nouvèl

Kondansateur yo se youn nan eleman ki pi souvan itilize sou tablo sikwi. Kòm kantite aparèy elektwonik (soti nan telefòn mobil nan machin) ap kontinye ogmante, se konsa demann pou kondansateur. Pandemi Covid 19 la te deranje chèn ekipman mondyal konpozan soti nan semi-conducteurs rive nan konpozan pasif, ak kondansateur yo te nan ekipman pou kout1.
Diskisyon sou sijè kondansateur yo ka fasilman tounen yon liv oswa yon diksyonè. Premyèman, gen diferan kalite kondansateur, tankou kondansateur elektwolitik, kondansateur fim, kondansateur seramik ak sou sa. Lè sa a, nan menm kalite a, gen diferan materyèl dyelèktrik. Genyen tou diferan klas. Kòm pou estrikti fizik la, gen kalite kondansateur de-tèminal ak twa-tèminal. Genyen tou yon kondansateur kalite X2Y, ki se esansyèlman yon pè kondansateur Y ankapsule nan yon sèl. E supercapacitors? Reyalite a se, si ou chita epi kòmanse li gid seleksyon kondansateur nan gwo manifaktirè, ou ka fasilman pase jounen an!
Depi atik sa a se sou baz yo, mwen pral sèvi ak yon metòd diferan kòm dabitid. Kòm mansyone pi bonè, gid seleksyon kondansateur ka fasil jwenn sou sit entènèt founisè 3 ak 4, ak enjenyè jaden yo ka anjeneral reponn pifò kesyon sou kondansateur. Nan atik sa a, mwen pa pral repete sa ou ka jwenn sou entènèt la, men mwen pral demontre ki jan yo chwazi ak itilize kondansateur atravè egzanp pratik. Gen kèk aspè ki pi piti nan seleksyon kondansateur, tankou degradasyon kapasite, yo pral kouvri tou. Apre ou fin li atik sa a, ou ta dwe gen yon bon konpreyansyon sou itilizasyon kondansateur.
Ane de sa, lè mwen t ap travay nan yon konpayi ki fè ekipman elektwonik, nou te gen yon kesyon entèvyou pou yon enjenyè elektwonik pouvwa. Sou dyagram chema pwodwi ki deja egziste a, nou pral mande kandida potansyèl yo "Ki fonksyon kondansateur elektwolitik DC link la?" ak "Ki fonksyon kondansateur seramik la ki sitiye bò kote chip la?" Nou espere ke repons ki kòrèk la se kondansateur otobis DC yo itilize pou depo enèji, kondansateur seramik yo itilize pou filtraj.
Repons "kòrèk" nou chache montre aktyèlman ke tout moun nan ekip konsepsyon an gade kondansateur nan yon pèspektiv sikwi senp, pa nan yon pèspektiv teyori jaden. Pwen de vi teyori sikwi pa mal. Nan frekans ki ba (ki soti nan kèk kHz a kèk MHz), teyori sikwi ka anjeneral eksplike pwoblèm nan byen. Sa a se paske nan pi ba frekans, siyal la se sitou nan mòd diferans. Sèvi ak teyori sikwi, nou ka wè kondansateur yo montre nan Figi 1, kote rezistans nan seri ekivalan (ESR) ak inductance seri ekivalan (ESL) fè enpedans nan kondansateur a chanje ak frekans.
Modèl sa a konplètman eksplike pèfòmans kous la lè kous la chanje tou dousman. Sepandan, kòm frekans la ogmante, bagay yo vin pi plis ak pi konplike. Nan kèk pwen, eleman an kòmanse montre ki pa lineyè. Lè frekans lan ogmante, modèl LCR senp la gen limit li yo.
Jodi a, si yo te poze m menm kesyon entèvyou a, mwen ta mete linèt obsèvasyon teyori jaden mwen an epi di ke tou de kalite kondansateur yo se aparèy depo enèji. Diferans lan se ke kondansateur elektwolitik ka estoke plis enèji pase kondansateur seramik. Men, an tèm de transmisyon enèji, kondansateur seramik ka transmèt enèji pi vit. Sa a eksplike poukisa kondansateur seramik yo bezwen mete akote chip la, paske chip la gen yon pi wo frekans switch ak vitès switch konpare ak kous la pouvwa prensipal la.
