വാർത്ത

സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകളിൽ ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ. ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ എണ്ണം (മൊബൈൽ ഫോണുകൾ മുതൽ കാറുകൾ വരെ) വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ആവശ്യകതയും വർദ്ധിക്കുന്നു. കോവിഡ് 19 പാൻഡെമിക് അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ നിന്ന് നിഷ്ക്രിയ ഘടകങ്ങളിലേക്കുള്ള ആഗോള ഘടക വിതരണ ശൃംഖലയെ തടസ്സപ്പെടുത്തി, കൂടാതെ കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ക്ഷാമമുണ്ട്1.
കപ്പാസിറ്ററുകൾ എന്ന വിഷയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ചർച്ചകൾ എളുപ്പത്തിൽ ഒരു പുസ്തകമോ നിഘണ്ടുവോ ആക്കാം. ഒന്നാമതായി, ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ, ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾ, സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ എന്നിങ്ങനെ വിവിധ തരം കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉണ്ട്. തുടർന്ന്, ഒരേ തരത്തിൽ, വ്യത്യസ്ത വൈദ്യുത പദാർത്ഥങ്ങളുണ്ട്. വിവിധ ക്ലാസുകളും ഉണ്ട്. ഭൗതിക ഘടനയെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, രണ്ട്-ടെർമിനൽ, മൂന്ന്-ടെർമിനൽ കപ്പാസിറ്റർ തരങ്ങളുണ്ട്. ഒരു X2Y തരം കപ്പാസിറ്ററും ഉണ്ട്, അത് ഒരു ജോടി Y കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഒന്നിൽ പൊതിഞ്ഞതാണ്. സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകളുടെ കാര്യമോ? പ്രധാന നിർമ്മാതാക്കളിൽ നിന്നുള്ള കപ്പാസിറ്റർ സെലക്ഷൻ ഗൈഡുകൾ നിങ്ങൾ ഇരുന്ന് വായിക്കാൻ തുടങ്ങിയാൽ, നിങ്ങൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ ദിവസം ചെലവഴിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ് വസ്തുത!
ഈ ലേഖനം അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ളതിനാൽ, ഞാൻ പതിവുപോലെ മറ്റൊരു രീതി ഉപയോഗിക്കും. നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, വിതരണക്കാരുടെ വെബ്സൈറ്റുകൾ 3, 4 എന്നിവയിൽ കപ്പാസിറ്റർ സെലക്ഷൻ ഗൈഡുകൾ എളുപ്പത്തിൽ കണ്ടെത്താനാകും, കൂടാതെ ഫീൽഡ് എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് സാധാരണയായി കപ്പാസിറ്ററുകളെക്കുറിച്ചുള്ള മിക്ക ചോദ്യങ്ങൾക്കും ഉത്തരം നൽകാൻ കഴിയും. ഈ ലേഖനത്തിൽ, നിങ്ങൾക്ക് ഇൻ്റർനെറ്റിൽ കണ്ടെത്താനാകുന്ന കാര്യങ്ങൾ ഞാൻ ആവർത്തിക്കില്ല, എന്നാൽ പ്രായോഗിക ഉദാഹരണങ്ങളിലൂടെ കപ്പാസിറ്ററുകൾ എങ്ങനെ തിരഞ്ഞെടുക്കാമെന്നും ഉപയോഗിക്കാമെന്നും കാണിക്കും. കപ്പാസിറ്റൻസ് ഡീഗ്രേഡേഷൻ പോലെയുള്ള, കപ്പാസിറ്റർ സെലക്ഷൻ്റെ അത്ര അറിയപ്പെടാത്ത ചില വശങ്ങളും ഉൾപ്പെടുത്തും. ഈ ലേഖനം വായിച്ചതിനുശേഷം, കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് നിങ്ങൾക്ക് നല്ല ധാരണ ഉണ്ടായിരിക്കണം.
വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ്, ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ഒരു കമ്പനിയിൽ ഞാൻ ജോലി ചെയ്യുമ്പോൾ, ഒരു പവർ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എഞ്ചിനീയറുടെ അഭിമുഖത്തിൽ ഞങ്ങൾക്ക് ഒരു ചോദ്യം ഉണ്ടായിരുന്നു. നിലവിലുള്ള ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രാമിൽ, സാധ്യതയുള്ളവരോട് ഞങ്ങൾ ചോദിക്കും "DC ലിങ്ക് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ പ്രവർത്തനം എന്താണ്?" കൂടാതെ "ചിപ്പിന് അടുത്തായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ പ്രവർത്തനം എന്താണ്?" ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡിസി ബസ് കപ്പാസിറ്ററാണ് ശരിയായ ഉത്തരം എന്ന് ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, ഫിൽട്ടറിംഗിനായി സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഞങ്ങൾ അന്വേഷിക്കുന്ന "ശരിയായ" ഉത്തരം യഥാർത്ഥത്തിൽ ഡിസൈൻ ടീമിലെ എല്ലാവരും കപ്പാസിറ്ററുകളെ ഒരു ഫീൽഡ് തിയറി വീക്ഷണകോണിൽ നിന്നല്ല, ലളിതമായ സർക്യൂട്ട് വീക്ഷണകോണിൽ നിന്നാണ് നോക്കുന്നത് എന്ന് കാണിക്കുന്നു. സർക്യൂട്ട് സിദ്ധാന്തത്തിൻ്റെ വീക്ഷണം തെറ്റല്ല. കുറഞ്ഞ ആവൃത്തികളിൽ (കുറച്ച് kHz മുതൽ കുറച്ച് MHz വരെ), സർക്യൂട്ട് സിദ്ധാന്തത്തിന് സാധാരണയായി പ്രശ്നം നന്നായി വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയും. കാരണം, താഴ്ന്ന ആവൃത്തികളിൽ, സിഗ്നൽ പ്രധാനമായും ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡിലാണ്. സർക്യൂട്ട് സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച്, നമുക്ക് ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന കപ്പാസിറ്റർ കാണാൻ കഴിയും, അവിടെ തുല്യമായ സീരീസ് പ്രതിരോധവും (ESR) തുല്യമായ സീരീസ് ഇൻഡക്‌ടൻസും (ESL) ആവൃത്തിയിൽ കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ ഇംപെഡൻസ് മാറ്റുന്നു.
സർക്യൂട്ട് സാവധാനം മാറുമ്പോൾ ഈ മോഡൽ സർക്യൂട്ട് പ്രകടനത്തെ പൂർണ്ണമായി വിശദീകരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ആവൃത്തി കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് കാര്യങ്ങൾ കൂടുതൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാകുന്നു. ചില ഘട്ടങ്ങളിൽ, ഘടകം രേഖീയത കാണിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ആവൃത്തി വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, ലളിതമായ എൽസിആർ മോഡലിന് അതിൻ്റെ പരിമിതികളുണ്ട്.
ഇന്ന്, എന്നോട് ഇതേ അഭിമുഖ ചോദ്യം ചോദിച്ചാൽ, ഞാൻ എൻ്റെ ഫീൽഡ് തിയറി ഒബ്സർവേഷൻ ഗ്ലാസുകൾ ധരിച്ച് രണ്ട് കപ്പാസിറ്റർ തരങ്ങളും ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഉപകരണങ്ങളാണെന്ന് പറയും. സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കാൻ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് കഴിയും എന്നതാണ് വ്യത്യാസം. എന്നാൽ ഊർജ്ജ കൈമാറ്റത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ഊർജ്ജം വേഗത്തിൽ കൈമാറാൻ കഴിയും. ചിപ്പിന് അടുത്തായി സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ സ്ഥാപിക്കേണ്ടത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു, കാരണം പ്രധാന പവർ സർക്യൂട്ടുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ചിപ്പിന് ഉയർന്ന സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസിയും സ്വിച്ചിംഗ് വേഗതയും ഉണ്ട്.
