Cómo funcionan los condensadores cerámicos y los condensadores electrolíticos
En el proceso de diseño de circuitos, los condensadores se utilizan para filtrar. A veces se utilizan condensadores electrolíticos y, a veces, condensadores cerámicos. A veces se utilizan ambos. Me gustaría preguntar: ¿cuál es el papel de usar condensadores electrolíticos? ¿Cuál es la función de usar condensadores cerámicos ordinarios? ¿Cómo calcular el tamaño de su capacidad? ¿Cómo elegir y determinar la tensión soportada de los condensadores electrolíticos? ¿En qué casos se deben usar capacitores electrolíticos, en qué casos se deben usar capacitores cerámicos y en qué casos se deben usar ambos? En la versión anterior del libro electrónico analógico se mencionó que existe una fórmula especial para calcular el tamaño del valor del capacitor, pero algunos circuitos integrados y similares tienen regulaciones sobre cómo hacer coincidir el capacitor en su hoja de datos, espero que pueda ayudarte.
Los condensadores electrolíticos y los condensadores cerámicos se utilizan generalmente entre la fuente de alimentación del circuito integrado y la tierra para desempeñar una función de filtrado. Los condensadores cerámicos se utilizan solos para el desacoplamiento. Su uso se explica generalmente en el IC. Relevante, tome 0.01uf para cerámica.
Si quiero reemplazar un capacitor determinado con otro capacitor, ¿tengo que satisfacer tanto la capacidad como el voltaje soportado? A veces, es difícil encontrar lo mejor de ambos mundos. ¿Es posible renunciar a uno de ellos en este momento?
El rango de condensadores de filtro es demasiado amplio, aquí hay una breve charla sobre el condensador de derivación de potencia (desacoplamiento).
La elección del capacitor de filtro depende de si lo usa en la fuente de alimentación local o en la fuente de alimentación global. Para la fuente de alimentación local, debe desempeñar el papel de fuente de alimentación transitoria. ¿Por qué agregar capacitores para suministrar energía? Es porque la demanda actual del dispositivo cambia rápidamente con la demanda de conducción (como el controlador DDR), y en la discusión en el rango de alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución del circuito. Debido a la existencia de la inductancia distribuida, se evita el cambio drástico de la corriente y se reduce el voltaje en el pin de la fuente de alimentación del chip, es decir, se forma el ruido. Además, la fuente de alimentación de retroalimentación de corriente tiene un tiempo de reacción, es decir, no realizará ajustes hasta que ocurra la fluctuación de voltaje durante un período de tiempo (generalmente nivel ms o us). Para el cambio de demanda actual del nivel ns, este tipo de retraso también forma el ruido real. Por lo tanto, la función del condensador es proporcionar una ruta de baja reactancia inductiva (impedancia) para satisfacer los rápidos cambios en la demanda de corriente.
Según la teoría anterior, el cálculo de la capacitancia debe calcularse de acuerdo con la energía que el capacitor puede proporcionar para el cambio de corriente. Al elegir el tipo de capacitor, debe considerar su inductancia parásita, es decir, la inductancia parásita debe ser menor que la inductancia distribuida de la ruta de alimentación.
Discutir temas debe partir de la esencia. En primer lugar, probablemente sepa que los condensadores son aislamiento de CC, mientras que los inductores son lo contrario. Todos se basan en principios básicos. En este momento, el condensador tiene las dos funciones más comunes. Una es aislar DC entre polos. Algunas personas también lo llaman condensador de acoplamiento porque aísla la CC, pero necesita pasar señales de CA. La ruta de CC está limitada entre varias etapas, lo que puede simplificar el cálculo muy complicado del punto de operación, y la segunda es el filtrado. Básicamente estos dos. Como acoplamiento, el valor del condensador no es estrictamente necesario, siempre que su impedancia no sea demasiado grande, de modo que la atenuación de la señal sea demasiado grande.