Soti nan pèspektiv sa a, nou ka tou senpleman defini de estanda pèfòmans pou kondansateur. Youn nan se konbyen enèji kondansateur a ka estoke, ak lòt la se konbyen vit enèji sa a ka transfere. Tou de depann sou metòd fabrikasyon nan kondansateur a, materyèl la dyelèktrik, koneksyon an ak kondansateur a, ak sou sa.
Lè switch la nan kous la fèmen (gade Figi 2), li endike ke chaj la bezwen enèji nan sous pouvwa a. Vitès la nan ki switch sa a fèmen detèmine ijans nan demann enèji. Depi enèji vwayaje nan vitès limyè (mwatye vitès limyè a nan materyèl FR4), li pran tan pou transfere enèji. Anplis de sa, gen yon dezakò enpedans ant sous la ak liy transmisyon an ak chaj la. Sa vle di ke enèji pa janm ap transfere nan yon vwayaj, men nan plizyè vwayaj wonn5, ki se poukisa lè switch la byen vit chanje, nou pral wè reta ak k ap sonnen nan fòm ond la chanje.
Figi 2: Li pran tan pou enèji pwopaje nan espas; dezakò enpedans lakòz plizyè vwayaj ale nan transfè enèji.
Lefèt ke livrezon enèji pran tan ak plizyè vwayaj ale di nou ke nou bezwen deplase enèji a pi pre ke posib nan chaj la, epi nou bezwen jwenn yon fason yo delivre li byen vit. Premye a anjeneral reyalize pa diminye distans fizik ki genyen ant chaj la, switch ak kondansateur. Lèt la reyalize pa rasanble yon gwoup kondansateur ak enpedans ki pi piti a.
Teyori jaden eksplike tou sa ki lakòz bri mòd komen. Nan ti bout tan, bri mòd komen pwodwi lè demann enèji chaj la pa satisfè pandan chanje. Se poutèt sa, enèji ki estoke nan espas ki genyen ant chaj la ak kondiktè ki tou pre yo pral bay sipòte demann lan etap. Espas ki genyen ant chaj la ak kondiktè ki tou pre yo se sa nou rele kapasite parazit / mityèl (gade Figi 2).
Nou itilize egzanp sa yo pou montre kijan pou itilize kondansateur elektwolitik, kondansateur seramik multikouch (MLCC), ak kondansateur fim. Tou de sikwi ak teyori jaden yo itilize pou eksplike pèfòmans nan kondansateur chwazi yo.
Kondansateur elektwolitik yo sitou itilize nan lyen DC kòm sous enèji prensipal la. Chwa pou kondansateur elektwolitik souvan depann de:
Pou pèfòmans EMC, karakteristik ki pi enpòtan nan kondansateur yo se karakteristik enpedans ak frekans. Emisyon ki ba-frekans yo toujou depann de pèfòmans kondansateur lyen DC a.
Enpedans lyen DC a depann pa sèlman sou ESR ak ESL nan kondansateur a, men tou sou zòn nan bouk tèmik, jan yo montre nan Figi 3. Yon zòn bouk tèmik pi gwo vle di ke transfè enèji pran plis tan, kidonk pèfòmans. pral afekte.
Yo te bati yon konvètisè DC-DC etap-desann pou pwouve sa. Konfigirasyon tès EMC pre-konfòmite yo montre nan Figi 4 fè yon eskanè emisyon ki fèt ant 150kHz ak 108MHz.
Li enpòtan pou asire ke kondansateur yo itilize nan ka etid sa a yo tout soti nan menm manifakti a pou fè pou evite diferans ki genyen nan karakteristik enpedans. Lè soude kondansateur a sou PCB a, asire w ke pa gen okenn kondwi long, paske sa a ap ogmante ESL nan kondansateur la. Figi 5 montre twa konfigirasyon yo.
