Як працюють керамічні та електролітичні конденсатори
У процесі проектування схеми конденсатори використовуються для фільтрації. Іноді використовують електролітичні конденсатори, а іноді — керамічні. Іноді використовуються обидва. Хотів би запитати: яка роль використання електролітичних конденсаторів? Яка функція використання звичайних керамічних конденсаторів? Як розрахувати розмір його ємності? Як вибрати і визначити витримувану напругу електролітичних конденсаторів? У яких випадках слід застосовувати електролітичні конденсатори, у яких — керамічні, а в яких — обидва? У старій версії аналогової електронної книги було згадано, що існує спеціальна формула для розрахунку розміру номіналу конденсатора, але деякі мікросхеми тощо мають правила щодо того, як узгодити конденсатор у своїй таблиці даних, я сподіваюся, що це може допомогти тобі.
Електролітичні конденсатори та керамічні конденсатори, як правило, використовуються між джерелом живлення мікросхеми та землею, щоб відігравати роль фільтра. Керамічні конденсатори використовуються окремо для розв’язки. Його використання, як правило, пояснюється в IC. Релевантно, візьміть 0.01uf для кераміки.
Якщо я хочу замінити певний конденсатор іншим конденсатором, чи повинен я задовольнити як ємність, так і витримувану напругу? Іноді важко знайти найкраще з обох світів. Чи можна в цей час відмовитися від одного з них?
Діапазон фільтруючих конденсаторів занадто широкий, ось коротка розмова про байпасний (розв’язувальний) конденсатор.
Вибір фільтруючого конденсатора залежить від того, чи ви використовуєте його в локальному джерелі живлення чи в глобальному джерелі живлення. Для місцевого електропостачання він повинен відігравати роль перехідного джерела живлення. Навіщо додавати конденсатори для живлення? Це пояснюється тим, що поточний попит пристрою швидко змінюється разом із попитом на керування (наприклад, контролер DDR), і в обговоренні високочастотного діапазону необхідно враховувати параметри розподілу схеми. Завдяки наявності розподіленої індуктивності унеможливлюється різка зміна струму, а напруга на виводі живлення мікросхеми знижується – тобто утворюється шум. Крім того, джерело живлення зі зворотним зв’язком по струму має час реакції, тобто він не вноситиме коригувань, доки не відбудеться коливання напруги протягом певного періоду часу (зазвичай на рівні мс або us). Для поточної зміни попиту рівня ns цей вид затримки також формує фактичний шум. Таким чином, роль конденсатора полягає в тому, щоб забезпечити шлях з низьким індуктивним реактивним опором (імпедансом) для задоволення швидких змін поточного попиту.
Виходячи з наведеної вище теорії, розрахунок ємності повинен розраховуватися відповідно до енергії, яку конденсатор може забезпечити для зміни струму. Вибираючи тип конденсатора, необхідно враховувати його паразитну індуктивність, тобто паразитна індуктивність повинна бути меншою за розподілену індуктивність шляху живлення.
Обговорення проблем потрібно починати із суті. Перш за все, ви, напевно, знаєте, що конденсатори є ізоляцією постійного струму, а котушки індуктивності - навпаки. Усі вони базуються на основних принципах. У цей час конденсатор виконує дві найпоширеніші функції. Один полягає в ізоляції постійного струму між полюсами. Деякі люди також називають його конденсатором зв’язку, оскільки він ізолює постійний струм, але він повинен пропускати сигнали змінного струму. Шлях постійного струму обмежений між кількома етапами, що може спростити дуже складний розрахунок робочої точки, а другий - це фільтрація. В основному ці два. Як зв’язок, номінал конденсатора не є суворо обов’язковим, якщо його імпеданс не надто великий, щоб ослаблення сигналу було занадто великим.
Але для останнього це потрібно розглядати з точки зору фільтра. Наприклад, фільтрація джерела живлення на вхідному кінці вимагає фільтрації низькочастотного (наприклад, частоти мережі) шуму та високочастотного шуму, тому його потрібно використовувати одночасно. Конденсатори великого розміру і конденсатори малого розміру. Хтось скаже, навіщо великий конденсатор маленький? Це тому, що велика ємність, велика індуктивність через велику пластину та штифтовий кінець не працюють для високих частот. Маленькі конденсатори якраз навпаки. Розмір можна використовувати для визначення ємності. Що стосується витримуваної напруги, вона повинна бути задоволена весь час, інакше він вибухне. Навіть для неелектролітичних конденсаторів іноді він не вибухає, і його продуктивність також знижується. Про це занадто багато говорити, давайте поговоримо про це спочатку. Усі вони є функціями фільтрації. Алюмінієвий електролітичний конденсатор має відносно велику ємність і в основному використовується для усунення низькочастотних перешкод. Ємність становить близько 1 мА струму, що відповідає 2 ~ 3 мкФ, якщо вимога занадто висока, 1 мА може відповідати 5 ~ 6 мкФ. Для фільтрації високочастотних сигналів використовуються неполярні конденсатори. Здебільшого його використовують самостійно, використовують для видалення кореня лотоса. Іноді його можна використовувати паралельно з електролітичними конденсаторами. У керамічних конденсаторів високочастотні характеристики краще, але на певній частоті (близько 6 МГц, точно не пам'ятаю) ємність стрімко падає.
