتاژ مقاومت بالا کوچک است. از x10k برای اندازه گیری نشتی استفاده کنید و از بلوک زیر xlk برای اندازه گیری نشتی استفاده کنید تا مشخص کنید که آیا خازن نشتی دارد یا خیر.
برای خازن های بالاتر از 1000uF، می توانید از بلوک Rxl0 برای شارژ سریع آن استفاده کنید و ابتدا ظرفیت خازن را تخمین بزنید و سپس به بلوک Rxlk تغییر دهید تا اندازه گیری برای مدتی ادامه یابد. در این زمان، اشاره گر نباید برگردد، بلکه باید در بی نهایت یا بسیار نزدیک به آن متوقف شود، در غیر این صورت ممکن است نشتی وجود داشته باشد. برای برخی از خازن های زیر ده ها میکروفاراد، پس از شارژ کامل بلوک Rxlk، از بلوک Rx10k برای ادامه اندازه گیری استفاده کنید و سوزن باید در بی نهایت متوقف شود و برنگردد. به جز خازن های الکترولیتی، ولتاژ مقاومت در خازن های سرامیکی، پلی استر، کاغذ متالایزه و خازن های یکپارچه بیشتر از 40 ولت است. با یک مولتی متر تست کنید، مهم نیست که کدام بلوک، یک خازن خوب نباید نشتی داشته باشد. برای اندازه گیری خازن های با ظرفیت کم با یک مولتی متر، می توان از اثر تقویتی تریودهای سیلیکونی کم توان NPN استفاده کرد و این روش در شکل 1(f) نشان داده شده است. از مقاومت Rxlk برای مسدود کردن استفاده کنید، سرب تست مشکی به کلکتور وصل شده است، سرب تست قرمز به امیتر متصل است، خازن کوچک را به کلکتور لمس کنید و نشانگر باید منحرف شود. اصل این است که وقتی خازن شارژ می شود، جریان شارژ، جریان پایه را به پایه تزریق می کند و این جریان توسط تریود تقویت می شود و انحراف اشاره گر آشکارتر است.