Pero para esto último, debe considerarse desde el punto de vista del filtro. Por ejemplo, el filtrado de la fuente de alimentación en el extremo de entrada requiere filtrar el ruido de baja frecuencia (como la frecuencia de alimentación) y el ruido de alta frecuencia, por lo que debe usarse al mismo tiempo. Condensadores grandes y condensadores pequeños. Algunas personas dirán, con un condensador grande, ¿por qué necesitas uno pequeño? Esto se debe a que la gran capacitancia, la gran inductancia debida a la placa grande y al extremo del pin, no funciona para frecuencias altas. Los condensadores pequeños son todo lo contrario. El tamaño se puede utilizar para determinar la capacitancia. En cuanto a la tensión soportada, debe cumplirse en todo momento, de lo contrario, explotará. Incluso para los condensadores no electrolíticos, a veces no explota y su rendimiento también se reduce. Es mucho de lo que hablar, hablemos primero. Todas son funciones de filtrado. El condensador electrolítico de aluminio tiene una capacidad relativamente grande y se utiliza principalmente para eliminar interferencias de baja frecuencia. La capacidad es de aproximadamente 1 mA de corriente correspondiente a 2 ~ 3 μf, si el requisito es demasiado alto, 1 mA puede corresponder a 5 ~ 6 μf. Los condensadores no polares se utilizan para filtrar señales de alta frecuencia. La mayoría de las veces se usa solo, se usa para eliminar la raíz de loto. A veces se puede utilizar en paralelo con condensadores electrolíticos. Las características de alta frecuencia de los capacitores cerámicos son mejores, pero a cierta frecuencia (alrededor de 6MHz, no recuerdo claramente), la capacidad disminuye rápidamente.
El papel de los condensadores electrolíticos y las precauciones de uso.
1. El papel de los condensadores electrolíticos en los circuitos.
1. Efecto de filtrado. En el circuito de suministro de energía, el circuito rectificador convierte la CA en CC pulsante, y un condensador electrolítico de gran capacidad se conecta después del circuito rectificador, y el voltaje CC pulsante rectificado se convierte en un voltaje CC relativamente estable. En la práctica, para evitar que el voltaje de la fuente de alimentación de cada parte del circuito cambie debido a cambios de carga, los condensadores electrolíticos de decenas a cientos de microfaradios generalmente se conectan al extremo de salida de la fuente de alimentación y al extremo de entrada de energía del carga. Dado que los capacitores electrolíticos de gran capacidad generalmente tienen cierta inductancia y no pueden filtrar de manera efectiva las señales de interferencia de pulso y de alta frecuencia, se conecta un capacitor con una capacidad de 0.001--0.lpF en paralelo en ambos extremos para filtrar las señales de alta frecuencia. e interferencia de pulsos.
2. Efecto de acoplamiento: en el proceso de transmisión y amplificación de señales de baja frecuencia, para evitar que los puntos de funcionamiento estáticos de los circuitos delantero y trasero se afecten entre sí, a menudo se utiliza el acoplamiento capacitivo. Para evitar una pérdida excesiva de componentes de baja frecuencia en la señal, generalmente se utilizan condensadores electrolíticos de mayor capacidad.
En segundo lugar, el método de juicio del condensador electrolítico.
