novaĵoj

Kondensiloj estas unu el la plej ofte uzataj komponantoj sur cirkvitoj. Ĉar la nombro da elektronikaj aparatoj (de poŝtelefonoj ĝis aŭtoj) daŭre pliiĝas, ankaŭ kreskas la postulo pri kondensiloj. La pandemio de Covid 19 interrompis la tutmondan provizoĉenon de duonkonduktaĵoj. al pasivaj komponantoj, kaj kondensiloj mankis1.
Diskutoj pri la temo de kondensiloj povas facile esti igitaj libro aŭ vortaro. Unue, estas malsamaj specoj de kondensiloj, kiel elektrolizaj kondensiloj, filmaj kondensiloj, ceramikaj kondensiloj kaj tiel plu. Tiam, en la sama tipo, estas malsamaj. dielektrikaj materialoj.Estas ankaŭ malsamaj klasoj.Koncerne la fizikan strukturon, ekzistas du-finaj kaj tri-finaj kondensiltipoj.Estas ankaŭ X2Y-tipa kondensilo, kiu estas esence paro da Y-kondensiloj enkapsuligitaj en unu.Kion pri superkondensiloj. ?La fakto estas, se vi sidiĝas kaj komencas legi kondensila elekto gvidiloj de ĉefaj fabrikantoj, vi povas facile pasigi la tagon!
Ĉar ĉi tiu artikolo temas pri la bazaĵoj, mi uzos malsaman metodon kiel kutime.Kiel antaŭe menciite, gvidiloj pri elekto de kondensiloj troveblas facile en provizantaj retejoj 3 kaj 4, kaj kampaj inĝenieroj kutime povas respondi plej multajn demandojn pri kondensiloj.En ĉi tiu artikolo, Mi ne ripetos tion, kion vi povas trovi en la Interreto, sed montros kiel elekti kaj uzi kondensiloj per praktikaj ekzemploj.Kelkaj malpli konataj aspektoj de elektado de kondensiloj, kiel kapacitancdegradado, ankaŭ estos kovritaj.Leginte ĉi tiun artikolon, vi devus havi bonan komprenon pri la uzo de kondensiloj.
Antaŭ jaroj, kiam mi laboris en kompanio, kiu produktis elektronikajn ekipaĵojn, ni havis intervjuan demandon por inĝeniero pri elektronika elektronika potenco.Sur la skema diagramo de la ekzistanta produkto, ni demandos eblajn kandidatojn "Kio estas la funkcio de la elektrolitiko de DC-ligo. kondensilo?”kaj "Kio estas la funkcio de la ceramika kondensilo apud la blato?"Ni esperas, ke la ĝusta respondo estas la DC-busa kondensilo Uzata por stokado de energio, ceramikaj kondensiloj estas uzataj por filtri.
La "ĝusta" respondo, kiun ni serĉas, fakte montras, ke ĉiuj en la projektteamo rigardas kondensiloj el simpla cirkvito-perspektivo, ne el kampa teorio-perspektivo. La vidpunkto de cirkvitteorio ne estas malĝusta. Je malaltaj frekvencoj (de kelkaj kHz). al kelkaj MHz), cirkvitoteorio povas kutime klarigi la problemon bone. Ĉi tio estas ĉar ĉe pli malaltaj frekvencoj, la signalo estas ĉefe en diferenciala reĝimo. Uzante cirkvitoteorion, ni povas vidi la kondensilon montritan en Figuro 1, kie la ekvivalenta seriorezisto ( ESR) kaj ekvivalenta serioinduktanco (ESL) faras la impedancon de la kondensilo ŝanĝi kun frekvenco.
Ĉi tiu modelo plene klarigas la cirkviton rendimenton kiam la cirkvito estas ŝaltita malrapide.Tamen, kiam la frekvenco pliiĝas, aferoj fariĝas pli kaj pli komplikaj.Iam, la komponanto komencas montri ne-linearecon.Kiam la frekvenco pliiĝas, la simpla LCR-modelo havas siajn limojn.
