naidheachdan

Is e capacitors aon de na pàirtean as cumanta air bùird cuairteachaidh. Mar a tha an àireamh de dh’ innealan dealanach (bho fhònaichean-làimhe gu càraichean) a’ sìor dhol am meud, mar sin tha an t-iarrtas airson capacitors. Tha galar lèir-sgaoilte Covid 19 air dragh a chuir air an t-sèine solair phàirtean cruinne bho semiconductors gu co-phàirtean fulangach, agus tha capacitors air a bhith gann1.
Faodar còmhraidhean air cuspair capacitors a thionndadh gu leabhar no faclair gu furasta. An toiseach, tha diofar sheòrsaichean de capacitors, leithid electrolytic capacitors, film capacitors, ceramic capacitors agus mar sin air adhart. An uairsin, anns an aon sheòrsa, tha diofar stuthan dielectric ann. Tha diofar chlasaichean ann cuideachd. A thaobh an structair fiosaigeach, tha seòrsaichean capacitor dà-cheann-uidhe agus trì-crìochnachaidh ann. Tha capacitor seòrsa X2Y ann cuideachd, a tha gu ìre mhòr na paidhir de choillearan Y air an cuairteachadh ann an aon. Dè mu dheidhinn supercapacitors? Is e an fhìrinn, ma shuidheas tu sìos agus a thòisicheas tu a’ leughadh stiùiridhean taghaidh capacitor bho phrìomh luchd-saothrachaidh, faodaidh tu an latha a chaitheamh gu furasta!
Leis gu bheil an artaigil seo mu na rudan bunaiteach, cleachdaidh mi dòigh eile mar as àbhaist. Mar a chaidh a ràdh na bu thràithe, gheibhear treòrachadh taghaidh capacitor gu furasta air làraich-lìn solaraichean 3 agus 4, agus mar as trice is urrainn dha innleadairean achaidh a’ mhòr-chuid de cheistean a fhreagairt mu capacitors. San artaigil seo, cha dèan mi a-rithist na gheibh thu air an eadar-lìn, ach seallaidh mi mar a roghnaicheas tu agus a chleachdas tu capacitors tro eisimpleirean practaigeach. Bidh cuid de thaobhan nach eil cho aithnichte de thaghadh capacitor, leithid ìsleachadh capacitance, cuideachd air an còmhdach. Às deidh dhut an artaigil seo a leughadh, bu chòir dhut tuigse mhath a bhith agad air cleachdadh capacitors.
O chionn bhliadhnaichean, nuair a bha mi ag obair ann an companaidh a bha a’ dèanamh uidheamachd eileagtronaigeach, bha ceist agallaimh againn airson innleadair dealanach cumhachd. Air an diagram sgeamach den toradh a th’ ann mar-thà, bidh sinn a’ faighneachd do thagraichean a dh’fhaodadh a bhith ann “Dè an obair a th’ aig inneal-ceangail electrolytic ceangail DC?” agus “Dè an gnìomh a th’ aig an inneal ceirmeag a tha ri taobh a ’chip?” Tha sinn an dòchas gur e am freagairt ceart an capacitor bus DC Air a chleachdadh airson stòradh lùth, thathas a’ cleachdadh capacitors ceirmeag airson sìoladh.
Tha am freagairt “ceart” a tha sinn a’ sireadh a’ sealltainn gu bheil a h-uile duine san sgioba dealbhaidh a’ coimhead air capacitors bho shealladh cuairteachaidh sìmplidh, chan ann bho shealladh teòiridh achaidh. Chan eil sealladh teòiridh cuairteachaidh ceàrr. Aig triceadan ìosal (bho beagan kHz gu beagan MHz), mar as trice faodaidh teòiridh cuairteachaidh an duilgheadas a mhìneachadh gu math. Tha seo air sgàth gu bheil an comharra gu ìre mhòr ann am modh eadar-dhealaichte aig triceadan nas ìsle. A’ cleachdadh teòiridh cuairteachaidh, chì sinn an capacitor a chithear ann am Figear 1, far a bheil an aghaidh sreath co-ionann (ESR) agus inductance sreath co-ionann (ESL) a’ toirt air bacadh an capacitor atharrachadh le tricead.
