Google ที่รวดเร็วและสิ่งที่ฉันพบก็คือคนที่พูดถึงฟิสิกส์และเคมีของตัวเก็บประจุ แต่ไม่ใช่ว่ามันจะมีผลต่อการเลือกใช้งานอย่างไร

หลีกเลี่ยงการพูดคุยเกี่ยวกับความแตกต่างในการแต่งหน้าและความจุขนาดใหญ่ที่พบในแคปอิเล็กโทรติคความคิดหลักที่ทำให้ตัวเก็บประจุชนิดใดที่จะใช้สำหรับแอปพลิเคชัน

ตัวอย่างเช่นเหตุใดฉันจึงเห็นว่าแนะนำให้ใช้ตัวกรองเซรามิคสำหรับการแยกพลังงานต่อไมโครโปรเซสเซอร์และตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่าต่อบอร์ด ทำไมไม่ใช้อิเล็กโทรไลต์ทั่ว?

1. ตัวเก็บประจุ

มีความเข้าใจผิดมากมายเกี่ยวกับตัวเก็บประจุดังนั้นฉันต้องการชี้แจงสั้น ๆ ว่าความจุคืออะไรและตัวเก็บประจุทำอะไร

ความจุวัดปริมาณพลังงานที่จะถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นระหว่างจุดสองจุดที่แตกต่างกันสำหรับความต่างศักย์ที่กำหนด นี่คือเหตุผลที่ความจุมักเรียกว่า 'คู่' ของการเหนี่ยวนำ การเหนี่ยวนำคือพลังงานที่กระแสไฟฟ้าที่กำหนดจะเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กและความจุจะเท่ากัน แต่สำหรับพลังงานที่เก็บไว้ในสนามไฟฟ้า

ตัวเก็บประจุไม่เก็บประจุไฟฟ้าซึ่งเป็นความเข้าใจผิดครั้งใหญ่ครั้งแรก พวกเขาเก็บพลังงาน สำหรับผู้ให้บริการชาร์จทุกรายที่คุณบังคับให้ใส่จานเดียว ค่าใช้จ่ายสุทธิยังคงเหมือนเดิม (ละเลยค่าประจุ 'คงที่' ที่ไม่สมดุลเท่าที่เป็นไปได้ซึ่งอาจเกิดขึ้นบนแผ่นเปลือกนอกที่สัมผัสแบบอสมมาตร)

ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานในอิเล็กทริกไม่ใช่ในแผ่นนำไฟฟ้า มีเพียงสองสิ่งเท่านั้นที่กำหนดประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุ: ขนาดทางกายภาพของมัน (พื้นที่แผ่นและระยะห่างแยกพวกมัน) และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของฉนวนระหว่างแผ่น พื้นที่มากขึ้นหมายถึงสนามที่ใหญ่กว่าเพลตที่ใกล้กว่าหมายถึงสนามที่แข็งแรงกว่า (เนื่องจากวัดความแรงของสนามเป็นโวลต์ต่อเมตรดังนั้นความแตกต่างของศักยภาพที่เท่ากันในระยะทางที่เล็กกว่าทำให้สนามไฟฟ้าแข็งแกร่งขึ้น)

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกคือความเข้มของสนามที่จะเกิดขึ้นในตัวกลางเฉพาะ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก 'พื้นฐาน' คือ , ที่มีค่าปกติเท่ากับ 1 นี่คือค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบหรือความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากกาลอวกาศ สสารมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งนี้และสามารถรองรับการสร้างสนามที่แข็งแกร่งมากขึ้น วัสดุที่ดีที่สุดคือวัสดุที่มีขั้วไฟฟ้าจำนวนมากซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในวัสดุ $\varepsilon$

พื้นที่แผ่นอิเล็กทริกและการแยกแผ่น นั่นคือทั้งหมดที่มีให้กับตัวเก็บประจุ เหตุใดพวกเขาจึงมีความซับซ้อนและหลากหลาย

พวกเขาไม่ได้ ยกเว้นตัวที่มีความจุมากกว่าพัน pF หากคุณต้องการปริมาณความจุที่น่าหัวเราะอย่างที่เรารับส่วนใหญ่ในวันนี้จำนวนเช่นในล้าน picofarads (microfarads) และแม้กระทั่งลำดับความสำคัญเกินกว่าเราอยู่ในความเมตตาของฟิสิกส์