Hodiaŭ, se oni demandus al mi la saman intervjuan demandon, mi portus miajn kampteoriajn okulvitrojn kaj dirus, ke ambaŭ kondensiltipoj estas energi-stokaj aparatoj.La diferenco estas, ke elektrolizaj kondensiloj povas stoki pli da energio ol ceramikaj kondensiloj.Sed laŭ energitransdono. , Ceramikaj kondensiloj povas transdoni energion pli rapide.Ĉi tio klarigas kial ceramikaj kondensiloj devas esti metitaj apud la blato, ĉar la blato havas pli altan ŝanĝfrekvencon kaj ŝanĝrapidon kompare kun la ĉefa elektra cirkvito.
De ĉi tiu perspektivo, ni povas simple difini du agadonormojn por kondensiloj.Unu estas kiom da energio la kondensilo povas stoki, kaj la alia estas kiom rapide ĉi tiu energio povas esti translokigita.Ambaŭ dependas de la produktadmetodo de la kondensilo, la dielektrika materialo, la konekto kun la kondensilo, ktp.
Kiam la ŝaltilo en la cirkvito estas fermita (vidu figuron 2), ĝi indikas, ke la ŝarĝo bezonas energion de la energifonto. La rapideco kun kiu ĉi tiu ŝaltilo fermiĝas determinas la urĝecon de energipostulo. Ĉar energio vojaĝas kun la lumrapido (duono). la lumrapideco en FR4-materialoj), necesas tempo por transdoni energion. Krome, estas impedanca miskongruo inter la fonto kaj la transmisiolinio kaj la ŝarĝo. Ĉi tio signifas, ke energio neniam estos transdonita en unu vojaĝo, sed en multoblaj. rondveturoj5, tial kiam la ŝaltilo ŝaltas rapide, ni vidas prokrastojn kaj sonoradon en la ŝanĝanta ondformo.
Figuro 2: Necesas tempo por ke energio disvastiĝu en la spaco;impedancmalkongruo kaŭzas multoblajn rondveturojn de energitransigo.
La fakto, ke energitransigo prenas tempon kaj multoblajn rondveturojn diras al ni, ke ni devas lokalizi la energifonton kiel eble plej proksime al la ŝarĝo, kaj ni devas trovi manieron translokigi energion rapide.La unua estas kutime atingita reduktante la fizikan. distanco inter la ŝarĝo, ŝaltilo kaj kondensilo. Ĉi-lasta estas atingita per kolektado de grupo de kondensiloj kun la plej malgranda impedanco.
Kampa teorio ankaŭ klarigas, kio kaŭzas komunreĝiman bruon. Mallonge, komuna reĝima bruo estas generita kiam la energipostulo de la ŝarĝo ne estas plenumita dum ŝanĝado. Tial, la energio stokita en la spaco inter la ŝarĝo kaj proksimaj konduktiloj estos provizita por subteni la paŝopostulo.La spaco inter la ŝarĝo kaj proksimaj konduktiloj estas tio, kion ni nomas parazita/reciproka kapacitanco (vidu Figuro 2).
Ni uzas la sekvajn ekzemplojn por pruvi kiel uzi elektrolizajn kondensiloj, plurtavolajn ceramikajn kondensiloj (MLCC), kaj filmkondensiloj. Ambaŭ cirkvito kaj kampa teorio estas uzataj por klarigi la agadon de elektitaj kondensiloj.
Elektrolizaj kondensiloj estas ĉefe uzataj en la DC-ligo kiel la ĉefa energifonto. La elekto de elektroliza kondensilo ofte dependas de:
Por EMC-agado, la plej gravaj karakterizaĵoj de kondensiloj estas impedancaj kaj frekvencaj trajtoj. Malaltfrekvencaj kondukitaj emisioj ĉiam dependas de la agado de la DC-ligo-kondensilo.
La impedanco de la DC-ligo dependas ne nur de la ESR kaj ESL de la kondensilo, sed ankaŭ de la areo de la termika buklo, kiel montrite en Figuro 3. Pli granda termika buklo areo signifas, ke energitransigo daŭras pli longe, do rendimento. estos tuŝita.
Malalta DC-DC-konvertilo estis konstruita por pruvi tion. La antaŭkonforma EMC-testagordo montrita en Figuro 4 faras kondukitan emisioskanadon inter 150kHz kaj 108MHz.
