Como funcionam os capacitores cerâmicos e os capacitores eletrolíticos
No processo de projeto de circuitos, capacitores são usados para filtragem. Às vezes, capacitores eletrolíticos são usados e, às vezes, capacitores cerâmicos são usados. Às vezes, ambos são usados. Gostaria de perguntar: qual é o papel do uso de capacitores eletrolíticos? Qual é a função de usar capacitores de cerâmica comuns? Como calcular o tamanho de sua capacidade? Como escolher e determinar a tensão suportável de capacitores eletrolíticos? Em quais casos devem ser usados capacitores eletrolíticos, em quais casos devem ser usados capacitores cerâmicos e em quais casos devem ser usados ambos? Foi mencionado na versão antiga do e-book analógico que existe uma fórmula especial para calcular o tamanho do valor do capacitor, mas alguns CIs e afins possuem regulamentos de como igualar o capacitor em seu Datasheet, espero que possa ajudar você.
Capacitores eletrolíticos e capacitores cerâmicos são geralmente usados entre a fonte de alimentação do IC e o terra para desempenhar um papel de filtragem. Os capacitores de cerâmica são usados sozinhos para desacoplamento. Seu uso é geralmente explicado no CI. Relevante, tome 0.01uf para cerâmica.
Se eu quiser substituir um determinado capacitor por outro capacitor, devo satisfazer a capacidade e a tensão suportável? Às vezes, é difícil encontrar o melhor dos dois mundos. É possível desistir de um deles neste momento?
A faixa do capacitor do filtro é muito ampla, aqui está uma breve conversa sobre o capacitor de desvio de energia (desacoplamento).
A escolha do capacitor de filtro depende se você o usa na fonte de alimentação local ou na fonte de alimentação global. Para a fonte de alimentação local, é para desempenhar o papel de fonte de alimentação transitória. Por que adicionar capacitores para fornecer energia? É porque a demanda atual do dispositivo muda rapidamente com a demanda de condução (como o controlador DDR), e na discussão na faixa de alta frequência, os parâmetros de distribuição do circuito devem ser considerados. Devido à existência da indutância distribuída, a mudança drástica da corrente é evitada e a tensão no pino de alimentação do chip é reduzida - ou seja, o ruído é formado. Além disso, a fonte de alimentação de realimentação de corrente tem um tempo de reação - ou seja, ela não fará ajustes até que ocorra uma flutuação de tensão por um período de tempo (geralmente ms ou nível us). Para a mudança de demanda atual do nível ns, esse tipo de atraso também forma o ruído real. Portanto, o papel do capacitor é fornecer uma rota de baixa reatância indutiva (impedância) para atender às rápidas mudanças na demanda de corrente.
Com base na teoria acima, o cálculo da capacitância deve ser calculado de acordo com a energia que o capacitor pode fornecer para a mudança de corrente. Ao escolher o tipo de capacitor, você precisa considerar sua indutância parasita - ou seja, a indutância parasita deve ser menor que a indutância distribuída do caminho de energia.
A discussão de questões deve partir da essência. Em primeiro lugar, você provavelmente sabe que os capacitores são isoladores DC, enquanto os indutores são o oposto. Todos são baseados em princípios básicos. Neste momento, o capacitor tem as duas funções mais comuns. Uma delas é isolar DC entre os pólos. Algumas pessoas também o chamam de capacitor de acoplamento porque isola DC, mas precisa passar sinais AC. O caminho DC é limitado entre vários estágios, o que pode simplificar o cálculo muito complicado do ponto de operação, e o segundo é a filtragem. Basicamente esses dois. Como acoplamento, o valor do capacitor não é estritamente necessário, desde que sua impedância não seja muito grande, de modo que a atenuação do sinal seja muito grande.
Mas para este último, precisa ser considerado do ponto de vista do filtro. Por exemplo, a filtragem da fonte de alimentação na extremidade de entrada requer a filtragem de ruído de baixa frequência (como frequência de energia) e ruído de alta frequência, portanto, precisa ser usado ao mesmo tempo. Capacitores grandes e capacitores pequenos. Algumas pessoas dirão, com um capacitor grande, por que você precisa de um pequeno? Isso ocorre porque a grande capacitância, a grande indutância devido à placa grande e à extremidade do pino, não funciona para altas frequências. Pequenos capacitores são exatamente o oposto. O tamanho pode ser usado para determinar a capacitância. Quanto à tensão suportável, ela deve ser satisfeita o tempo todo, caso contrário, ela explodirá. Mesmo para capacitores não eletrolíticos, às vezes ele não explode e seu desempenho também é reduzido. É muito para falar, vamos falar sobre isso primeiro. Todas são funções de filtragem. O capacitor eletrolítico de alumínio tem uma capacidade relativamente grande e é usado principalmente para eliminar a interferência de baixa frequência. A capacidade é de cerca de 1mA de corrente correspondente a 2~3μf, se o requisito for muito alto, 1mA pode corresponder a 5~6μf. Capacitores apolares são usados para filtrar sinais de alta frequência. Na maioria das vezes é usado sozinho, é usado para retirar a raiz de lótus. Às vezes, pode ser usado em paralelo com capacitores eletrolíticos. As características de alta frequência dos capacitores de cerâmica são melhores, mas em uma certa frequência (cerca de 6MHz, não me lembro claramente), a capacidade diminui rapidamente.
