Kuidas keraamilised kondensaatorid ja elektrolüütkondensaatorid töötavad
Ahela projekteerimise protsessis kasutatakse filtreerimiseks kondensaatoreid. Mõnikord kasutatakse elektrolüütkondensaatoreid ja mõnikord keraamilisi kondensaatoreid. Mõnikord kasutatakse mõlemat. Tahaks küsida: mis roll on elektrolüütkondensaatorite kasutamisel? Mis funktsioon on tavaliste keraamiliste kondensaatorite kasutamisel? Kuidas arvutada selle võimsuse suurust? Kuidas valida ja määrata elektrolüütkondensaatorite vastupidavuspinget? Millistel juhtudel tuleks kasutada elektrolüütkondensaatoreid, millistel keraamilisi kondensaatoreid ja millistel juhtudel mõlemat? Analoog-e-raamatu vanas versioonis mainiti, et kondensaatori väärtuse arvutamiseks on olemas spetsiaalne valem, kuid mõnel IC-l jms on oma andmelehel eeskirjad kondensaatori sobitamise kohta, loodan, et saab sind aitama.
Elektrolüütkondensaatoreid ja keraamilisi kondensaatoreid kasutatakse tavaliselt IC toiteallika ja maa vahel, et täita filtreerivat rolli. Keraamilisi kondensaatoreid kasutatakse lahtisidumiseks eraldi. Selle kasutamist on üldiselt selgitatud IC-s. Asjakohane, võtke keraamika jaoks 0.01uf.
Kui ma tahan teatud kondensaatorit asendada teise kondensaatoriga, kas ma pean rahuldama nii mahtuvust kui ka pinget? Mõnikord on raske leida mõlemast maailmast parimat. Kas praegu on võimalik ühest neist loobuda?
Filtri kondensaatorite valik on liiga lai, siin on lühike jutt võimsuse möödaviigu (lahtisidumise) kondensaatorist.
Filtri kondensaatori valik sõltub sellest, kas kasutate seda kohalikus või globaalses toiteallikas. Kohaliku toiteallika jaoks peab see täitma ajutise toiteallika rolli. Miks lisada toiteallikaks kondensaatoreid? Selle põhjuseks on asjaolu, et seadme praegune nõudlus muutub kiiresti koos juhtimisvajadusega (näiteks DDR-kontroller) ja kõrgsagedusvahemiku arutelul tuleb arvestada ahela jaotusparameetreid. Jaotatud induktiivsuse olemasolu tõttu välditakse voolu drastilist muutumist ja väheneb kiibi toiteallika pinge - see tähendab, et tekib müra. Veelgi enam, praegusel tagasisidetoiteallikal on reaktsiooniaeg - see tähendab, et see ei reguleeri enne, kui pinge kõikumine toimub teatud aja jooksul (tavaliselt ms või us tasemel). Praeguse ns-taseme nõudluse muutuse korral moodustab selline viivitus ka tegeliku müra. Seetõttu on kondensaatori ülesanne pakkuda madala induktiivse reaktiivtakistuse (impedantsi) marsruuti, et rahuldada praeguse nõudluse kiireid muutusi.
Lähtudes ülaltoodud teooriast, tuleks mahtuvuse arvutamine arvutada vastavalt energiale, mida kondensaator suudab voolu muutumiseks pakkuda. Kondensaatori tüübi valimisel peate arvestama selle parasiit-induktiivsusega - see tähendab, et parasiit-induktiivsus peaks olema väiksem kui võimsustee hajutatud induktiivsus.
Probleemide arutamist tuleb alustada olemusest. Esiteks teate ilmselt, et kondensaatorid on alalisvoolu isolatsiooniga, samas kui induktiivpoolid on vastupidised. Kõik põhinevad põhiprintsiipidel. Sel ajal on kondensaatoril kaks kõige levinumat funktsiooni. Üks on pooluste vahel alalisvoolu isoleerimine. Mõned inimesed nimetavad seda ka ühenduskondensaatoriks, kuna see isoleerib alalisvoolu, kuid see peab läbima vahelduvvoolu signaale. Alalisvoolu tee on piiratud mitme etapi vahel, mis võib lihtsustada tööpunkti väga keerulist arvutamist, ja teine on filtreerimine. Põhimõtteliselt need kaks. Ühendusena ei nõuta kondensaatori väärtust rangelt, kui selle takistus ei ole liiga suur, nii et signaali sumbumine on liiga suur.
