nûçe

Kapasîtor yek ji hêmanên ku herî zêde têne bikar anîn li ser tabloyên dorhêlê ne. Her ku hejmara amûrên elektronîkî (ji têlefonên desta bigire heya gerîdeyan) her ku diçe zêde dibe, daxwaziya ji bo kapasîtoran jî her ku diçe zêde dibe. Pandemiya Covid 19 zincîra peydakirina pêkhateyên gerdûnî ji nîvconduktoran qut kiriye. ji hêmanên pasîf re, û kondensator kêm bûne1.
Gotûbêjên li ser mijara kapasîtoran dikarin bi hêsanî bibin pirtûkek an ferhengokek. Pêşî, celebên kondensatoran hene, wek kapasîteyên elektrolîtîk, kondensatorên fîlimê, kapasîtorên seramîk û hwd. Piştre, di heman celebê de, cûda hene. madeyên dîelektrîk. Di heman demê de çînên cihêreng jî hene. Ji bo avahiya fizîkî, celebên kondensatorên du-termînal û sê-termînal hene. Di heman demê de kapasîtorek celebek X2Y jî heye, ku di eslê xwe de cotek kondensatorên Y-yê ye ku di yekî de hatine girtin. ?Rastî ev e, heke hûn rûnin û dest bi xwendina rêberên bijartina kapasîtorê ji hilberînerên mezin bikin, hûn dikarin bi hêsanî rojê derbas bikin!
Ji ber ku ev gotar di derbarê bingehîn de ye, ez ê wekî her carê rêbazek cûda bikar bînim. Wekî ku berê hate behs kirin, rêberên bijartina kondensatorê bi hêsanî li ser malperên dabînkerê 3 û 4 têne dîtin, û endezyarên zeviyê bi gelemperî dikarin bersiva pir pirsan li ser kapasatoran bidin.Di vê gotarê de, Ez ê tiştên ku hûn dikarin li ser Înternetê bibînin dubare nekim, lê ez ê nîşan bidim ka meriv çawa kapasatoran hildibijêre û bi mînakên pratîkî bikar tîne. Hin aliyên kêm-naskirî yên hilbijartina kapasîtorê, wek kêmbûna kapasîteyê, jî dê werin vegirtin. Piştî xwendina vê gotarê, hûn divê têgihiştineke baş ji bikaranîna capacitors.
Sal berê, dema ku ez di pargîdaniyek ku amûrên elektronîkî çêdike de dixebitim, me ji endezyarek elektronîkî ya hêzê re pirsek hevpeyivînek hebû. Li ser nexşeya şematîkî ya hilbera heyî, em ê ji berendamên potansiyel bipirsin "Fonksiyona elektrolîtîka girêdana DC çi ye kondensator?" û "Fonksiyona kondensatorê seramîk a li kêleka çîpê çi ye?" Em hêvî dikin ku bersiva rast kondensatorê otobusê DC ye ku ji bo hilanîna enerjiyê tê bikar anîn, kapasîteyên seramîk ji bo fîlterkirinê têne bikar anîn.
Bersiva "rast" ya ku em lê digerin bi rastî nîşan dide ku her kesê di tîmê sêwiranê de ji perspektîfek sêwirana sade, ne ji perspektîfek teoriya zeviyê, li kapacitoran dinêre. Nêrîna teoriya çerxê ne xelet e. Di frekansên kêm de (ji çend kHz bi çend MHz re), teoriya dorhêlê bi gelemperî dikare pirsgirêkê baş rave bike. Ev yek ji ber ku di frekansên jêrîn de, sînyala bi gelemperî di moda cûda de ye. Bi karanîna teoriya çerxê, em dikarin kapasîtorê ku di Figure 1-ê de hatî xuyang kirin, bibînin, ku li wir berxwedana rêzê ya wekhev ( ESR) û înduktoriya rêzê ya hevwate (ESL) impedance ya kondensatorê bi frekansê re diguhezîne.
Ev model bi tevahî performansa çerxê rave dike dema ku dor hêdî hêdî tê guheztin.Lêbelê, her ku frekansa zêde dibe, tişt her ku diçe tevlihevtir dibin. Di hin xalan de, pêkhate dest pê dike ku ne-xêziyê nîşan bide. Dema ku frekansa zêde dibe, modela LCR ya hêsan sînorên xwe hene.
Îro ger heman pirsa hevpeyvînê ji min were kirin, ez ê camên çavdêriya teoriya zeviyê li xwe bigirim û bibêjim ku her du cûreyên kondensator jî amûrên hilanîna enerjiyê ne. Cudahiya wan ew e ku kapasîteyên elektrolîtîk dikarin ji kapasîteyên seramîk bêtir enerjiyê hilînin. Lê di warê veguheztina enerjiyê de , kondensatorên seramîk dikarin enerjiyê zûtir veguhezînin.Ev diyar dike ku çima pêdivî ye ku kondensatorên seramîk li tenişta çîpê bêne danîn, ji ber ku çîp li gorî çerxa hêza sereke xwedî frekansa veguheztinê û leza veguheztinê ye.