Роль електролітичних конденсаторів і застереження при їх використанні
1. Роль електролітичних конденсаторів у ланцюгах
1. Ефект фільтрації. У ланцюзі джерела живлення схема випрямляча перетворює змінний струм на пульсуючий постійний струм, а після схеми випрямляча підключається електролітичний конденсатор великої ємності, і випрямлена пульсуюча напруга постійного струму стає відносно стабільною напругою постійного струму. На практиці, щоб запобігти зміні напруги джерела живлення кожної частини схеми через зміни навантаження, електролітичні конденсатори ємністю від десятків до сотень мікрофарад, як правило, підключаються до вихідного кінця джерела живлення та кінця входу живлення. навантаження. Оскільки електролітичні конденсатори великої ємності зазвичай мають певну індуктивність і не можуть ефективно фільтрувати високочастотні та імпульсні сигнали перешкод, конденсатор ємністю 0.001--0.lpF з’єднується паралельно з обох кінців для фільтрації високочастотних сигналів. та імпульсні перешкоди.
2. Ефект зв’язку: у процесі передачі та посилення низькочастотних сигналів, щоб запобігти впливу статичних робочих точок переднього та заднього контурів один на одного, часто використовується ємнісний зв’язок. Щоб запобігти надмірній втраті низькочастотних компонентів у сигналі, зазвичай використовують електролітичні конденсатори більшої ємності.
По-друге, метод оцінки електролітичного конденсатора
Поширені несправності електролітичних конденсаторів включають зменшення ємності, зникнення ємності, коротке замикання та витік. Зміна ємності спричинена поступовим висиханням електроліту всередині електролітичного конденсатора під час використання або розміщення, тоді як пробій і витік, як правило, додаються. Напруга надто висока або якість сама по собі погана. Судячи про якість конденсатора джерела живлення зазвичай вимірюють за файлом опору мультиметра. Конкретний метод такий: замкніть накоротко два контакти конденсатора, щоб розрядитися, і використовуйте чорний тестовий щуп мультиметра, щоб підключити позитивний електрод електролітичного конденсатора. Червоний випробувальний провід під’єднується до негативного полюса (для аналогового мультиметра випробувальний провід є інтермодульованим під час вимірювання цифровим мультиметром). У нормі тестова голка повинна хитатися в бік невеликого опору, а потім поступово повертатися до нескінченності. Чим більше коливається стрілка або чим менша швидкість повернення, тим більша ємність конденсатора, і навпаки, тим менша ємність конденсатора. Якщо покажчик не змінюється десь посередині, це означає, що конденсатор тече. Якщо значення індикації опору мале або дорівнює нулю, це означає, що конденсатор був зламаний і замкнутий накоротко. Оскільки напруга батареї, що використовується мультиметром, зазвичай дуже низька, точніше вимірювати конденсатор із низькою витримуваною напругою. Коли витримувана напруга конденсатора висока, хоча вимірювання є нормальним, може статися витік або шок при додаванні високої напруги. явище зносу.
3. Застереження щодо використання електролітичних конденсаторів
1. Оскільки електролітичні конденсатори мають позитивну та негативну полярності, їх не можна підключати догори дном, коли вони використовуються в ланцюгах. У ланцюзі джерела живлення позитивний полюс електролітичного конденсатора підключається до вихідної клеми джерела живлення, коли виходить позитивна напруга, а негативний полюс з’єднується з землею; коли виходить негативна напруга, негативний полюс підключається до вихідної клеми, а позитивний полюс заземлюється. Коли полярність конденсатора фільтра в ланцюзі джерела живлення змінюється, ефект фільтрації конденсатора значно знижується, з одного боку, вихідна напруга джерела живлення коливається, а з іншого боку, електролітичний конденсатор, який є еквівалентом резистора, нагрівається за рахунок зворотного живлення. Коли зворотна напруга перевищує певне значення, зворотний опір витоку конденсатора стане дуже малим, так що конденсатор вибухне та пошкодиться через перегрів протягом короткого часу після ввімкнення.
2. Напруга, прикладена до обох кінців електролітичного конденсатора, не може перевищувати його допустиму робочу напругу. При розробці фактичної схеми слід зарезервувати певний запас відповідно до конкретної ситуації. При розробці фільтруючого конденсатора регульованого джерела живлення, якщо напруга джерела змінного струму становить 220 ~, випрямлена напруга вторинної обмотки трансформатора може досягати 22 В. У цей час електролітичний конденсатор з витримкою напруги 25 В може загалом відповідати вимогам. Однак, якщо напруга джерела змінного струму сильно коливається і може перевищувати 250 В, найкраще вибрати електролітичний конденсатор з витримуваною напругою понад 30 В.