เช่นเดียวกับวิศวกรที่ดีคนหนึ่งเมื่อเผชิญกับข้อ จำกัด ที่กำหนดโดยกฎแห่งธรรมชาติเราก็โกงและหลีกเลี่ยงข้อ จำกัด เหล่านั้นอยู่ดี ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าและความจุสูง (0.1µF ถึง 100µF +) ตัวเก็บประจุเซรามิกเป็นเทคนิคสกปรกที่เราใช้

2. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

อลูมิเนียม

ความแตกต่างแรกและสำคัญที่สุด (ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อตาม) คือตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าใช้อิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่เป็นแผ่นที่สอง การเป็นของเหลวหมายความว่ามันสามารถขึ้นกับอิเล็กทริกได้โดยตรงแม้แต่ในรูปที่ไม่สม่ำเสมอ ในตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคสิ่งนี้ทำให้เราสามารถใช้ประโยชน์จากการออกซิเดชั่นพื้นผิวของอลูมิเนียม (วัสดุแข็งบางครั้งจงใจมีรูพรุนและสีย้อมที่ชุบสำหรับสีบนอลูมิเนียม อย่างไรก็ตามหากไม่มี 'อิเล็กโตรไลติก' ด้วย 'ความไม่เรียบของพื้นผิวจะป้องกันไม่ให้แผ่นโลหะที่แข็งตัวเข้ามาใกล้พอที่จะได้ประโยชน์จากการใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ในตอนแรก

ยิ่งไปกว่านั้นหากใช้ของเหลวพื้นผิวของอลูมิเนียมฟอยด์สามารถหยาบกร้านทำให้พื้นที่ผิวมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างมาก จากนั้นมันจะถูกชุบจนกระทั่งชั้นอลูมิเนียมออกไซด์ที่หนาพอจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของมัน พื้นผิวที่ขรุขระซึ่งทั้งหมดจะอยู่ติดกับ 'จาน' อื่น ๆ - อิเล็กโทรไลต์ของเหลวของเรา

มีปัญหาอย่างไร สิ่งที่คุ้นเคยมากที่สุดคือขั้วไฟฟ้า การชุบอลูมิเนียมถ้าคุณไม่สามารถบอกได้ด้วยความคล้ายคลึงกับคำว่าขั้วบวกเป็นกระบวนการขึ้นอยู่กับขั้ว ตัวเก็บประจุจะต้องถูกใช้ในขั้วที่ทำให้เกิดอะลูมิเนียม ขั้วตรงข้ามจะทำให้อิเล็กโทรไลต์ทำลายออกไซด์ของผิวซึ่งทำให้คุณมีตัวเก็บประจุแบบ shorted อิเล็กโตรไลต์บางตัวจะกินชั้นนี้อย่างช้าๆดังนั้นตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมจำนวนมากจึงมีอายุการเก็บรักษา พวกเขาถูกออกแบบมาให้ใช้และการใช้ที่มีประโยชน์ผลข้างเคียงของการบำรุงรักษาและแม้กระทั่งการคืนค่าออกไซด์ของพื้นผิว อย่างไรก็ตามด้วยการเลิกใช้ที่นานพอสมควรออกไซด์สามารถถูกทำลายได้อย่างสมบูรณ์ หากคุณต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบเก่าที่มีสภาพไม่แน่ใจจะดีที่สุดที่จะ "ปฏิรูป" โดยใช้กระแสไฟฟ้าที่ต่ำมาก (หลายร้อย µA ถึง mA) จากแหล่งจ่ายกระแสคงที่และให้แรงดันเพิ่มขึ้นอย่างช้า ๆ จนกว่าจะถึง แรงดันไฟฟ้า

อีกปัญหาคืออิเล็กโทรไลต์มีคุณสมบัติทางเคมีอิออนิกละลายในตัวทำละลาย อลูมิเนียมที่ไม่ใช่พอลิเมอร์ใช้น้ำ (เพิ่มส่วนผสม 'ซีเคร็ทซอส' ลงไป) น้ำจะทำอย่างไรเมื่อกระแสน้ำไหลผ่าน อิเล็กโทรไลต์! เยี่ยมมากถ้าคุณต้องการออกซิเจนและก๊าซไฮโดรเจนน่ากลัวถ้าคุณไม่ต้องการ ในแบตเตอรี่การควบคุมการชาร์จซ้ำสามารถดูดซับก๊าซนี้ได้ แต่ตัวเก็บประจุไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่ถูกย้อนกลับ พวกเขากำลังใช้อิเล็กโทรไลต์เป็นสิ่งที่นำไฟฟ้าได้ ดังนั้นไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นพวกเขาสร้างก๊าซไฮโดรเจนจำนวนหนึ่งนาที (ออกซิเจนถูกใช้เพื่อสร้างชั้นอลูมิเนียมออกไซด์) และในขณะที่มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นพวกมันจึงแห้ง