ഈ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, കപ്പാസിറ്ററുകൾക്കുള്ള രണ്ട് പ്രകടന മാനദണ്ഡങ്ങൾ നമുക്ക് ലളിതമായി നിർവചിക്കാം. ഒന്ന്, കപ്പാസിറ്ററിന് എത്ര ഊർജം സംഭരിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ്, മറ്റൊന്ന് ഈ ഊർജ്ജം എത്ര വേഗത്തിൽ കൈമാറാൻ കഴിയും എന്നതാണ്. രണ്ടും കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ നിർമ്മാണ രീതി, വൈദ്യുത പദാർത്ഥം, കപ്പാസിറ്ററുമായുള്ള ബന്ധം മുതലായവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
സർക്യൂട്ടിലെ സ്വിച്ച് അടച്ചിരിക്കുമ്പോൾ (ചിത്രം 2 കാണുക), ലോഡിന് ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സ്വിച്ച് അടയുന്ന വേഗത ഊർജ ആവശ്യകതയുടെ അടിയന്തിരത നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഊർജ്ജം പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതിനാൽ (FR4 മെറ്റീരിയലുകളിൽ പ്രകാശത്തിൻ്റെ പകുതി വേഗത), ഊർജ്ജം കൈമാറാൻ സമയമെടുക്കും. കൂടാതെ, ഉറവിടവും ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനും ലോഡും തമ്മിൽ ഒരു ഇംപെഡൻസ് പൊരുത്തക്കേടുണ്ട്. ഇതിനർത്ഥം ഒരു യാത്രയിൽ ഒരിക്കലും ഊർജ്ജം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടില്ല, എന്നാൽ ഒന്നിലധികം റൗണ്ട് ട്രിപ്പുകൾ 5, അതിനാലാണ് സ്വിച്ച് വേഗത്തിൽ മാറുമ്പോൾ, സ്വിച്ചിംഗ് തരംഗരൂപത്തിൽ കാലതാമസവും റിംഗിംഗും ഞങ്ങൾ കാണുന്നത്.
ചിത്രം 2: ഊർജ്ജം ബഹിരാകാശത്ത് വ്യാപിക്കുന്നതിന് സമയമെടുക്കും; ഇംപെഡൻസ് പൊരുത്തക്കേട് ഊർജ്ജ കൈമാറ്റത്തിൻ്റെ ഒന്നിലധികം റൗണ്ട് ട്രിപ്പുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
ഊർജ്ജ വിതരണത്തിന് സമയമെടുക്കുകയും ഒന്നിലധികം റൗണ്ട് ട്രിപ്പുകൾ നടത്തുകയും ചെയ്യുന്ന വസ്തുത, ഊർജ്ജത്തെ ലോഡിലേക്ക് കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത് നീക്കേണ്ടതുണ്ടെന്നും അത് വേഗത്തിൽ എത്തിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം കണ്ടെത്തേണ്ടതുണ്ടെന്നും നമ്മോട് പറയുന്നു. ആദ്യത്തേത് സാധാരണയായി ലോഡ്, സ്വിച്ച്, കപ്പാസിറ്റർ എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള ഫിസിക്കൽ ദൂരം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ നേടിയെടുക്കുന്നു. ഏറ്റവും ചെറിയ ഇംപെഡൻസുള്ള ഒരു കൂട്ടം കപ്പാസിറ്ററുകൾ ശേഖരിക്കുന്നതിലൂടെ രണ്ടാമത്തേത് കൈവരിക്കാനാകും.
സാധാരണ മോഡ് ശബ്ദമുണ്ടാക്കുന്നതെന്താണെന്ന് ഫീൽഡ് തിയറി വിശദീകരിക്കുന്നു. ചുരുക്കത്തിൽ, സ്വിച്ചിംഗ് സമയത്ത് ലോഡിൻ്റെ ഊർജ്ജ ആവശ്യം നിറവേറ്റാത്തപ്പോൾ സാധാരണ മോഡ് ശബ്ദം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, ലോഡിനും അടുത്തുള്ള കണ്ടക്ടർമാർക്കുമിടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത് സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ഊർജ്ജം സ്റ്റെപ്പ് ഡിമാൻഡിന് പിന്തുണ നൽകും. ലോഡിനും അടുത്തുള്ള കണ്ടക്ടറുകൾക്കുമിടയിലുള്ള ഇടത്തെയാണ് നമ്മൾ പരാദ/പരസ്പര കപ്പാസിറ്റൻസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത് (ചിത്രം 2 കാണുക).
ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ, മൾട്ടി ലെയർ സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ (MLCC), ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾ എന്നിവ എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് തെളിയിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ഉദാഹരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. തിരഞ്ഞെടുത്ത കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ പ്രകടനം വിശദീകരിക്കാൻ സർക്യൂട്ട്, ഫീൽഡ് സിദ്ധാന്തം എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ പ്രധാനമായും ഡിസി ലിങ്കിൽ പ്രധാന ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് പലപ്പോഴും ഇതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു:
ഇഎംസി പ്രകടനത്തിന്, കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട സവിശേഷതകൾ ഇംപെഡൻസും ഫ്രീക്വൻസി സവിശേഷതകളുമാണ്. ലോ-ഫ്രീക്വൻസി നടത്തുന്ന എമിഷൻ എപ്പോഴും ഡിസി ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഡിസി ലിങ്കിൻ്റെ ഇംപെഡൻസ് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ ESR, ESL എന്നിവയെ മാത്രമല്ല, ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ തെർമൽ ലൂപ്പിൻ്റെ വിസ്തൃതിയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു വലിയ തെർമൽ ലൂപ്പ് ഏരിയ അർത്ഥമാക്കുന്നത് ഊർജ്ജ കൈമാറ്റം കൂടുതൽ സമയമെടുക്കുന്നു, അതിനാൽ പ്രകടനം ബാധിക്കും.
ഇത് തെളിയിക്കാൻ ഒരു സ്റ്റെപ്പ്-ഡൗൺ ഡിസി-ഡിസി കൺവെർട്ടർ നിർമ്മിച്ചു. ചിത്രം 4-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രീ-കംപ്ലയൻസ് EMC ടെസ്റ്റ് സെറ്റപ്പ് 150kHz നും 108MHz നും ഇടയിൽ ഒരു നടത്തിയ എമിഷൻ സ്കാൻ നടത്തുന്നു.
ഇംപെഡൻസ് സ്വഭാവസവിശേഷതകളിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ ഒഴിവാക്കാൻ ഈ കേസ് സ്റ്റഡിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന കപ്പാസിറ്ററുകൾ എല്ലാം ഒരേ നിർമ്മാതാവിൽ നിന്നുള്ളതാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്. പിസിബിയിൽ കപ്പാസിറ്റർ സോൾഡർ ചെയ്യുമ്പോൾ, നീണ്ട ലീഡുകൾ ഇല്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക, കാരണം ഇത് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ ESL വർദ്ധിപ്പിക്കും. ചിത്രം 5 മൂന്ന് കോൺഫിഗറേഷനുകൾ കാണിക്കുന്നു.
ഈ മൂന്ന് കോൺഫിഗറേഷനുകളുടെയും നടത്തിയ എമിഷൻ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 6-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരൊറ്റ 680 µF കപ്പാസിറ്ററുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, രണ്ട് 330 µF കപ്പാസിറ്ററുകൾ വിശാലമായ ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ 6 dB ൻ്റെ നോയ്സ് റിഡക്ഷൻ പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതായി കാണാൻ കഴിയും.
സർക്യൂട്ട് സിദ്ധാന്തത്തിൽ നിന്ന്, രണ്ട് കപ്പാസിറ്ററുകൾ സമാന്തരമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, ESL ഉം ESR ഉം പകുതിയായി കുറയുമെന്ന് പറയാം. ഫീൽഡ് സിദ്ധാന്തത്തിൻ്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഒരു ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് മാത്രമല്ല, രണ്ട് ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ ഒരേ ലോഡിലേക്ക് വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് മൊത്തത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ പ്രക്ഷേപണ സമയം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽ, രണ്ട് 330 µF കപ്പാസിറ്ററുകളും ഒരു 680 µF കപ്പാസിറ്ററും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ചുരുങ്ങും. കാരണം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി നോയ്സ് അപര്യാപ്തമായ ഘട്ട ഊർജ്ജ പ്രതികരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു 330 µF കപ്പാസിറ്റർ സ്വിച്ചിലേക്ക് അടുപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഊർജ്ജ കൈമാറ്റ സമയം ഞങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ സ്റ്റെപ്പ് പ്രതികരണത്തെ ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
ഫലം നമ്മോട് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു പാഠം പറയുന്നു. ഒരൊറ്റ കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർധിപ്പിക്കുന്നത് കൂടുതൽ ഊർജ്ജത്തിനായുള്ള സ്റ്റെപ്പ് ഡിമാൻഡിനെ പൊതുവെ പിന്തുണയ്ക്കില്ല. സാധ്യമെങ്കിൽ, ചില ചെറിയ കപ്പാസിറ്റീവ് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക. ഇതിന് ധാരാളം നല്ല കാരണങ്ങളുണ്ട്. ആദ്യത്തേത് ചെലവാണ്. പൊതുവായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരേ പാക്കേജ് വലുപ്പത്തിന്, ഒരു കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ വില കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യത്തിനൊപ്പം ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു. ഒരു കപ്പാസിറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നത് നിരവധി ചെറിയ കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനേക്കാൾ ചെലവേറിയതായിരിക്കാം. രണ്ടാമത്തെ കാരണം വലിപ്പമാണ്. ഉൽപ്പന്ന രൂപകൽപ്പനയിലെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകം സാധാരണയായി ഘടകങ്ങളുടെ ഉയരമാണ്. വലിയ ശേഷിയുള്ള കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക്, ഉയരം പലപ്പോഴും വളരെ വലുതാണ്, ഇത് ഉൽപ്പന്ന രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് അനുയോജ്യമല്ല. മൂന്നാമത്തെ കാരണം, കേസ് സ്റ്റഡിയിൽ നമ്മൾ കണ്ട EMC പ്രകടനമാണ്.
ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്റർ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ പരിഗണിക്കേണ്ട മറ്റൊരു ഘടകം, വോൾട്ടേജ് പങ്കിടുന്നതിന് നിങ്ങൾ രണ്ട് കപ്പാസിറ്ററുകൾ പരമ്പരയിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, നിങ്ങൾക്ക് ഒരു ബാലൻസിങ് റെസിസ്റ്റർ 6 ആവശ്യമാണ്.
നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, വേഗത്തിൽ ഊർജ്ജം നൽകാൻ കഴിയുന്ന മിനിയേച്ചർ ഉപകരണങ്ങളാണ് സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ. "എനിക്ക് എത്ര കപ്പാസിറ്റർ വേണം?" എന്ന ചോദ്യം എന്നോട് പലപ്പോഴും ചോദിക്കാറുണ്ട്. സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക്, കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം അത്ര പ്രധാനമായിരിക്കരുത് എന്നതാണ് ഈ ചോദ്യത്തിനുള്ള ഉത്തരം. നിങ്ങളുടെ ആപ്ലിക്കേഷന് ഊർജ്ജ കൈമാറ്റ വേഗത ഏത് ആവൃത്തിയിൽ മതിയെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുക എന്നതാണ് ഇവിടെ പ്രധാന പരിഗണന. നടത്തിയ ഉദ്വമനം 100 MHz-ൽ പരാജയപ്പെടുകയാണെങ്കിൽ, 100 MHz-ൽ ഏറ്റവും ചെറിയ ഇംപെഡൻസുള്ള കപ്പാസിറ്റർ ഒരു നല്ല തിരഞ്ഞെടുപ്പായിരിക്കും.
ഇത് MLCC യുടെ മറ്റൊരു തെറ്റിദ്ധാരണയാണ്. നീളമുള്ള ട്രെയ്‌സുകളിലൂടെ കപ്പാസിറ്ററുകൾ RF റഫറൻസ് പോയിൻ്റിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ESR ഉം ESL ഉം ഉള്ള സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിന് എഞ്ചിനീയർമാർ വളരെയധികം ഊർജ്ജം ചെലവഴിക്കുന്നത് ഞാൻ കണ്ടിട്ടുണ്ട്. MLCC യുടെ ESL സാധാരണയായി ബോർഡിലെ കണക്ഷൻ ഇൻഡക്‌റ്റൻസിനേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ് എന്നത് എടുത്തുപറയേണ്ടതാണ്. സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഇംപെഡൻസിനെ ബാധിക്കുന്ന ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട പാരാമീറ്ററാണ് കണക്ഷൻ ഇൻഡക്‌റ്റൻസ്.
ചിത്രം 7 ഒരു മോശം ഉദാഹരണം കാണിക്കുന്നു. ലോംഗ് ട്രെയ്‌സുകൾ (0.5 ഇഞ്ച് നീളം) കുറഞ്ഞത് 10nH ഇൻഡക്‌ടൻസെങ്കിലും അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ഫ്രീക്വൻസി പോയിൻ്റിൽ (50 MHz) കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ ഇംപെഡൻസ് പ്രതീക്ഷിച്ചതിലും വളരെ ഉയർന്നതായി സിമുലേഷൻ ഫലം കാണിക്കുന്നു.
എംഎൽസിസികളുടെ ഒരു പ്രശ്‌നം, അവ ബോർഡിലെ ഇൻഡക്റ്റീവ് ഘടനയുമായി അനുരണനം ചെയ്യുന്ന പ്രവണതയാണ് എന്നതാണ്. ചിത്രം 8-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ഉദാഹരണത്തിൽ ഇത് കാണാൻ കഴിയും, ഇവിടെ 10 µF MLCC യുടെ ഉപയോഗം ഏകദേശം 300 kHz-ൽ അനുരണനം അവതരിപ്പിക്കുന്നു.