Tha am modail seo a’ mìneachadh gu h-iomlan coileanadh na cuairte nuair a thèid an cuairteachadh atharrachadh gu slaodach. Ach, mar a bhios an tricead ag àrdachadh, bidh cùisean a’ fàs nas iom-fhillte. Aig àm air choreigin, bidh am pàirt a’ tòiseachadh a’ nochdadh neo-loidhneachd. Nuair a bhios an tricead ag àrdachadh, tha crìochan aig a’ mhodail LCR sìmplidh.
An-diugh, nan deidheadh ​​​​an aon cheist agallaimh a chuir orm, bhithinn a’ caitheamh na glainneachan amharc teòiridh achaidh agam agus ag ràdh gu bheil an dà sheòrsa capacitor nan innealan stòraidh lùtha. Is e an eadar-dhealachadh gum faod capacitors electrolytic barrachd lùth a stòradh na capacitors ceirmeag. Ach a thaobh sgaoileadh lùtha, faodaidh capacitors ceirmeag lùth a chuir air adhart nas luaithe. Tha seo a’ mìneachadh carson a dh’ fheumar capacitors ceirmeag a chuir ri taobh a’ chip, leis gu bheil tricead suidse nas àirde aig a’ chip agus astar suidse an coimeas ris a’ phrìomh chuairt cumhachd.
Bhon t-sealladh seo, is urrainn dhuinn dìreach dà inbhe coileanaidh a mhìneachadh airson capacitors. Is e aon dhiubh an uiread de lùth as urrainn don capacitor a stòradh, agus am fear eile cho luath sa ghabhas an lùth seo a ghluasad. Tha an dà chuid an urra ri modh saothrachaidh an capacitor, an stuth dielectric, an ceangal ris an capacitor, agus mar sin air adhart.
Nuair a tha an tionndadh sa chuairt dùinte (faic Figear 2), tha e a’ nochdadh gu bheil feum aig an luchd air lùth bhon stòr cumhachd. Bidh an astar aig a bheil an tionndadh seo a’ dùnadh a’ dearbhadh cho luath sa tha iarrtas airson lùtha. Leis gu bheil lùth a 'siubhal aig astar an t-solais (leth astar an t-solais ann an stuthan FR4), bheir e ùine airson lùth a ghluasad. A bharrachd air an sin, tha mì-chothromachadh bacadh eadar an stòr agus an loidhne tar-chuir agus an luchd. Tha seo a’ ciallachadh nach tèid lùth a ghluasad gu bràth ann an aon turas, ach ann an iomadh turas cruinn5, agus is e sin as coireach nuair a thèid an tionndadh gu sgiobalta, chì sinn dàil agus glaodh ann an cruth tonn an tionndaidh.
Figear 2: Bheir e ùine airson lùth gluasad san fhànais; bidh mì-chothromachadh bacadh ag adhbhrachadh grunn thursan cruinn de ghluasad lùtha.
Leis gu bheil lìbhrigeadh lùtha a’ toirt ùine agus iomadh turas cruinn ag innse dhuinn gum feum sinn an lùth a ghluasad cho faisg ‘s a ghabhas air an luchd, agus feumaidh sinn dòigh a lorg airson a lìbhrigeadh gu sgiobalta. Mar as trice thèid a’ chiad fhear a choileanadh le bhith a’ lughdachadh an astar fiosaigeach eadar an luchd, suidse agus capacitor. Tha an tè mu dheireadh air a choileanadh le bhith a 'cruinneachadh buidheann de capacitors leis a' bhacadh as lugha.
Tha teòiridh achaidh cuideachd a’ mìneachadh dè a tha ag adhbhrachadh fuaim modh cumanta. Ann an ùine ghoirid, thèid fuaim modh cumanta a chruthachadh nuair nach eilear a’ coinneachadh ri iarrtas lùth an luchd aig àm an atharrachaidh. Mar sin, thèid an lùth a tha air a stòradh san àite eadar an luchd agus na stiùirichean faisg air làimh a thoirt seachad gus taic a thoirt don iarrtas ceum. Is e an t-àite eadar an luchd agus na stiùirichean faisg air làimh an rud ris an can sinn comas dìosganach / co-phàirteach (faic Figear 2).