Gravas certigi, ke la kondensiloj uzataj en ĉi tiu kazesploro estas ĉiuj de la sama fabrikanto por eviti diferencojn en impedancaj trajtoj. Kiam vi lutas la kondensilon sur la PCB, certigu, ke ne estas longaj kondukoj, ĉar ĉi tio pliigos la ESL de. la kondensilo.Figuro 5 montras la tri agordojn.
La kondukitaj emisiaj rezultoj de ĉi tiuj tri agordoj estas montritaj en Figuro 6.Oni povas vidi ke, kompare kun ununura 680 µF-kondensilo, la du 330 µF-kondensiloj atingas bruoreduktan efikecon de 6 dB super pli larĝa frekvenca gamo.
El la cirkvitoteorio, oni povas diri, ke konektante du kondensiloj paralele, ambaŭ ESL kaj ESR estas duonigitaj.De la kampa teorio vidpunkto, ekzistas ne nur unu energifonto, sed du energifontoj estas liveritaj al la sama ŝarĝo. , efike reduktante la totalan energian transsendotempon.Tamen, ĉe pli altaj frekvencoj, la diferenco inter du 330 µF-kondensiloj kaj unu 680 µF-kondensilo ŝrumpos. Ĉi tio estas ĉar altfrekvenca bruo indikas nesufiĉan paŝon-energian respondon. Kiam movas 330 µF-kondensilon pli proksimen al la ŝaltilo, ni reduktas la energian transigan tempon, kiu efike pliigas la paŝorespondon de la kondensilo.
La rezulto rakontas al ni tre gravan lecionon.Pliigi la kapacitancon de ununura kondensilo ĝenerale ne subtenos la paŝopostulon por pli da energio.Se eble, uzu kelkajn pli malgrandajn kapacitajn komponantojn.Estas multaj bonaj kialoj por tio.La unua estas kosto.Ĝenerale. parolante, por la sama pakaĵgrandeco, la kosto de kondensilo pliiĝas eksponente kun la kapacitanvaloro. Uzi ununuran kondensilon povas esti pli multekosta ol uzi plurajn pli malgrandajn kondensatorojn. La dua kialo estas grandeco. La limiga faktoro en produkta dezajno estas kutime la alteco. de la komponantoj.Por grandkapacaj kondensiloj, la alteco ofte estas tro granda por produkta dezajno.La tria kialo estas la EMC-agado, kiun ni vidis en la kaza studo.
Alia faktoro por konsideri kiam vi uzas elektrolizan kondensilon estas, ke kiam vi konektas du kondensiloj en serio por dividi la tension, vi bezonos ekvilibran rezistilon 6.
Kiel menciite antaŭe, ceramikaj kondensiloj estas miniaturaj aparatoj, kiuj povas rapide provizi energion. Oni ofte demandas al mi la demandon "Kiom da kondensilo mi bezonas?" La respondo al ĉi tiu demando estas, ke por ceramikaj kondensiloj, la kapacita valoro ne devus esti tiel grava. La grava konsidero ĉi tie estas determini je kiu frekvenco la energitransiga rapido sufiĉas por via aplikaĵo. Se la kondukita emisio malsukcesas ĉe 100 MHz, tiam la kondensilo kun la plej malgranda impedanco ĉe 100 MHz estos bona elekto.
Ĉi tio estas alia miskompreno de MLCC.Mi vidis inĝenierojn elspezi multan energion elektante ceramikaj kondensiloj kun la plej malaltaj ESR kaj ESL antaŭ ol konekti la kondensiloj al la RF-referenca punkto per longaj spuroj. Menciindas, ke la ESL de MLCC estas kutime multe. pli malalta ol la koneksa induktanco sur la tabulo.Konekta indukto estas ankoraŭ la plej grava parametro influanta la altfrekvencan impedancon de ceramikaj kondensiloj7.
Figuro 7 montras malbonan ekzemplon.Longaj spuroj (0,5 coloj longaj) enkondukas almenaŭ 10nH-induktancon. La simula rezulto montras, ke la impedanco de la kondensilo fariĝas multe pli alta ol atendite ĉe la frekvenca punkto (50 MHz).
Unu el la problemoj kun MLCCoj estas ke ili tendencas resonanci kun la indukta strukturo sur la tabulo. Ĉi tio povas esti vidita en la ekzemplo montrita en Figuro 8, kie la uzo de 10 µF MLCC enkondukas resonancon je proksimume 300 kHz.