Kuid viimase puhul tuleb seda filtri seisukohast vaadelda. Näiteks sisendotsa toiteallika filtreerimine nõuab madalsagedusliku (näiteks toitesageduse) müra ja kõrgsagedusliku müra väljafiltreerimist, seega tuleb seda kasutada samaaegselt. Suured kondensaatorid ja väikesed kondensaatorid. Mõned inimesed ütlevad suure kondensaatoriga, miks teil on väikest vaja? Seda seetõttu, et suur mahtuvus, suurest plaadist ja tihvti otsast tingitud suur induktiivsus ei tööta kõrgete sageduste puhul. Väikesed kondensaatorid on täpselt vastupidised. Suurust saab kasutada mahtuvuse määramiseks. Mis puutub vastupidavuspingesse, siis see peab olema alati täidetud, vastasel juhul plahvatab. Isegi mitteelektrolüütkondensaatorite puhul see mõnikord ei plahvata ja ka selle jõudlus väheneb. Sellest on liiga palju rääkida, räägime kõigepealt sellest. Need kõik on filtreerimisfunktsioonid. Alumiiniumist elektrolüütkondensaatoril on suhteliselt suur võimsus ja seda kasutatakse peamiselt madalsageduslike häirete kõrvaldamiseks. Võimsus on umbes 1 mA vool, mis vastab 2–3 μf-le, kui nõue on liiga kõrge, võib 1 mA vastata 5–6 μf-le. Kõrgsageduslike signaalide filtreerimiseks kasutatakse mittepolaarseid kondensaatoreid. Enamasti kasutatakse seda üksi, lootosejuure eemaldamiseks. Mõnikord saab seda kasutada paralleelselt elektrolüütkondensaatoritega. Keraamiliste kondensaatorite kõrgsageduslikud omadused on paremad, kuid teatud sagedusel (umbes 6MHz, ei mäleta selgelt) väheneb võimsus kiiresti.
Elektrolüütkondensaatorite roll ja ettevaatusabinõud kasutamisel
1. Elektrolüütkondensaatorite roll ahelates
1. Filtreeriv efekt. Toiteahelas muudab alaldi ahel vahelduvvoolu pulseerivaks alalisvooluks ja alaldi ahela järel ühendatakse suure võimsusega elektrolüütkondensaator ning alaldi pulseeriv alalispinge muutub Suhteliselt stabiilseks alalispingeks. Praktikas, et vältida vooluahela iga osa toitepinge muutumist koormuse muutuste tõttu, ühendatakse tavaliselt kümnete kuni sadade mikrofaraadide suurused elektrolüütkondensaatorid toiteallika väljundotsa ja toiteallika sisendotsaga. koormus. Kuna suure võimsusega elektrolüütkondensaatoritel on üldiselt teatud induktiivsus ja nad ei suuda tõhusalt filtreerida kõrgsageduslikke ja impulss-häiresignaale, on mõlemast otsast paralleelselt ühendatud kondensaator mahuga 0.001--0.lpF kõrgsageduslike signaalide välja filtreerimiseks. ja impulsi häired.
2. Ühendusefekt: Madalsageduslike signaalide edastamise ja võimendamise protsessis kasutatakse sageli mahtuvuslikku sidestust, et vältida esi- ja tagaahelate staatiliste tööpunktide üksteist mõjutamist. Vältimaks madalsageduslike komponentide liigset kadu signaalis, kasutatakse üldjuhul suurema mahutavusega elektrolüütkondensaatoreid.