อายุการใช้งานมาตรฐานที่อุณหภูมิสูงสุด 2,000 ชั่วโมง นั่นไม่นานมาก ประมาณ 83 วัน นี่เป็นเพราะอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้น้ำระเหยเร็วขึ้น หากคุณต้องการบางสิ่งบางอย่างที่จะมีอายุยืนยาวมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้พวกเขาเย็นสบายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และได้รับแบบจำลองความอดทนสูงสุด (ฉันเคยเห็นคนที่สูงถึง 15,000 ชั่วโมง) เมื่ออิเล็กโทรไลต์แห้งมันจะมีความนำไฟฟ้าน้อยซึ่งจะเพิ่ม ESR ซึ่งจะเพิ่มความร้อนซึ่งจะช่วยแก้ปัญหา

แทนทาลัม

ตัวเก็บประจุแบบแทนทาลัมเป็นตัวเก็บประจุชนิดอื่น พวกเขาใช้แมงกานีสไดออกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ซึ่งเป็นของแข็งในรูปแบบสำเร็จรูป ในระหว่างการผลิตแมงกานีสไดออกไซด์จะถูกละลายในกรดจากนั้นนำไปวางไว้บนผิวของผงแทนทาลัมซึ่งจะถูกเผาด้วยไฟฟ้า (คล้ายกับการชุบด้วยไฟฟ้า) รายละเอียดที่แน่นอนของส่วน 'เวท' ที่พวกมันสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างผงแทนทาลัมชิ้นเล็ก ๆ กับอิเล็กทริกไม่เป็นที่รู้จักสำหรับฉัน (การแก้ไขหรือแสดงความคิดเห็นได้รับการชื่นชม!) แต่พอพูดได้แล้ว แทนทาลัมเนื่องจากสารเคมีที่อนุญาตให้เราผลิตได้ง่ายจากผง (พื้นที่ผิวสูง)

สิ่งนี้ทำให้พวกเขามีประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่ยอดเยี่ยม แต่ด้วยค่าใช้จ่าย: แทนทาลัมและแมงกานีสไดออกไซด์ฟรีสามารถเกิดปฏิกิริยาคล้ายกับเทอร์iteซึ่งเป็นอลูมิเนียมและเหล็กออกไซด์ เพียงปฏิกิริยาแทนทาลัมมีมากอุณหภูมิยืนยันการใช้งานลดลง - อุณหภูมิที่ง่ายดายและรวดเร็วประสบความสำเร็จในขั้วตรงข้ามหรือเหตุการณ์ไฟแรงดันสูงควรเจาะหลุมผ่านอิเล็กทริก (แทนทาลัม pentoxide มากเช่นอลูมิเนียมออกไซด์) และสร้างสั้น นี่คือเหตุผลที่คุณเห็นตัวเก็บประจุแทนทาลัมแรงดันและกระแสมีค่ามากกว่า 50% สำหรับผู้ที่ไม่รู้เรื่องของเทอร์มีต (ซึ่งร้อนกว่ามาก แต่ก็ไม่แตกต่างจากปฏิกิริยาแทนทาลัมและ MnO ₂ ) มีไฟและความร้อนมากมาย มันถูกใช้เพื่อเชื่อมรางรถไฟเข้าด้วยกันและทำงานนี้ในไม่กี่วินาที

นอกจากนี้ยังมีโพลีเมอร์อิเล็กโตรไลติคคาปาซิเตอร์ซึ่งใช้โพลีเมอร์นำไฟฟ้าที่อยู่ในรูปโมโนเมอร์เป็นของเหลว แต่เมื่อสัมผัสกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมจะเกิดการรวมตัวเป็นวัสดุแข็ง นี่เป็นเหมือนกาวซุปเปอร์ซึ่งเป็นน้ำยาโมโนเมอร์ที่ทำปฏิกิริยากับโพลีเมอร์แข็งเมื่อสัมผัสกับความชื้น (ทั้งใน / บนพื้นผิวที่ใช้หรือจากอากาศ) ด้วยวิธีนี้ตัวเก็บประจุโพลีเมอร์อาจเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซึ่งส่งผลให้ ESR ลดลงอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและความทนทานที่ดีขึ้นโดยทั่วไป พวกเขายังมีตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อยในพอลิเมอร์เมทริกซ์และจำเป็นต้องมีตัวนำไฟฟ้า ดังนั้นพวกเขายังแห้ง ไม่มีอาหารกลางวันฟรีเศร้า