Vi povas redukti resonancon elektante komponenton kun pli granda ESR aŭ simple metante malgrandan valorrezistilon (kiel ekzemple 1 omo) en serion kun kondensilo. Ĉi tiu speco de metodo uzas perdkomponentojn por subpremi la sistemon. Alia metodo estas uzi alian kapacitancon. valoro por movi la resonancon al pli malalta aŭ pli alta resonanco.
Filmaj kondensiloj estas uzataj en multaj aplikoj. Ili estas la elekteblaj kondensiloj por alt-potencaj DC-DC-konvertiloj kaj estas uzataj kiel EMI-subpremaj filtriloj tra elektraj linioj (AK kaj DC) kaj komuna-reĝimaj filtraj agordoj. Ni prenas X-kondensilon kiel ekzemplo por ilustri kelkajn el la ĉefpunktoj de uzado de filmkondensiloj.
Se pliiĝokazaĵo okazas, ĝi helpas limigi la pinttensiostreson sur la linio, tiel ke ĝi estas kutime uzita kun pasema tensiosubpremanto (TVS) aŭ metaloksida varistoro (MOV).
Vi eble jam scias ĉion ĉi, sed ĉu vi sciis, ke la kapacitanvaloro de X-kondensilo povas esti signife reduktita kun jaroj da uzo?Ĉi tio estas precipe vera se la kondensilo estas uzata en humida medio.Mi vidis la kapacitan valoron de la X-kondensilo nur falas al kelkaj procentoj de sia taksita valoro ene de jaro aŭ du, tiel ke la sistemo origine dizajnita kun la X-kondensilo fakte perdis la tutan protekton kiun la antaŭa kondensilo eble havos.
Do, kio okazis?Humida aero povas traflui en la kondensilon, supren laŭ la drato kaj inter la skatolo kaj la epoksia enpotiga komponaĵo.La aluminia metaligo povas tiam esti oksigenita.Alumino estas bona elektra izolilo, tiel reduktante kapacitancon. Ĉi tio estas problemo, kiu ĉiuj filmaj kondensiloj renkontos.La afero, pri kiu mi parolas, estas filmo-dikeco.Refamaj kondensilmarkoj uzas pli dikaj filmojn, rezultante en pli grandaj kondensiloj ol aliaj markoj.La pli maldika filmo faras la kondensilon malpli fortika por troŝarĝi (tensio, kurento aŭ temperaturo), kaj verŝajne ĝi resanigos sin mem.
Se la X-kondensilo ne estas konstante konektita al la elektroprovizo, tiam vi ne bezonas zorgi.Ekzemple, por produkto kiu havas malmolan ŝaltilon inter la elektroprovizo kaj la kondensilo, grandeco povas esti pli grava ol vivo, kaj tiam vi povas elekti pli maldikan kondensilon.
Tamen, se la kondensilo estas konstante konektita al la energifonto, ĝi devas esti tre fidinda. La oksigenado de kondensiloj ne estas neevitebla. Se la kondensila epoksia materialo estas bonkvalita kaj la kondensilo ne ofte estas elmontrita al ekstremaj temperaturoj, la falo en valoro devus esti minimuma.
En ĉi tiu artikolo, unue enkondukis la kampan teorion de kondensiloj.Praktikaj ekzemploj kaj simulaj rezultoj montras kiel elekti kaj uzi la plej oftajn kondensiltipojn.Espereble, ke ĉi tiu informo povas helpi vin kompreni la rolon de kondensiloj en elektronika kaj EMC-dezajno pli amplekse.
D-ro Min Zhang estas la fondinto kaj ĉefa EMC-konsultisto de Mach One Design Ltd, UK-bazita inĝenieristiko-kompanio specialiĝanta pri EMC-konsultado, problemo-solvado kaj trejnado. Lia profunda scio pri potenco-elektroniko, cifereca elektroniko, motoroj kaj produkta dezajno profitis. kompanioj tra la mondo.
In Compliance estas la ĉefa fonto de novaĵoj, informoj, edukado kaj inspiro por profesiuloj pri elektra kaj elektronika inĝenierado.
Aerospace Automotive Communications Consumer Electronics Education Energio kaj Potenco Industrio Informa Teknologio Medicina Milita kaj Nacia Defendo