Bidh sinn a’ cleachdadh na h-eisimpleirean a leanas gus sealltainn mar a chleachdas tu capacitors electrolytic, capacitors ceirmeag ioma-fhilleadh (MLCC), agus capacitors film. Tha an dà chuid teòiridh cuairteachaidh agus achaidh air an cleachdadh gus coileanadh luchd-toraidh taghte a mhìneachadh.
Bithear a’ cleachdadh capacitors electrolytic sa mhòr-chuid anns a’ cheangal DC mar phrìomh thùs lùtha. Bidh an roghainn de capacitor electrolytic gu tric an urra ri:
Airson coileanadh EMC, is e na feartan as cudromaiche de capacitors bacadh agus feartan tricead. Bidh sgaoilidhean giùlain tricead ìosal an-còmhnaidh an urra ri coileanadh an inneal ceangail DC.
Tha bacadh a 'cheangail DC an crochadh chan ann a-mhàin air ESR agus ESL an capacitor, ach cuideachd air farsaingeachd an lùb teirmeach, mar a chithear ann am Figear 3. Tha raon lùb teirmeach nas motha a' ciallachadh gu bheil gluasad lùtha a 'toirt nas fhaide, agus mar sin dèanadas bheirear buaidh.
Chaidh inneal-tionndaidh DC-DC ceum sìos a thogail gus seo a dhearbhadh. Bidh an suidheachadh deuchainn EMC ro-ghèilleadh a chithear ann am Figear 4 a’ dèanamh sgrùdadh sgaoilidh dèanta eadar 150kHz agus 108MHz.
Tha e cudromach dèanamh cinnteach gu bheil na capacitors a thathar a’ cleachdadh san sgrùdadh cùise seo uile bhon aon neach-dèanamh gus eadar-dhealachaidhean ann am feartan bacadh a sheachnadh. Nuair a bhios tu a ’solar an capacitor air a’ PCB, dèan cinnteach nach eil stiùiridhean fada ann, oir àrdaichidh seo ESL an capacitor. Tha Figear 5 a’ sealltainn nan trì rèiteachaidhean.
Tha toraidhean sgaoilidhean stiùirichte nan trì rèiteachaidhean sin rim faicinn ann am Figear 6. Chithear, an taca ri aon capacitor 680 µF, gu bheil an dà capacitor 330 µF a’ coileanadh coileanadh lughdachadh fuaim de 6 dB thairis air raon tricead nas fharsainge.
Bhon teòiridh cuairteachaidh, faodar a ràdh le bhith a’ ceangal dà capacitor ann an co-shìnte, gu bheil an dà chuid ESL agus ESR air an leth. Bho shealladh teòiridh achaidh, chan e a-mhàin aon stòr lùtha a th ’ann, ach tha dà stòr lùtha air an toirt seachad don aon luchd, gu h-èifeachdach a’ lughdachadh na h-ùine tar-chuir lùth iomlan. Ach, aig triceadan nas àirde, crìonadh an eadar-dhealachadh eadar dà capacitor 330 µF agus aon capacitor 680 µF. Tha seo air sgàth gu bheil fuaim tricead àrd a’ nochdadh freagairt lùth ceum gu leòr. Nuair a ghluaiseas sinn capacitor 330 µF nas fhaisge air an suidse, bidh sinn a’ lughdachadh na h-ùine gluasad lùtha, a tha gu h-èifeachdach a’ meudachadh freagairt ceum an capacitor.