Las fallas comunes de los condensadores electrolíticos incluyen reducción de capacidad, desaparición de capacidad, cortocircuito y fugas. El cambio en la capacidad es causado por el secado gradual del electrolito dentro del capacitor electrolítico durante el uso o la colocación, mientras que generalmente se agregan rupturas y fugas. El voltaje es demasiado alto o la calidad en sí no es buena. Juzgar la calidad del condensador de la fuente de alimentación generalmente se mide por el archivo de resistencia del multímetro. El método específico es: cortocircuite los dos pines del capacitor para descargar y use el cable de prueba negro del multímetro para conectar el electrodo positivo del capacitor electrolítico. La punta de prueba roja está conectada al polo negativo (para un multímetro analógico, la punta de prueba está intermodulada cuando se mide con un multímetro digital). Normalmente, la aguja de prueba debe oscilar en la dirección de una pequeña resistencia y luego volver gradualmente al infinito. Cuanto mayor sea la oscilación de la aguja o más lenta la velocidad de retorno, mayor será la capacidad del condensador y viceversa, menor será la capacidad del condensador. Si el puntero no cambia en algún lugar en el medio, significa que el capacitor tiene una fuga. Si el valor de indicación de resistencia es pequeño o cero, significa que el capacitor se ha averiado y cortocircuitado. Debido a que el voltaje de la batería que usa el multímetro es generalmente muy bajo, es más preciso medir el capacitor con voltaje soportado bajo. Cuando el voltaje soportado del capacitor es alto, aunque la medición es normal, puede haber fugas o golpes cuando se agrega alto voltaje. fenómeno de desgaste.
3. Precauciones para el uso de condensadores electrolíticos
1. Dado que los capacitores electrolíticos tienen polaridades positivas y negativas, no se pueden conectar al revés cuando se usan en circuitos. En el circuito de la fuente de alimentación, el polo positivo del condensador electrolítico está conectado al terminal de salida de la fuente de alimentación cuando se emite el voltaje positivo, y el polo negativo está conectado a tierra; cuando se emite el voltaje negativo, el polo negativo está conectado a la terminal de salida y el polo positivo está conectado a tierra. Cuando se invierte la polaridad del condensador de filtro en el circuito de la fuente de alimentación, el efecto de filtrado del condensador se reduce considerablemente, por un lado, la tensión de salida de la fuente de alimentación fluctúa y, por otro lado, el condensador electrolítico, que es equivalente a una resistencia, se calienta debido a la fuente de alimentación inversa. Cuando el voltaje inverso excede un cierto valor, la resistencia de fuga inversa del capacitor será muy pequeña, por lo que el capacitor estallará y se dañará debido al sobrecalentamiento por un corto tiempo después del encendido.
2. El voltaje aplicado a ambos extremos del capacitor electrolítico no puede exceder su voltaje de trabajo permitido. Al diseñar el circuito real, se debe reservar un cierto margen de acuerdo con la situación específica. Al diseñar el condensador de filtro de la fuente de alimentación regulada, si el voltaje de la fuente de alimentación de CA es de 220~, el voltaje rectificado del secundario del transformador puede llegar a 22V. En este momento, el capacitor electrolítico con un voltaje de resistencia de 25 V generalmente puede cumplir con los requisitos. Sin embargo, si el voltaje de la fuente de alimentación de CA fluctúa mucho y puede aumentar a más de 250 V, es mejor elegir un condensador electrolítico con un voltaje de resistencia de más de 30 V.
3. Los condensadores electrolíticos no deben estar cerca de elementos de calefacción de alta potencia en el circuito para evitar que el electrolito se seque rápidamente debido al calentamiento.
4. Para el filtrado de señales con polaridad positiva y negativa, se pueden conectar en serie dos condensadores electrolíticos con la misma polaridad que un condensador no polar.
¿Cómo usar un multímetro para medir capacitancia?
Use el multímetro de puntero para medir la capacitancia. Vea la imagen adjunta: El multímetro tipo puntero se puede utilizar para detectar la capacitancia. La base es que la barrera eléctrica del multímetro es equivalente a una fuente de alimentación de CC con resistencia interna, y la capacitancia se puede cargar. A medida que pasa el tiempo, el voltaje a través del capacitor aumenta gradualmente. La corriente de carga disminuye gradualmente hasta llegar a cero. Pasos
1. Elija la marcha adecuada para el bloque eléctrico. Generalmente, si la capacidad está por debajo de 0.01uF, elija equipo x10k; sobre 1-10uF, elija equipo X1k; por encima de 47uF, elija equipo x100 o equipo x10.