O papel dos capacitores eletrolíticos e as precauções de uso
1. O papel dos capacitores eletrolíticos em circuitos
1. Efeito de filtragem. No circuito da fonte de alimentação, o circuito retificador transforma a CA em uma CC pulsante, e um capacitor eletrolítico de grande capacidade é conectado após o circuito retificador, e a tensão CC pulsante retificada torna-se uma tensão CC relativamente estável. Na prática, para evitar que a tensão da fonte de alimentação de cada parte do circuito mude devido a mudanças de carga, capacitores eletrolíticos de dezenas a centenas de microfarads são geralmente conectados à extremidade de saída da fonte de alimentação e à extremidade de entrada de energia do carregar. Como os capacitores eletrolíticos de grande capacidade geralmente têm uma certa indutância e não podem filtrar efetivamente os sinais de interferência de pulso e alta frequência, um capacitor com capacidade de 0.001--0.lpF é conectado em paralelo em ambas as extremidades para filtrar sinais de alta frequência. e interferência de pulso.
2. Efeito de acoplamento: No processo de transmissão e amplificação de sinais de baixa frequência, a fim de evitar que os pontos de operação estáticos dos circuitos dianteiro e traseiro se afetem, o acoplamento capacitivo é frequentemente usado. Para evitar perdas excessivas de componentes de baixa frequência no sinal, geralmente são utilizados capacitores eletrolíticos de maior capacidade.
Em segundo lugar, o método de julgamento do capacitor eletrolítico
Falhas comuns de capacitores eletrolíticos incluem redução de capacidade, desaparecimento de capacidade, curto-circuito e vazamento. A mudança na capacidade é causada pela secagem gradual do eletrólito dentro do capacitor eletrolítico durante o uso ou colocação, enquanto quebra e vazamento são geralmente adicionados. A tensão é muito alta ou a qualidade em si não é boa. Julgar a qualidade do capacitor da fonte de alimentação geralmente é medido pelo arquivo de resistência do multímetro. O método específico é: curto-circuitar os dois pinos do capacitor para descarregar e usar a ponta de prova preta do multímetro para conectar o eletrodo positivo do capacitor eletrolítico. A ponta de prova vermelha é conectada ao pólo negativo (para um multímetro analógico, a ponta de prova é intermodulada ao medir com um multímetro digital). Normalmente, a agulha de teste deve balançar na direção de pequena resistência e, em seguida, retornar gradualmente ao infinito. Quanto maior o balanço da agulha ou menor a velocidade de retorno, maior a capacidade do capacitor e vice-versa, menor a capacidade do capacitor. Se o ponteiro não mudar em algum lugar no meio, significa que o capacitor está vazando. Se o valor de indicação de resistência for pequeno ou zero, isso significa que o capacitor foi quebrado e em curto-circuito. Como a tensão da bateria usada pelo multímetro geralmente é muito baixa, é mais preciso medir o capacitor com baixa tensão suportável. Quando a tensão suportável do capacitor é alta, embora a medição seja normal, pode haver vazamento ou choque quando alta tensão é adicionada. fenômeno do desgaste.
3. Precauções para o uso de capacitores eletrolíticos
1. Como os capacitores eletrolíticos têm polaridades positiva e negativa, eles não podem ser conectados de cabeça para baixo quando usados em circuitos. No circuito da fonte de alimentação, o polo positivo do capacitor eletrolítico é conectado ao terminal de saída da fonte de alimentação quando a tensão positiva é produzida e o polo negativo é conectado ao terra; quando a tensão negativa é produzida, o pólo negativo é conectado ao terminal de saída e o pólo positivo é aterrado. Quando a polaridade do capacitor do filtro no circuito da fonte de alimentação é invertida, o efeito de filtragem do capacitor é bastante reduzido, por um lado, a tensão de saída da fonte de alimentação flutua e, por outro lado, o capacitor eletrolítico, que é equivalente a um resistor, aquece devido à fonte de alimentação reversa. Quando a tensão reversa excede um determinado valor, a resistência de vazamento reverso do capacitor se torna muito pequena, de modo que o capacitor estoura e danifica devido ao superaquecimento por um curto período de tempo após a inicialização.
2. A tensão aplicada a ambas as extremidades do capacitor eletrolítico não pode exceder sua tensão de trabalho permitida. Ao projetar o circuito real, uma certa margem deve ser reservada de acordo com a situação específica. Ao projetar o capacitor de filtro da fonte de alimentação regulada, se a tensão da fonte de alimentação CA for 220 ~ A tensão retificada do secundário do transformador pode atingir 22V. Neste momento, o capacitor eletrolítico com uma tensão suportável de 25V pode geralmente atender aos requisitos. No entanto, se a tensão da fonte de alimentação CA flutuar muito e puder subir para mais de 250 V, é melhor escolher um capacitor eletrolítico com uma tensão suportável de mais de 30 V.