Ji vê perspektîfê, em dikarin bi hêsanî du standardên performansê ji bo kapasitoran diyar bikin.Yek ev e ku kapasitor çiqas enerjiyê dikare hilîne, û ya din jî ev e ku ev enerjî çiqas zû dikare were veguheztin. Her du jî bi rêbaza çêkirina kapasîtor, materyalê dielektrîkê ve girêdayî ne. girêdana bi capacitor, û hwd.
Dema ku guhêrbar di çerxê de girtî be (binihêre Figure 2), ew nîşan dide ku bar ji çavkaniya hêzê re enerjiyê hewce dike. Leza ku ev guhêrbar pê tê girtin lezgîniya daxwaza enerjiyê diyar dike. Ji ber ku enerjî bi leza ronahiyê dimeşe (nîv leza ronahiyê ya di materyalên FR4 de), ji bo veguheztina enerjiyê dem hewce dike. Ji bilî vê, di navbera çavkanî û xeta veguheztinê û barkirinê de neliheviyek impedansê heye. Ev tê vê wateyê ku enerjî qet di yek rêwîtiyê de, lê di pirjimar de nayê veguheztin. rêwîtiyên dor 5, ji ber vê yekê dema ku guhêrbar zû diguhezîne, em di forma pêla veguheztinê de dereng û zengilê dibînin.
Wêne 2: Ji bo belavbûna enerjiyê li fezayê dem lazim e; nehevhatina impedansê dibe sedema gelek gerîdeyên veguheztina enerjiyê.
Rastiya ku veguheztina enerjiyê wext digire û gerên piralî ji me re vedibêje ku pêdivî ye ku em çavkaniya enerjiyê bi qasî ku mimkun nêzîkê barkirinê bibînin, û pêdivî ye ku em rêyek bibînin ku zû veguheztina enerjiyê. Ya yekem bi gelemperî bi kêmkirina fizîkî tê bidestxistin. mesafeya di navbera bar, guheztin û kondensatorê de. Eva paşîn bi komkirina komek kondensatorên bi impedansa herî piçûk tê bidestxistin.
Teoriya zeviyê jî rave dike ka çi dibe sedema dengê moda hevpar. Bi kurtî, dengê moda hevpar dema ku di dema veguheztinê de hewcedariya enerjiyê ya barkirinê pêk neyê tê hilberandin. Ji ber vê yekê, enerjiya ku li cîhê di navbera bar û rêgirên nêzîk de tê hilanîn dê ji bo piştgirîkirinê were peyda kirin. Daxwaza gavê. Cihê di navbera barkêş û rêgirên nêzîk de ew e ku em jê re dibêjin kapasîteya parazît/heval (binihêre Figure 2).
Em mînakên jêrîn bikar tînin da ku nîşan bidin ka meriv çawa kapasîteyên elektrolîtîkî, kapasîteyên seramîk ên pirreng (MLCC) û kondensatorên fîlimê bikar tîne. Hem teoriya çerx û hem jî ji bo ravekirina performansa kondensatorên hilbijartî têne bikar anîn.
Kapasîtorên elektrolîtîk bi giranî di girêdana DC de wekî çavkaniya sereke ya enerjiyê têne bikar anîn. Hilbijartina kondensatorê elektrolîtîk bi gelemperî bi van ve girêdayî ye:
Ji bo performansa EMC, taybetmendiyên herî girîng ên kapasîtoran taybetmendiyên impedans û frekansê ne. Emîsyonên bi frekansa nizm her gav bi performansa kondensatora girêdana DC ve girêdayî ye.
Impedance ya girêdana DC ne tenê bi ESR û ESL-ê ya kondensatorê ve girêdayî ye, lê di heman demê de bi qada lûpa germî ve jî girêdayî ye, wekî ku di Figure 3 de tê xuyang kirin. Qada germahiya germî ya mezin tê vê wateyê ku veguheztina enerjiyê dirêjtir digire, ji ber vê yekê performans dê bandor bibe.
Ji bo îsbatkirina vê yekê veguherînerek DC-DC ya gav-down hate çêkirin. Sazkirina testa EMC ya pêş-lihevhatî ya ku di jimar 4 de tê xuyang kirin şaneyek emelê ya di navbera 150kHz û 108MHz de pêk tîne.