2. Para cada prueba, cortocircuite el capacitor con un cable y luego realice la siguiente prueba después de la descarga.
3. Los capacitores electrolíticos tienen polaridad y el electrodo positivo tiene un potencial más alto que el electrodo negativo durante el uso. Dado que el cable de prueba negro está conectado al electrodo positivo de la batería en el reloj, el cable de prueba negro está conectado al electrodo positivo del capacitor electrolítico y el cable de prueba rojo está conectado al electrodo negativo del capacitor. Un buen rendimiento de capacitancia es que el puntero se desvía hacia abajo durante la detección y luego regresa gradualmente a la posición cero mecánica (es decir, la resistencia es infinita).
La desviación del puntero está relacionada con la capacidad eléctrica y la barrera eléctrica, y cuanto mayor sea la capacidad, mayor será la desviación. En la práctica, preste atención a las reglas y acumule datos. El método de ajuste del cero mecánico de la cabeza del medidor es usar un destornillador plano para alinear la muesca de ajuste del cero mecánico en la cabeza del medidor cuando la pluma del medidor no está en cortocircuito ni para medir ningún dispositivo, y girar hacia la izquierda y hacia la derecha para hacer que el medidor puntero apunta a cero. El rendimiento del capacitor que ha perdido su capacidad es que el puntero de detección no se desvía y no necesita descargarse. El rendimiento del condensador que pierde parte de la capacidad es que, en comparación con el condensador estándar, la desviación del puntero no está en su lugar. Puede juzgarse por experiencia o por referencia al capacitor estándar de la misma capacidad y de acuerdo con la amplitud máxima de la oscilación del puntero.
El condensador de referencia no tiene por qué tener el mismo valor de tensión soportada, siempre que la capacidad sea la misma. Por ejemplo, para estimar un capacitor de 100uF/250V, se puede usar primero como referencia un capacitor de 100uF/25V, siempre que la amplitud máxima de la oscilación del puntero sea la misma, se puede concluir que la capacidad es la misma. El rendimiento de la capacitancia de fuga es que el puntero no puede volver a la posición cero mecánica (es decir, la resistencia es infinita). Cabe señalar que hay fugas de condensadores electrolíticos más grandes o más pequeños, la fuga de bajo voltaje soportado es grande y la fuga de alto voltaje soportado es pequeña; use x10k para medir la fuga y use el bloque debajo de xlk para medir la fuga y determinar si el capacitor tiene fuga.
Para capacitores por encima de 1000uF, puede usar el bloque Rxl0 para cargarlo rápidamente primero, e inicialmente estimar la capacidad del capacitor, y luego cambiar al bloque Rxlk para continuar con la medición por un tiempo. En este momento, el puntero no debe regresar, sino que debe detenerse en o muy cerca del infinito, de lo contrario, puede haber una fuga. Para algunos capacitores por debajo de decenas de microfaradios, después de que el bloque Rxlk esté completamente cargado, use el bloque Rx10k para continuar con la medición, y la aguja debe detenerse en el infinito y no regresar. A excepción de los condensadores electrolíticos, la tensión soportada de los condensadores cerámicos, de poliéster, de papel metalizado y monolíticos es superior a 40 V. Pruebe con un multímetro, no importa qué bloque, un buen capacitor no debería tener fugas. Para medir capacitores de pequeña capacidad con un multímetro, se puede usar el efecto de amplificación de los triodos NPN de silicio de baja potencia, y el método se muestra en la Figura 1(f). Use la resistencia Rxlk para bloquear, el cable de prueba negro está conectado al colector, el cable de prueba rojo está conectado al emisor, toque el capacitor pequeño al colector y el puntero debe desviarse. El principio es que cuando el capacitor está cargado, la corriente de carga inyecta la corriente base en la base, y esta corriente es amplificada por el triodo, y la desviación del puntero es más obvia.