Teiseks, elektrolüütkondensaatori otsustusmeetod
Elektrolüütkondensaatorite levinumad vead on võimsuse vähenemine, võimsuse kadumine, rikke lühis ja leke. Mahumuutuse põhjustab elektrolüütkondensaatori sees oleva elektrolüüdi järkjärguline kuivamine kasutamise või paigutamise ajal, kusjuures tavaliselt lisandub rike ja leke. Pinge on liiga kõrge või ei ole kvaliteet iseenesest hea. Toiteallika kondensaatori kvaliteedi üle otsustamist mõõdetakse üldiselt multimeetri takistusfaili järgi. Spetsiifiline meetod on järgmine: lühistage kondensaatori kaks tihvti tühjenemiseks ja kasutage elektrolüütkondensaatori positiivse elektroodi ühendamiseks multimeetri musta testkaablit. Punane testjuhe on ühendatud negatiivse poolusega (analoogmultimeetri puhul on mõõtmisjuhe digitaalse multimeetriga mõõtmisel intermoduleeritud). Tavaliselt peaks testnõel pöörlema väikese takistuse suunas ja pöörduma seejärel järk-järgult lõpmatusse. Mida suurem on nõela kõikumine või aeglasem tagasivoolu kiirus, seda suurem on kondensaatori võimsus ja vastupidi, seda väiksem on kondensaatori võimsus. Kui osuti kuskil keskel ei muutu, tähendab see, et kondensaator lekib. Kui takistuse näidu väärtus on väike või null, tähendab see, et kondensaator on rikkis ja lühises. Kuna multimeetri kasutatava aku pinge on üldiselt väga madal, on täpsem mõõta kondensaatorit madala vastupidavuspingega. Kui kondensaatori vastupidavuspinge on kõrge, kuigi mõõtmine on normaalne, võib kõrgepinge lisamisel tekkida leke või löök. kulumisnähtus.
3. Ettevaatusabinõud elektrolüütkondensaatorite kasutamisel
1. Kuna elektrolüütkondensaatoritel on positiivne ja negatiivne polaarsus, ei saa neid ahelates kasutamisel tagurpidi ühendada. Toiteahelas on positiivse pinge väljastamisel elektrolüütkondensaatori positiivne poolus ühendatud toiteallika väljundklemmiga ja negatiivne poolus on ühendatud maandusega; negatiivse pinge väljastamisel ühendatakse negatiivne poolus väljundklemmiga ja positiivne poolus on maandatud. Kui filtri kondensaatori polaarsus toiteahelas on vastupidine, väheneb oluliselt kondensaatori filtreeriv toime, ühelt poolt kõigub toiteallika väljundpinge ja teisest küljest elektrolüütkondensaatori, mis on samaväärne takistiga, kuumeneb vastupidise toiteallika tõttu. Kui vastupidine pinge ületab teatud väärtuse, muutub kondensaatori vastupidine lekketakistus väga väikeseks, nii et kondensaator lõhkeb ja rikub ülekuumenemise tõttu lühikese aja jooksul pärast sisselülitamist.
2. Elektrolüütkondensaatori mõlemale otsale rakendatav pinge ei tohi ületada selle lubatud tööpinget. Tegeliku vooluringi kavandamisel tuleks vastavalt konkreetsele olukorrale reserveerida teatud varu. Reguleeritava toiteallika filtrikondensaatori projekteerimisel, kui vahelduvvoolu toitepinge on 220~, võib trafo sekundaarvoolu alaldatud pinge ulatuda 22 V-ni. Praegu vastab 25 V pingega elektrolüütkondensaator üldiselt nõuetele. Kui aga vahelduvvoolu toitepinge kõigub tugevasti ja võib tõusta üle 250 V, on kõige parem valida elektrolüütkondensaator, mille vastupidavuspinge on üle 30 V.
3. Elektrolüütkondensaatorid ei tohiks olla vooluringis suure võimsusega kütteelementide läheduses, et vältida elektrolüüdi kiiret kuivamist kuumenemise tõttu.
4. Positiivse ja negatiivse polaarsusega signaalide filtreerimiseks saab ühendada kaks elektrolüütkondensaatorit järjestikku sama polaarsusega kui mittepolaarne kondensaator.
Kuidas kasutada mahtuvuse mõõtmiseks multimeetrit?
Kasutage mahtuvuse mõõtmiseks osuti multimeetrit. Vaata lisatud pilti: Osuti tüüpi multimeetrit saab kasutada mahtuvuse tuvastamiseks. Aluseks on see, et multimeetri elektribarjäär on samaväärne sisetakistusega alalisvoolu toiteallikaga ja mahtuvust saab laadida. Aja möödudes suureneb kondensaatori pinge järk-järgult. Laadimisvool väheneb järk-järgult, kuni jõuab nullini. Sammud
1. Valige elektriplokile sobiv käik. Üldiselt, kui mahutavus on alla 0.01uF, valige x10k käik; umbes 1-10uF, valige X1k käik; üle 47 uF, valige käik x100 või x10 käik.