Girîng e ku meriv pê ewle bibe ku kapasîteyên ku di vê lêkolîna dozê de têne bikar anîn hemî ji heman çêkerê ne ku ji cûdahiyên di taybetmendiyên impedansê de neyên dûr kirin. Dema ku kapasîtor li ser PCB-ê tê kelandin, pê ewle bin ku rêgezên dirêj tune ne, ji ber ku ev ê ESL-ya zêde bike. capacitor.Figure 5 sê veavakirina nîşan dide.
Encamên belavbûna van her sê veavakirinan di Xiflteya 6-ê de têne xuyang kirin. Dihête dîtin ku, li gorî yek kondensatorek 680 µF, her du kondensatorên 330 µF performansa kêmkirina dengî ya 6 dB di navberek frekansa firehtir de bi dest dixin.
Ji teoriya çerxê mirov dikare bêje ku bi girêdana du kondensatoran bi hev re, hem ESL û hem jî ESR nîvî dibin. Ji hêla teoriya zeviyê ve, ne tenê çavkaniyek enerjiyê heye, lê du çavkaniyên enerjiyê ji heman barkirinê re têne peyda kirin. , bi bandor dema veguheztina enerjiyê ya giştî kêm dike.Lêbelê, di frekansên bilind de, ferqa di navbera du kondensatorên 330 μF û yek kapasîtorek 680 μF de dê kêm bibe. Ji ber ku dengê frekansa bilind bersiva enerjiyê ya gavê kêm nîşan dide. guhêrbar, em dema veguheztina enerjiyê kêm dikin, ku bi bandor bersiva gavê ya kapasîtorê zêde dike.
Encam dersek pir girîng ji me re vedibêje.Zêdekirina kapasîteya yek kapasîtorê bi gelemperî dê piştgirî nede daxwaziya gavê ya ji bo zêdetir enerjiyê. Ger gengaz be, hin pêkhateyên kapasîteyê yên piçûktir bikar bînin. Ji bo vê yekê gelek sedemên baş hene. Ya yekem lêçûn e. Bi gelemperî Bi axaftinê, ji bo heman mezinahiya pakêtê, lêçûna kapasîtorek bi nirxa kapasîteyê re qat bi qat zêde dibe. Bikaranîna yek kapasîtorek dibe ku ji karanîna çend kapasatorên piçûktir bihatir be. Sedema duyemîn mezinahî ye. Di sêwirana hilberê de faktora sînordar bi gelemperî bilindahî ye. ji pêkhateyan.Ji bo kapasîteyên mezin, bilindahî bi gelemperî ji bo sêwirana hilberê pir mezin e. Sedema sêyemîn performansa EMC ye ku me di lêkolîna dozê de dît.
Faktorek din a ku meriv di dema karanîna kondensatorek elektrolîtîkî de bihesibîne ev e ku gava ku hûn du kondensatoran bi rêzê ve girêdidin da ku voltajê parve bikin, hûn ê hewceyê berxwedanek hevseng 6 bikin.
Wekî ku berê hate behs kirin, kondensatorên seramîk cîhazên piçûk in ku dikarin zû enerjiyê peyda bikin. Pir caran ji min tê pirsîn "Çiqas kapasîtor ji min re lazim e?" Bersiva vê pirsê ev e ku ji bo kondensatorên seramîk, divê nirxa kapasîteyê ne ew çend girîng be. Li vir nihêrîna girîng ew e ku hûn diyar bikin ka leza veguheztina enerjiyê di kîjan frekansê de ji bo serlêdana we têr e. Ger emîsyona ku di 100 MHz de têk çû, wê hingê kondensatorê ku di 100 MHz de impedanceya herî piçûk heye dê hilbijartinek baş be.
Ev têgihiştinek din a MLCC ye. Min dît ku endezyar gelek enerjiyê xerc dikin ku kapasîteyên seramîk ên bi ESR û ESL-ya herî kêm hilbijêrin berî ku kondensatoran bi xala referansa RF ve bi şopên dirêj ve girêdin. Hêjayî gotinê ye ku ESL ya MLCC bi gelemperî pir e ji înduktana girêdanê ya li ser panelê kêmtir e. Induktansa girêdanê hîn jî parametera herî girîng e ku bandorê li ser impedansê ya frekansa bilind a kondensatorên seramîk dike7.
Xiflteya 7 mînakeke xerab nîşan dide. Şopên dirêj (0,5 înç dirêj) herî kêm 10nH induktansê dide nasîn. Encama simulasyonê nîşan dide ku di xala frekansê de (50 MHz) impedansa kondensatorê ji ya ku dihat hêvîkirin pir bilindtir dibe.
Yek ji pirsgirêkên MLCC-yan ev e ku ew mêl dikin ku bi strukturên înduktorî yên li ser panelê re resonansê çêbibin. Ev dikare di mînaka ku di Figure 8 de hatî xuyang kirin de were dîtin, ku tê de karanîna MLCC 10 µF rezonansê bi qasî 300 kHz destnîşan dike.