ഒരു വലിയ ESR ഉള്ള ഒരു ഘടകം തിരഞ്ഞെടുത്ത് അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ചെറിയ മൂല്യം റെസിസ്റ്റർ (1 ohm പോലുള്ളവ) ഒരു കപ്പാസിറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് സീരീസിൽ ഇടുക വഴി നിങ്ങൾക്ക് അനുരണനം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. ഇത്തരത്തിലുള്ള രീതി സിസ്റ്റത്തെ അടിച്ചമർത്താൻ ലോസി ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അനുരണനത്തെ താഴ്ന്നതോ ഉയർന്നതോ ആയ റെസൊണൻസ് പോയിൻ്റിലേക്ക് നീക്കാൻ മറ്റൊരു കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് മറ്റൊരു രീതി.
ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾ പല ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന പവർ ഡിസി-ഡിസി കൺവെർട്ടറുകൾക്ക് തിരഞ്ഞെടുക്കാനുള്ള കപ്പാസിറ്ററുകളാണ് അവ, പവർ ലൈനുകളിലും (എസി, ഡിസി) കോമൺ മോഡ് ഫിൽട്ടറിംഗ് കോൺഫിഗറേഷനുകളിലുടനീളമുള്ള ഇഎംഐ സപ്രഷൻ ഫിൽട്ടറുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിൻ്റെ ചില പ്രധാന പോയിൻ്റുകൾ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിന് ഞങ്ങൾ ഒരു എക്സ് കപ്പാസിറ്റർ ഉദാഹരണമായി എടുക്കുന്നു.
ഒരു കുതിച്ചുചാട്ടം സംഭവിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ലൈനിലെ പീക്ക് വോൾട്ടേജ് സമ്മർദ്ദം പരിമിതപ്പെടുത്താൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇത് സാധാരണയായി ഒരു താൽക്കാലിക വോൾട്ടേജ് സപ്രസ്സർ (TVS) അല്ലെങ്കിൽ മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് വേരിസ്റ്റർ (MOV) ഉപയോഗിച്ചാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
നിങ്ങൾക്ക് ഇതെല്ലാം ഇതിനകം അറിയാമായിരിക്കും, എന്നാൽ ഒരു എക്സ് കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം വർഷങ്ങളോളം ഉപയോഗിച്ചാൽ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാമോ? ഈർപ്പമുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് കപ്പാസിറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്കിൽ ഇത് പ്രത്യേകിച്ചും സത്യമാണ്. ഒന്നോ രണ്ടോ വർഷത്തിനുള്ളിൽ X കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യം അതിൻ്റെ റേറ്റുചെയ്ത മൂല്യത്തിൻ്റെ ഏതാനും ശതമാനമായി കുറയുന്നത് ഞാൻ കണ്ടു, അതിനാൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ X കപ്പാസിറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത സിസ്റ്റത്തിന് യഥാർത്ഥത്തിൽ ഫ്രണ്ട്-എൻഡ് കപ്പാസിറ്ററിന് ഉണ്ടായിരിക്കാവുന്ന എല്ലാ സംരക്ഷണവും നഷ്ടപ്പെട്ടു.
അപ്പോൾ, എന്താണ് സംഭവിച്ചത്? കപ്പാസിറ്ററിലേക്കും വയറിലേക്കും ബോക്സിനും എപ്പോക്സി പോട്ടിംഗ് കോമ്പൗണ്ടിനുമിടയിൽ ഈർപ്പമുള്ള വായു ചോർന്നേക്കാം. അലുമിനിയം മെറ്റലൈസേഷൻ പിന്നീട് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. അലൂമിന ഒരു നല്ല ഇലക്ട്രിക്കൽ ഇൻസുലേറ്ററാണ്, അതുവഴി കപ്പാസിറ്റൻസ് കുറയുന്നു. എല്ലാ ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകളും നേരിടുന്ന ഒരു പ്രശ്നമാണിത്. ഞാൻ സംസാരിക്കുന്ന പ്രശ്നം ഫിലിമിൻ്റെ കനം ആണ്. പ്രശസ്തമായ കപ്പാസിറ്റർ ബ്രാൻഡുകൾ കട്ടിയുള്ള ഫിലിമുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് മറ്റ് ബ്രാൻഡുകളേക്കാൾ വലിയ കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. കനം കുറഞ്ഞ ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററിനെ ഓവർലോഡ് (വോൾട്ടേജ്, കറൻ്റ് അല്ലെങ്കിൽ താപനില) കുറയ്ക്കാൻ ശക്തമാക്കുന്നു, അത് സ്വയം സുഖപ്പെടുത്താൻ സാധ്യതയില്ല.