3. Електролітичні конденсатори не повинні знаходитися близько до потужних нагрівальних елементів у ланцюзі, щоб уникнути швидкого висихання електроліту внаслідок нагрівання.
4. Для фільтрації сигналів із позитивною та негативною полярністю два електролітичні конденсатори можна з’єднати послідовно з тією ж полярністю, що й неполярний конденсатор.
Як за допомогою мультиметра виміряти ємність?
За допомогою стрілочного мультиметра виміряйте ємність. Дивіться доданий малюнок: для визначення ємності можна використовувати стрілочний мультиметр. Основа полягає в тому, що електричний бар’єр мультиметра еквівалентний джерелу живлення постійного струму з внутрішнім опором, а ємність можна заряджати. З плином часу напруга на конденсаторі поступово зростає. Струм зарядки поступово зменшується, поки не досягне нуля. Кроки
1. Виберіть відповідну передачу для електроблока. Загалом, якщо ємність нижче 0.01uF, виберіть передачу x10k; про 1-10uF, виберіть передачу X1k; вище 47 мкФ, виберіть передачу x100 або передачу x10.
2. Для кожного тесту замикайте конденсатор дротом, а потім виконайте наступний тест після розряду.
3. Електролітичні конденсатори мають полярність, і під час використання позитивний електрод має вищий потенціал, ніж негативний електрод. Оскільки чорний випробувальний щуп підключено до позитивного електрода батареї в годиннику, чорний випробувальний щуп підключений до позитивного електрода електролітичного конденсатора, а червоний випробувальний щуп підключений до негативного електрода конденсатора. Хороша характеристика ємності полягає в тому, що покажчик відхиляється вниз під час виявлення, а потім поступово повертається до механічного нуля (тобто опір нескінченний).
Відхилення покажчика пов’язане з електричною ємністю та електричним бар’єром, і чим більше ємність, тим більше відхилення. На практиці звертайте увагу на правила та накопичуйте дані. Метод регулювання механічного нуля головки вимірювального приладу полягає у використанні плоскої викрутки для вирівнювання виїмки механічного регулювання нуля на голівці вимірювального приладу, коли ручка вимірювального приладу не закорочена, або для вимірювання будь-якого пристрою, і обертання вліво та вправо, щоб зробити лічильник покажчик вказує на нуль. Продуктивність конденсатора, який втратив свою ємність, полягає в тому, що покажчик виявлення не відхиляється і його не потрібно розряджати. Продуктивність конденсатора, який втрачає частину ємності, полягає в тому, що в порівнянні зі стандартним конденсатором відхилення покажчика не на місці. Про це можна судити досвідченим шляхом або по стандартному конденсатору тієї ж ємності і по максимальній амплітуді коливання покажчика.
Еталонний конденсатор не повинен мати однакове значення витримуваної напруги, якщо ємність однакова. Наприклад, щоб оцінити конденсатор 100 мкФ/250 В, конденсатор 100 мкФ/25 В можна спочатку використовувати як еталонний, якщо максимальна амплітуда коливання покажчика однакова, можна зробити висновок, що ємність однакова. Ефективність ємності витоку полягає в тому, що покажчик не може повернутися в механічне нульове положення (тобто опір нескінченний). Слід зазначити, що витік електролітичних конденсаторів більший або менший, витік низької витримуваної напруги великий, а витік високої витримуваної напруги невеликий; використовуйте x10k, щоб виміряти витік, і використовуйте блок під xlk, щоб виміряти витік, щоб визначити, чи є витік конденсатора.
Для конденсаторів понад 1000 мкФ можна спочатку швидко зарядити блок Rxl0, спочатку оцінити ємність конденсатора, а потім перейти на блок Rxlk, щоб деякий час продовжити вимірювання. У цей час вказівник не повинен повертатися, а повинен зупинятися на нескінченності або дуже близько до неї, інакше може статися витік. Для деяких конденсаторів менше десятків мікрофарад після повного заряду блоку Rxlk використовуйте блок Rx10k, щоб продовжити вимірювання, і стрілка повинна зупинитися на нескінченності та не повертатися. За винятком електролітичних конденсаторів, витримувана напруга керамічних, поліефірних, металізованих паперових і монолітних конденсаторів перевищує 40 В. Перевірте мультиметром, неважливо який блок, справний конденсатор не повинен текти. Для вимірювання конденсаторів малої ємності за допомогою мультиметра можна використовувати ефект посилення малопотужних кремнієвих NPN-тріодів, і метод показаний на малюнку 1(f). Використовуйте резистор Rxlk для блокування, чорний випробувальний провідник підключіть до колектора, червоний випробувальний провідник підключіть до емітера, доторкніться малим конденсатором до колектора, і покажчик повинен бути відхилений. Принцип полягає в тому, що коли конденсатор заряджається, зарядний струм вводить струм бази в базу, і цей струм посилюється тріодом, і відхилення вказівника стає більш очевидним.