Tha an toradh ag innse dhuinn leasan fìor chudromach. Mar as trice cha toir àrdachadh comas aon capacitor taic don iarrtas ceum airson barrachd lùth. Ma ghabhas e dèanamh, cleachd cuid de cho-phàirtean capacitive nas lugha. Tha iomadh adhbhar math ann airson seo. Is e cosgais a 'chiad fhear. San fharsaingeachd, airson an aon mheud pacaid, tha cosgais capacitor ag àrdachadh gu mòr leis an luach capacitance. Faodaidh cleachdadh aon capacitor a bhith nas daoire na bhith a’ cleachdadh grunn choillearan nas lugha. Is e an dàrna adhbhar meud. Is e am feart cuibhreachaidh ann an dealbhadh toraidh mar as trice àirde nam pàirtean. Airson mòr-comas capacitors, an àirde gu tric ro mhòr, nach eil freagarrach airson dealbhadh bathar. Is e an treas adhbhar an coileanadh EMC a chunnaic sinn san sgrùdadh cùise.
Is e feart eile ri bheachdachadh nuair a bhios tu a’ cleachdadh capacitor electrolytic, nuair a cheanglas tu dà capacitor ann an sreath gus an bholtadh a cho-roinn, bidh feum agad air resistor cothromachaidh 6.
Mar a chaidh a ràdh na bu tràithe, is e innealan beaga a th 'ann an capacitors ceirmeag a bheir seachad lùth gu luath. Bidh mi tric a’ faighneachd na ceiste “Dè an ìre capacitor a dh’ fheumas mi? Is e am freagairt don cheist seo, airson capacitors ceirmeag, nach bu chòir luach capacitance a bhith cho cudromach. Is e am beachd cudromach an seo faighinn a-mach dè cho tric sa tha an astar gluasad lùtha gu leòr airson an tagradh agad. Ma dh’ fhailicheas an sgaoileadh giùlain aig 100 MHz, bidh an capacitor leis a’ bhacadh as lugha aig 100 MHz na dheagh roghainn.
Is e seo mì-thuigse eile air MLCC. Tha mi air innleadairean fhaicinn a’ caitheamh tòrr lùth a’ taghadh capacitors ceirmeag leis an ESR agus an ESL as ìsle mus ceangail iad na capacitors ris a’ phuing iomraidh RF tro lorgan fada. Is fhiach a ràdh gu bheil an ESL de MLCC mar as trice mòran nas ìsle na an inductance ceangail air a ’bhòrd. Is e inductance ceangail fhathast am paramadair as cudromaiche a bheir buaidh air bacadh tricead àrd capacitors ceirmeag7.
Tha dealbh 7 a’ sealltainn droch eisimpleir. Bidh comharran fada (0.5 òirleach a dh 'fhaid) a' toirt a-steach co-dhiù 10nH inductance. Tha toradh an atharrais a’ sealltainn gu bheil bacadh an capacitor a’ fàs mòran nas àirde na bha dùil aig a’ phuing tricead (50 MHz).
Is e aon de na duilgheadasan le MLCCn gu bheil iad buailteach a bhith a’ freagairt air an structar inductive air a’ bhòrd. Chithear seo san eisimpleir a chithear ann am Figear 8, far a bheil cleachdadh MLCC 10 µF a’ toirt a-steach ath-shuidheachadh aig timcheall air 300 kHz.
Faodaidh tu ath-shuidheachadh a lughdachadh le bhith a’ taghadh co-phàirt le ESR nas motha no dìreach a’ cur resistor luach beag (leithid 1 ohm) ann an sreath le capacitor. Bidh an seòrsa seo de dhòigh-obrach a’ cleachdadh phàirtean caillte gus an siostam a chumail fodha. Is e dòigh eile luach capacitance eile a chleachdadh gus an ath-shuidheachadh a ghluasad gu puing ath-shuidheachadh nas ìsle no nas àirde.
Bithear a’ cleachdadh capacitors film ann an iomadh tagradh. Tha iad nan capacitors de roghainn airson luchd-tionndaidh DC-DC àrd-chumhachd agus tha iad air an cleachdadh mar shìoltachain casg EMI thairis air loidhnichean cumhachd (AC agus DC) agus rèiteachadh sìoltachaidh modh cumanta. Gabhaidh sinn X capacitor mar eisimpleir gus cuid de na prìomh phuingean mu bhith a’ cleachdadh capacitors film a nochdadh.