Hûn dikarin bi bijartina pêkhateyek bi ESR-ya mezintir an jî bi tenê danîna bergiriyek nirxek piçûk (wek 1 oh) li rêzek bi kapasîtorek rezonansê kêm bikin.Ev celeb rêbaz ji bo tepisandina pergalê hêmanên winda bikar tîne. Rêbazek din karanîna kapasîteyek din e. nirx ji bo veguheztina rezonansê berbi xalek rezonansê ya jêrîn an bilindtir.
Kapasîtorên fîlimê di gelek sepanan de têne bikar anîn. Ew ji bo veguherkerên DC-DC-ê yên hêzdar ên bijartî ne û wekî fîlterên tepeserkirina EMI-yê li ser xetên elektrîkê (AC û DC) û vesazkirinên parzûnkirina moda hevpar têne bikar anîn. Em kondensatorek X-ê digirin mînakek ji bo ronîkirina hin xalên sereke yên karanîna kondensatorên fîlimê.
Ger bûyerek hilkişînê çêbibe, ew dibe alîkar ku stresa voltaja lûtkeyê ya li ser xetê sînordar bike, ji ber vê yekê ew bi gelemperî bi dakêşkerek voltaja derbasbûyî (TVS) an varistora oksîdê metal (MOV) re tê bikar anîn.
Dibe ku hûn jixwe van hemîyan zanibin, lê we dizanibû ku nirxa kapasîteyê ya kondensatorek X dikare bi karanîna salan re bi girîngî kêm bibe? Ev bi taybetî rast e ger ku kondensator di hawîrdorek şil de were bikar anîn. Min nirxa kapasîteyê dîtiye kondensatorê X di nav salek an du salan de tenê ji sedî çend ji nirxa xweya binavkirî dadikeve, ji ber vê yekê pergala ku bi eslê xwe bi kondensatora X hatî sêwirandin bi rastî hemî parastina ku dibe ku kapasîtorê paşîn hebe winda kir.
Ji ber vê yekê, çi qewimî? Dibe ku hewaya şil di kapasitorê de, ber bi têlê ve û di navbera qutikê û hevoka epoksî de biherike. Metalîzasyona aluminium wê hingê dikare were oksîdan. dê hemî kondensatorên fîlimê rûbirû bibin.Mijara ku ez behs dikim qalindiya fîlimê ye.Markayên kondensatorên bi navûdeng fîlimên qalindtir bikar tînin, di encamê de ji markayên din kondensatorên mezintir çêdibin.Fîlma ziravtir kapasitorê ji barkirina zêde (voltaj, niha, an germahî) kêmtir xurt dike. û ne mimkûn e ku xwe sax bike.
Ger kondensatorê X bi domdarî bi dabînkirina hêzê ve ne girêdayî be, wê hingê hûn ne hewce ne ku xeman bikin. Mînakî, ji bo hilberek ku di navbera dabînkirina hêzê û kapasîtorê de guhezek hişk heye, dibe ku mezinahî ji jiyanê girîngtir be, û hingê hûn dikarin kondensatorek ziravtir hilbijêrin.
Lêbelê, heke kondensator bi domdarî bi çavkaniya hêzê ve girêdayî be, divê ew pir pêbawer be. Oksîdasyona kapacitoran ne neçar e. Ger maddeya epoksî ya kondensatorê qalîteya baş be û kondensator bi gelemperî ji germahiyên giran re nemîne, daketina nirx divê herî kêm be.
Di vê gotarê de, yekem car nêrîna teoriya zeviyê ya kapasîtoran destnîşan kir. Nimûneyên pratîk û encamên simulasyonê nîşan didin ka meriv çawa celebên kapasîteyên herî gelemperî hilbijêrin û bikar bînin. Hêvî dikin ku ev agahdarî dikare ji we re bibe alîkar ku hûn rola kapasîteyên di sêwirana elektronîkî û EMC de bi berfirehî fam bikin.
Dr. Min Zhang damezrîner û serekê şêwirmendê EMC ya Mach One Design Ltd e, pargîdaniyek endezyariyê ya bingeh-UK-ê ku pispor e di şêwirmendiya EMC, çareserkirina pirsgirêkan û perwerdehiyê de. Zanîna wî ya kûr di warê elektronîk, elektronîka dîjîtal, motor û sêwirana hilberê de sûd wergirtiye. şîrketên li seranserê cîhanê.
In Compliance ji bo pisporên endezyariya elektrîkê û elektronîkî çavkaniya sereke ya nûçe, agahdarî, perwerdehî û îlhamê ye.
Aerospace Otomotîf Ragihandin Xerîdar Elektronîk Perwerde Enerjî û Pîşesaziya Hêzê Teknolojiya Agahdariya Bijîşkî û Parastina Neteweyî