Rezilta emisyon ki fèt nan twa konfigirasyon sa yo montre nan Figi 6. Li ka wè ke, konpare ak yon sèl kondansateur 680 µF, de kondansateur 330 µF yo reyalize yon pèfòmans rediksyon bri nan 6 dB sou yon ranje frekans pi laj.
Soti nan teyori sikwi a, li ka di ke lè w konekte de kondansateur nan paralèl, tou de ESL ak ESR yo mwatye. Soti nan pwen de vi nan teyori jaden, pa gen yon sèl sous enèji, men de sous enèji yo apwovizyone nan menm chaj la, efektivman diminye tan an transmisyon enèji an jeneral. Sepandan, nan pi wo frekans, diferans ki genyen ant de kondansateur 330 µF ak yon kondansateur 680 µF ap retresi. Sa a se paske bri frekans segondè endike repons enèji etap ensifizan. Lè w ap deplase yon kondansateur 330 µF pi pre switch la, nou redwi tan transfè enèji a, ki efektivman ogmante repons etap kondansateur la.
Rezilta a di nou yon leson trè enpòtan. Ogmante kapasite nan yon kondansateur sèl pral jeneralman pa sipòte demann lan etap pou plis enèji. Si sa posib, sèvi ak kèk eleman kapasitif ki pi piti. Gen anpil bon rezon pou sa. Premye a se pri. Anjeneral pale, pou menm gwosè pake a, pri a nan yon kondansateur ogmante eksponansyèlman ak valè a kapasite. Sèvi ak yon sèl kondansateur ka pi chè pase lè l sèvi avèk plizyè kondansateur ki pi piti. Dezyèm rezon an se gwosè. Faktè limite nan konsepsyon pwodwi se nòmalman wotè eleman yo. Pou kondansateur gwo kapasite, wotè a souvan twò gwo, ki pa apwopriye pou konsepsyon pwodwi. Twazyèm rezon an se pèfòmans EMC nou te wè nan ka etid la.
Yon lòt faktè pou konsidere lè w ap itilize yon kondansateur elektwolitik se ke lè ou konekte de kondansateur nan seri yo pataje vòltaj la, w ap bezwen yon rezistans balanse 6.
Kòm mansyone pi bonè, kondansateur seramik yo se aparèy tipòtrè ki ka byen vit bay enèji. Yo souvan poze m kesyon "Ki kantite kondansateur mwen bezwen?" Repons kesyon sa a se ke pou kondansateur seramik, valè kapasite a pa ta dwe enpòtan. Konsiderasyon ki enpòtan isit la se detèmine nan ki frekans vitès transfè enèji a ase pou aplikasyon w lan. Si emisyon ki fèt la echwe nan 100 MHz, Lè sa a, kondansateur a ak enpedans ki pi piti a nan 100 MHz pral yon bon chwa.
Sa a se yon lòt enkonpreyansyon nan MLCC. Mwen te wè enjenyè pase anpil enèji chwazi kondansateur seramik ak ESR ki pi ba a ak ESL anvan konekte kondansateur yo nan pwen referans RF a atravè tras long. Li se vo mansyone ke ESL la nan MLCC anjeneral pi ba anpil pase inductance koneksyon sou tablo a. Inductance koneksyon se toujou paramèt ki pi enpòtan ki afekte enpedans frekans segondè nan kondansateur seramik7.
Figi 7 montre yon move egzanp. Tras long (0.5 pous nan longè) prezante omwen 10nH enduktans. Rezilta a simulation montre ke enpedans kondansateur a vin pi wo pase espere nan pwen frekans lan (50 MHz).
Youn nan pwoblèm ki genyen ak MLCC yo se ke yo gen tandans fè rezonans ak estrikti endiktif la sou tablo a. Sa a ka wè nan egzanp ki montre nan Figi 8, kote itilizasyon yon MLCC 10 µF entwodui sonorite nan apeprè 300 kHz.