3. Os capacitores eletrolíticos não devem estar próximos a elementos de aquecimento de alta potência no circuito para evitar que o eletrólito seque rapidamente devido ao aquecimento.
4. Para a filtragem de sinais com polaridade positiva e negativa, dois capacitores eletrolíticos podem ser conectados em série com a mesma polaridade de um capacitor apolar.
Como usar um multímetro para medir capacitância?
Use o multímetro de ponteiro para medir a capacitância. Veja a figura anexa: O multímetro tipo ponteiro pode ser usado para detectar a capacitância. A base é que a barreira elétrica do multímetro é equivalente a uma fonte de alimentação CC com resistência interna e a capacitância pode ser carregada. Com o passar do tempo, a tensão no capacitor aumenta gradualmente. A corrente de carga diminui gradualmente até chegar a zero. Passos
1. Escolha a marcha apropriada para o bloco elétrico. Geralmente, se a capacidade estiver abaixo de 0.01uF, escolha a marcha x10k; sobre 1-10uF, escolha equipamento X1k; acima de 47uF, escolha engrenagem x100 ou engrenagem x10.
2. Para cada teste, curto-circuite o capacitor com um fio e, em seguida, execute o próximo teste após a descarga.
3. Os capacitores eletrolíticos têm polaridade e o eletrodo positivo tem um potencial maior do que o eletrodo negativo durante o uso. Como a ponta de prova preta está conectada ao eletrodo positivo da bateria do relógio, a ponta de prova preta é conectada ao eletrodo positivo do capacitor eletrolítico e a ponta de prova vermelha é conectada ao eletrodo negativo do capacitor. Um bom desempenho de capacitância é que o ponteiro desvia - para baixo durante a detecção e, em seguida, retorna gradualmente à posição de zero mecânico (ou seja, a resistência é infinita).
A deflexão do ponteiro está relacionada à capacidade elétrica e à barreira elétrica, e quanto maior a capacidade, maior a deflexão. Na prática, preste atenção às regras e acumule dados. O método de ajuste do zero mecânico da cabeça do medidor é usar uma chave de fenda plana para alinhar o entalhe de ajuste zero mecânico na cabeça do medidor quando a caneta do medidor não estiver em curto nem para medir qualquer dispositivo e gire para a esquerda e para a direita para fazer o medidor ponteiro aponta para zero. O desempenho do capacitor que perdeu sua capacidade é que o ponteiro de detecção não é desviado e não precisa ser descarregado. O desempenho do capacitor que perde parte da capacidade é que, em comparação com o capacitor padrão, a deflexão do ponteiro não está no lugar. Pode ser julgado por experiência ou por referência ao capacitor padrão de mesma capacidade e de acordo com a amplitude máxima da oscilação do ponteiro.
O capacitor de referência não precisa ter o mesmo valor de tensão suportável, desde que a capacidade seja a mesma. Por exemplo, para estimar um capacitor de 100uF/250V, um capacitor de 100uF/25V pode ser usado como referência primeiro, desde que a amplitude máxima do balanço do ponteiro seja a mesma, pode-se concluir que a capacidade é a mesma. O desempenho da capacitância de fuga é que o ponteiro não pode retornar à posição zero mecânica (ou seja, a resistência é infinita). Deve-se notar que há vazamento de capacitores eletrolíticos maiores ou menores, o vazamento de baixa tensão suportável é grande e o vazamento de alta tensão suportável é pequeno; use x10k para medir o vazamento e use o bloco abaixo de xlk para medir o vazamento para determinar se o capacitor está vazando.
Para capacitores acima de 1000uF, você pode usar o bloco Rxl0 para carregá-lo rapidamente primeiro e estimar inicialmente a capacidade do capacitor e, em seguida, mudar para o bloco Rxlk para continuar a medição por um tempo. Neste momento, o ponteiro não deve retornar, mas deve parar no infinito ou muito próximo dele, caso contrário, pode haver vazamento. Para alguns capacitores abaixo de dezenas de microfarads, depois que o bloco Rxlk estiver totalmente carregado, use o bloco Rx10k para continuar a medição, e a agulha deve parar no infinito e não retornar. Com exceção dos capacitores eletrolíticos, a tensão suportável de cerâmica, poliéster, papel metalizado e capacitores monolíticos é maior que 40V. Teste com um multímetro, não importa qual bloco, um bom capacitor não deve vazar. Para medir capacitores de pequena capacidade com um multímetro, o efeito de amplificação de triodos NPN de silício de baixa potência pode ser usado, e o método é mostrado na Figura 1(f). Use o resistor Rxlk para bloquear, a ponta de prova preta está conectada ao coletor, a ponta de prova vermelha está conectada ao emissor, toque o pequeno capacitor no coletor e o ponteiro deve ser desviado. O princípio é que quando o capacitor é carregado, a corrente de carga injeta a corrente de base na base, e essa corrente é amplificada pelo triodo, e a deflexão do ponteiro é mais óbvia.