Ma thachras tachartas àrdachaidh, bidh e a’ cuideachadh le bhith a’ cuingealachadh an cuideam bholtachd as àirde air an loidhne, agus mar as trice bidh e air a chleachdadh le suppressor bholtachd gluasadach (TVS) no varistor meatailt ocsaid (MOV).
Is dòcha gu bheil fios agad air seo uile mu thràth, ach an robh fios agad gum faodar luach capacitance capacitor X a lughdachadh gu mòr le bliadhnaichean de chleachdadh? Tha seo gu sònraichte fìor ma tha an capacitor air a chleachdadh ann an àrainneachd tais. Tha mi air luach capacitance an X capacitor fhaicinn a-mhàin a’ tuiteam gu beagan sa cheud den luach clàraichte aige taobh a-staigh bliadhna no dhà, agus mar sin chaill an siostam a chaidh a dhealbhadh an toiseach leis an X capacitor an dìon gu lèir a dh’ fhaodadh a bhith aig an capacitor aghaidh.
Mar sin, dè thachair? Dh’ fhaodadh èadhar taise a dhol a-steach don capacitor, suas an uèir agus eadar am bogsa agus an todhar potaidh epoxy. Faodar an metallization alùmanum an uairsin a oxidachadh. Tha Alumina na dheagh inneal-dealain, agus mar sin a 'lùghdachadh comas. Is e duilgheadas a tha seo a choinnicheas a h-uile capacitor film. Is e an cuspair air a bheil mi a’ bruidhinn tiugh film. Bidh suaicheantasan capacitor cliùiteach a’ cleachdadh filmichean nas tiugh, a’ leantainn gu capacitors nas motha na suaicheantasan eile. Tha am film nas taine a’ fàgail nach eil an capacitor cho làidir ri cus luchdachadh (bholtaids, sruth no teòthachd), agus chan eil e coltach gun slànaich e e fhèin.
Mura h-eil an capacitor X ceangailte gu maireannach ris an t-solar cumhachd, cha leig thu leas a bhith draghail. Mar eisimpleir, airson toradh aig a bheil tionndadh cruaidh eadar an solar cumhachd agus an capacitor, faodaidh meud a bhith nas cudromaiche na beatha, agus an uairsin faodaidh tu capacitor nas taine a thaghadh.
Ach, ma tha an capacitor ceangailte gu maireannach ris an stòr cumhachd, feumaidh e a bhith gu math earbsach. Chan eil oxidation capacitors do-sheachanta. Ma tha an stuth capacitor epoxy de dheagh chàileachd agus nach bi an capacitor gu tric fosgailte do theodhachd anabarrach, cha bu chòir an lughdachadh ann an luach a bhith cho beag.
Anns an artaigil seo, thug sinn a-steach an toiseach sealladh teòiridh achaidh de capacitors. Tha eisimpleirean practaigeach agus toraidhean atharrais a’ sealltainn mar a roghnaicheas tu agus a chleachdas tu na seòrsaichean capacitor as cumanta. An dòchas gun cuidich am fiosrachadh seo thu le bhith a’ tuigsinn àite capacitors ann an dealbhadh dealanach agus EMC ann an dòigh nas coileanta.
Is e an Dr. Min Zhang am fear a stèidhich agus na phrìomh chomhairliche EMC aig Mach One Design Ltd, companaidh innleadaireachd stèidhichte san RA a tha gu sònraichte a’ co-chomhairleachadh EMC, a’ fuasgladh cheistean agus a’ trèanadh. Tha an eòlas domhainn aige ann an electronics cumhachd, electronics didseatach, motaran agus dealbhadh toraidh air buannachd fhaighinn do chompanaidhean air feadh an t-saoghail.
Is e In Compliance am prìomh thùs de naidheachdan, fiosrachaidh, foghlaim agus brosnachaidh airson proifeiseantaich innleadaireachd dealain is dealanach.
Aerospace Automotive Communications Foghlam Leictreonaic Luchd-cleachdaidh Gnìomhachas Cumhachd is Cumhachd Teicneòlas Fiosrachaidh Dìon Armailteach is Nàiseanta