Ou ka diminye sonorite lè w chwazi yon eleman ki gen yon pi gwo ESR oswa tou senpleman mete yon rezistans ti valè (tankou 1 ohm) nan seri ak yon kondansateur. Kalite metòd sa a sèvi ak eleman pèt pou siprime sistèm lan. Yon lòt metòd se sèvi ak yon lòt valè kapasite pou deplase sonorite a nan yon pwen sonorite pi ba oswa pi wo.
Kondansateur fim yo itilize nan anpil aplikasyon. Yo se kondansateur chwa pou konvètisè DC-DC gwo pouvwa epi yo itilize kòm filtè repwesyon EMI atravè liy elektrik (AC ak DC) ak konfigirasyon filtraj mòd komen. Nou pran yon kondansateur X kòm yon egzanp pou ilistre kèk nan pwen prensipal yo nan itilize kondansateur fim.
Si yon evènman vag rive, li ede limite estrès vòltaj pik la sou liy lan, kidonk li anjeneral itilize ak yon sipresyon vòltaj pasajè (TVS) oswa varistor oksid metal (MOV).
Ou ka deja konnen tout bagay sa yo, men èske w te konnen ke valè kapasite yon kondansateur X ka siyifikativman redwi ak ane nan itilize? Sa a se laverite espesyalman si yo itilize kondansateur a nan yon anviwònman imid. Mwen te wè valè kapasite kondansateur X a sèlman tonbe nan kèk pousan nan valè nominal li nan yon ane oswa de, kidonk sistèm nan orijinal ki fèt ak kondansateur X la aktyèlman pèdi tout pwoteksyon ke kondansateur front-end la ta ka genyen.
Se konsa, sa ki te pase? Lè imidite ka koule nan kondansateur a, moute fil la ak ant bwat la ak konpoze an po epoksidik. Lè sa a, metalizasyon aliminyòm ka soksid. Alumina se yon bon izolan elektrik, kidonk diminye kapasite. Sa a se yon pwoblèm ke tout kondansateur fim pral rankontre. Pwoblèm nan m ap pale a se epesè fim. Mak kondansateur repitasyon sèvi ak fim pi epè, sa ki lakòz kondansateur pi gwo pase lòt mak. Fim nan pi mens fè kondansateur a mwens gaya nan surcharge (vòltaj, aktyèl, oswa tanperati), epi li se fasil geri tèt li.
Si kondansateur X a pa pèmanan konekte ak ekipman pou pouvwa a, Lè sa a, ou pa bezwen enkyete. Pou egzanp, pou yon pwodwi ki gen yon switch difisil ant ekipman pou pouvwa a ak kondansateur a, gwosè ka pi enpòtan pase lavi, ak Lè sa a, ou ka chwazi yon kondansateur mens.
Sepandan, si kondansateur a pèmanan konekte ak sous pouvwa a, li dwe trè serye. Oksidasyon kondansateur se pa inevitab. Si materyèl la epoksidik kondansateur se nan bon jan kalite ak kondansateur a pa souvan ekspoze a tanperati ekstrèm, gout nan valè yo ta dwe minim.
Nan atik sa a, premye prezante gade nan teyori jaden nan kondansateur. Egzanp pratik ak rezilta simulation montre kijan pou chwazi epi sèvi ak kalite kondansateur ki pi komen yo. Espere ke enfòmasyon sa a ka ede w konprann wòl kondansateur nan konsepsyon elektwonik ak EMC plis konplè.
Doktè Min Zhang se fondatè ak chèf konsiltan EMC Mach One Design Ltd, yon konpayi jeni ki baze nan UK ki espesyalize nan konsiltasyon EMC, depanaj ak fòmasyon. Konesans apwofondi li nan elektwonik pouvwa, elektwonik dijital, motè ak konsepsyon pwodwi te benefisye konpayi atravè mond lan.
In Compliance se sous prensipal nouvèl, enfòmasyon, edikasyon ak enspirasyon pou pwofesyonèl jeni elektrik ak elektwonik.
Aerospace Otomobil Kominikasyon Elektwonik Konsomatè Edikasyon Enèji ak Endistri Endistri Teknoloji Enfòmasyon Medikal Militè ak Defans Nasyonal