X കപ്പാസിറ്റർ വൈദ്യുതി വിതരണവുമായി ശാശ്വതമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ലെങ്കിൽ, നിങ്ങൾ വിഷമിക്കേണ്ടതില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിനും കപ്പാസിറ്ററിനും ഇടയിൽ ഹാർഡ് സ്വിച്ച് ഉള്ള ഒരു ഉൽപ്പന്നത്തിന്, വലുപ്പം ജീവിതത്തേക്കാൾ പ്രധാനമാണ്, തുടർന്ന് നിങ്ങൾക്ക് ഒരു നേർത്ത കപ്പാസിറ്റർ തിരഞ്ഞെടുക്കാം.
എന്നിരുന്നാലും, കപ്പാസിറ്റർ വൈദ്യുതി ഉറവിടവുമായി ശാശ്വതമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, അത് വളരെ വിശ്വസനീയമായിരിക്കണം. കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഓക്സീകരണം അനിവാര്യമല്ല. കപ്പാസിറ്റർ എപ്പോക്സി മെറ്റീരിയൽ നല്ല നിലവാരമുള്ളതാണെങ്കിൽ, കപ്പാസിറ്റർ പലപ്പോഴും തീവ്രമായ താപനിലയിൽ തുറന്നുകാട്ടപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, മൂല്യത്തിലെ ഡ്രോപ്പ് വളരെ കുറവായിരിക്കണം.
ഈ ലേഖനത്തിൽ, കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഫീൽഡ് തിയറി കാഴ്ച ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചു. ഏറ്റവും സാധാരണമായ കപ്പാസിറ്റർ തരങ്ങൾ എങ്ങനെ തിരഞ്ഞെടുക്കാമെന്നും ഉപയോഗിക്കാമെന്നും പ്രായോഗിക ഉദാഹരണങ്ങളും സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക്, ഇഎംസി ഡിസൈനിലെ കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ പങ്ക് കൂടുതൽ സമഗ്രമായി മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ വിവരങ്ങൾ നിങ്ങളെ സഹായിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ഇഎംസി കൺസൾട്ടിംഗ്, ട്രബിൾഷൂട്ടിംഗ്, ട്രെയിനിംഗ് എന്നിവയിൽ വൈദഗ്ധ്യമുള്ള യുകെ ആസ്ഥാനമായുള്ള എഞ്ചിനീയറിംഗ് കമ്പനിയായ മാക് വൺ ഡിസൈൻ ലിമിറ്റഡിൻ്റെ സ്ഥാപകനും ചീഫ് ഇഎംസി കൺസൾട്ടൻ്റുമാണ് ഡോ. മിൻ ഷാങ്. പവർ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ഡിജിറ്റൽ ഇലക്ട്രോണിക്‌സ്, മോട്ടോഴ്‌സ്, പ്രൊഡക്‌ട് ഡിസൈൻ എന്നിവയിൽ അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ ആഴത്തിലുള്ള അറിവ് ലോകമെമ്പാടുമുള്ള കമ്പനികൾക്ക് ഗുണം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.
ഇലക്‌ട്രിക്കൽ, ഇലക്‌ട്രോണിക് എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രൊഫഷണലുകൾക്ക് വാർത്തകൾ, വിവരങ്ങൾ, വിദ്യാഭ്യാസം, പ്രചോദനം എന്നിവയുടെ പ്രധാന ഉറവിടം ഇൻ കംപ്ലയൻസ് ആണ്.
എയ്‌റോസ്‌പേസ് ഓട്ടോമോട്ടീവ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് കൺസ്യൂമർ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എജ്യുക്കേഷൻ എനർജി ആൻഡ് പവർ ഇൻഡസ്ട്രി ഇൻഫർമേഷൻ ടെക്‌നോളജി മെഡിക്കൽ മിലിട്ടറി, നാഷണൽ ഡിഫൻസ്