2. Iga testi jaoks lühistage kondensaator juhtmega ja seejärel tehke järgmine test pärast tühjenemist.
3. Elektrolüütkondensaatoritel on polaarsus ja positiivsel elektroodil on kasutamise ajal suurem potentsiaal kui negatiivsel elektroodil. Kuna must testjuhe on ühendatud kellas oleva aku positiivse elektroodiga, siis must testjuhe on ühendatud elektrolüütkondensaatori positiivse elektroodiga ja punane mõõtejuhe on ühendatud kondensaatori negatiivse elektroodiga. Hea mahtuvuse jõudlus seisneb selles, et osuti kaldub tuvastamise ajal alla ja naaseb seejärel järk-järgult mehaanilisse nulli (st takistus on lõpmatu).
Osuti läbipaine on seotud elektrilise võimsuse ja elektribarjääriga ning mida suurem on võimsus, seda suurem on läbipaine. Praktikas pöörake tähelepanu reeglitele ja koguge andmeid. Mõõdikupea mehaanilise nulli reguleerimismeetod on tasapinnalise kruvikeerajaga mehaanilise nulli reguleerimise sälgu joondamine mõõtepea peal, kui mõõturi pliiats ei ole lühises ega mõõta ühtegi seadet, ning pööramine vasakule ja paremale, et arvesti teha. kursor osutab nullile. Oma mahutavuse kaotanud kondensaatori jõudlus seisneb selles, et tuvastusosuti ei kaldu kõrvale ja seda ei ole vaja tühjendada. Osa mahust kaotava kondensaatori jõudlus seisneb selles, et võrreldes standardse kondensaatoriga ei ole osuti läbipaine paigas. Seda saab hinnata kogemuste põhjal või viidates sama mahutavusega standardkondensaatorile ja vastavalt osuti kõikumise maksimaalsele amplituudile.
Võrdluskondensaatoril ei pea olema sama vastupidavuspinge väärtus, kui võimsus on sama. Näiteks 100 uF/250 V kondensaatori hindamiseks võib esmalt kasutada võrdlusalusena 100 uF/25 V kondensaatorit, kui osuti võnke maksimaalne amplituud on sama, võib järeldada, et võimsus on sama . Lekkemahtuvuse jõudlus seisneb selles, et osuti ei saa naasta mehaanilisse nullasendisse (st takistus on lõpmatu). Tuleb märkida, et elektrolüütkondensaatorite leke on suurem või väiksem, madala vastupidavuse pinge leke on suur ja kõrge vastupidavuspinge leke on väike; kasutage lekke mõõtmiseks x10k ja lekke mõõtmiseks kasutage xlk all olevat plokki, et teha kindlaks, kas kondensaator lekib.
Kondensaatorite puhul, mille võimsus on suurem kui 1000uF, saate Rxl0 ploki abil selle esmalt kiiresti laadida ja esialgu hinnata kondensaatori võimsust ning seejärel vahetada Rxlk ploki vastu, et mõnda aega mõõtmist jätkata. Sel ajal ei tohiks kursor tagasi pöörduda, vaid peaks peatuma lõpmatus või selle lähedal, vastasel juhul võib esineda leke. Mõne alla kümne mikrofaraadi kondensaatori puhul kasutage pärast Rxlk ploki täielikku laadimist mõõtmise jätkamiseks plokki Rx10k ja nõel peaks lõpmatuseni peatuma ja mitte tagasi pöörduma. Keraamiliste, polüester-, metalliseeritud paberi- ja monoliitkondensaatorite vastupidavuspinge on suurem kui 40 V, välja arvatud elektrolüütkondensaatorid. Katsetage multimeetriga, olenemata plokist, hea kondensaator ei tohiks lekkida. Väikese võimsusega kondensaatorite mõõtmiseks multimeetriga saab kasutada väikese võimsusega räni NPN-trioodide võimendusefekti ja meetod on näidatud joonisel 1(f). Kasutage blokeerimiseks takistit Rxlk, must testjuhe on ühendatud kollektoriga, punane testjuhe on ühendatud emitteriga, puudutage väikest kondensaatorit kollektoriga ja osuti tuleks kõrvale kalduda. Põhimõte seisneb selles, et kui kondensaator on laetud, siis laadimisvool sisestab baasi voolu ja seda voolu võimendab triood ning osuti läbipaine on selgem.