ทีนี้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่แท้จริงของตัวเก็บประจุชนิดนี้คืออะไร? เราพูดถึงขั้วแล้ว แต่อีกอันคือ ESR และ ESL ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเนื่องจากถูกสร้างเป็นแผ่นบาดแผลที่ยาวมากในขดลวดมี ESL ค่อนข้างสูง (การเหนี่ยวนำอนุกรมเทียบเท่า) ในความเป็นจริงสูงมากว่ามันไม่มีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์ในฐานะตัวเก็บประจุสูงกว่า 100kHz หรือ 150kHz สำหรับโพลีเมอร์ เหนือความถี่นี้พวกเขาเป็นเพียงตัวต้านทานที่บล็อก DC พวกเขาจะไม่ทำอะไรที่จะกระเพื่อมแรงดันไฟฟ้าของคุณและแทนจะทำให้กระเพื่อมจะเท่ากับระลอกปัจจุบันคูณด้วยตัวเก็บประจุของ ESR ซึ่งมักจะสามารถทำให้ระลอกยิ่งเลวร้ายลง แน่นอนว่านี่หมายถึงสัญญาณรบกวนหรือขัดขวางใด ๆ ที่มีความถี่สูงจะยิงผ่านตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

Tantalums นั้นค่อนข้างไม่ดีนัก แต่พวกเขาก็ยังสูญเสียประสิทธิภาพด้วยความถี่ปานกลาง (คนที่ดีที่สุดและเล็กที่สุดเกือบจะสามารถเข้าถึง 1MHz ได้ส่วนใหญ่จะสูญเสียคุณสมบัติ capacitive ประมาณ 300-600kHz)

โดยรวมแล้วตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดเก็บพลังงานเป็นตันในพื้นที่ขนาดเล็ก แต่มีประโยชน์จริงๆสำหรับการจัดการกับเสียงรบกวนหรือระลอกคลื่นต่ำกว่า 100kHz หากไม่ใช่เพราะความอ่อนแอที่สำคัญนั่นจะมีเหตุผลเล็กน้อยที่จะใช้สิ่งอื่น

3. ตัวเก็บประจุเซรามิก

ตัวเก็บประจุเซรามิกใช้เซรามิกเป็นอิเล็กทริกโดยมีการเคลือบโลหะทั้งสองด้านเป็นแผ่น ฉันจะไม่เข้าประเภท Class 1 (ความจุต่ำ) แต่เป็นคลาส II เท่านั้น

ตัวเก็บประจุ Class II โกงโดยใช้เอฟเฟกต์ ferroelectric นี่เป็นสิ่งที่คล้ายกับเฟอร์ริติกมากเช่นเดียวกับสนามไฟฟ้าแทน วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกมีไดโพลไฟฟ้าเป็นจำนวนมากที่สามารถมุ่งเน้นไปที่การปรากฏตัวของสนามไฟฟ้าภายนอก ดังนั้นการประยุกต์ใช้สนามไฟฟ้าจะดึงไดโพลเข้าสู่การจัดเรียงซึ่งต้องการพลังงานและทำให้พลังงานจำนวนมหาศาลถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าในท้ายที่สุด โปรดจำไว้ว่าสูญญากาศเป็นพื้นฐานของ 1? เซรามิก ferroelectric ที่ใช้ใน MLCC ที่ทันสมัยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกในลำดับที่ 7,000

น่าเสียดายเช่นเดียวกับวัสดุ ferromagnetic เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและแข็งแกร่งนั้นจะเป็นวัสดุ (หรือขั้วในกรณีของเรา) ซึ่งเป็นวัสดุมันเริ่มต้นจากไดโพลที่มีขั้วมากขึ้น มันอิ่มตัว ในที่สุดนี้แปลเป็นคุณสมบัติที่น่ารังเกียจของตัวเก็บประจุเซรามิกประเภท X5R / X7R / etc: ความจุลดลงด้วยแรงดันไบอัส แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในอาคารผู้โดยสารของพวกเขาที่ต่ำกว่าความจุที่มีประสิทธิภาพของพวกเขา ปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ยังคงเพิ่มขึ้นตลอดเวลาด้วยแรงดันไฟฟ้า แต่มันก็ยังไม่ดีเท่าที่คุณคาดหวังจากความจุที่ไม่เอนเอียง

ระดับแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเซรามิกมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อสิ่งนี้ ในความเป็นจริงความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงของเซรามิกส์ส่วนใหญ่สูงกว่ามากคือ 75 หรือ 100V สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ในความเป็นจริงตัวเก็บประจุเซรามิกหลายตัวที่ฉันสงสัยว่าเป็นชิ้นส่วนที่แน่นอน แต่ด้วยหมายเลขชิ้นส่วนที่แตกต่างกันตัวเก็บประจุแบบ 4.7µF ตัวเดียวกันที่ขายทั้งตัวเก็บประจุ 35V และ 50V ภายใต้ฉลากที่แตกต่างกัน กราฟของความจุ MLCCs บางอย่างกับแรงดันไบแอสเหมือนกันประหยัดสำหรับแรงดันไฟฟ้าต่ำที่มีกราฟถูกตัดที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด สงสัยอย่างแน่นอน แต่ฉันอาจจะผิด

อย่างไรก็ตามการซื้อเซรามิกจัดอันดับที่สูงขึ้นจะไม่ทำอะไรเพื่อต่อสู้กับความจุของแรงดันไฟฟ้าที่ตกกระทบปัจจัยเพียงอย่างเดียวที่มีบทบาทในที่สุดคือปริมาณทางกายภาพของอิเล็กทริก วัสดุมากขึ้นหมายถึงไดโพลมากขึ้น ดังนั้นตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่าจะเก็บความจุได้มากขึ้นภายใต้แรงดัน

นี่ไม่ใช่ผลกระทบเล็กน้อย ตัวเก็บประจุเซรามิก 1210 10µF 50V ซึ่งเป็นสัตว์ที่แท้จริงของตัวเก็บประจุจะสูญเสียความจุ 80% ไป 50V บางคนดีขึ้นเล็กน้อยบางคนแย่ลงเล็กน้อย แต่ 80% เป็นตัวเลขที่สมเหตุสมผล ที่ดีที่สุดที่ฉันเคยเห็นคือ 1210 (นิ้ว) เก็บประมาณ 3µF ของความจุตามเวลาที่มันตี 60V ในแพคเกจ 1210 ต่อไป เซรามิกขนาด 50V ขนาด 10µF 1206 (นิ้ว) จะโชคดีถ้าเหลือ 500nF โดย 50V

เซรามิกส์คลาส II นั้นเป็นแบบ piezoelectric และ pyroelectric แม้ว่าจะไม่ส่งผลกระทบต่อไฟฟ้า พวกเขาเป็นที่รู้จักกันในการสั่นสะเทือนหรือร้องเพลงเนื่องจากระลอกคลื่นและสามารถทำหน้าที่เป็นไมโครโฟน อาจดีที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้พวกเขาเป็นตัวเก็บประจุแบบมีเพศสัมพันธ์ในวงจรเสียง

มิฉะนั้นเซรามิกส์จะมี ESL และ ESR ต่ำที่สุดของตัวเก็บประจุใด ๆ พวกมันเหมือน 'ตัวเก็บประจุ' มากที่สุดในกลุ่ม ESL ของพวกเขาต่ำจนแหล่งที่มาหลักคือความสูงของการสิ้นสุดจุดสิ้นสุดบนแพ็คเกจเอง ใช่ว่าความสูงของเซรามิก 0805 นั้นคือแหล่งที่มาหลักของ ESL 3 nH พวกเขายังคงทำงานเหมือนตัวเก็บประจุในหลาย MHz หรือสูงกว่าสำหรับประเภท RF เฉพาะ พวกเขายังสามารถแยกสัญญาณรบกวนได้เป็นจำนวนมากและแยกสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็วเช่นวงจรดิจิตอล

โดยสรุปอิเล็กโทรไลต์คือ:

• ความจุจำนวนมากในแพ็คเกจเล็ก ๆ
• น่ากลัวในทุก ๆ ทาง

พวกเขาช้าพวกเขาทรุดตัวลงพวกเขาลุกเป็นไฟพวกเขาจะกลายเป็นสั้นถ้าคุณขั้วพวกเขาผิด โดยตัวเก็บประจุทุกเกณฑ์วัดโดยประหยัดสำหรับตัวเก็บประจุเองอิเล็กโตรไลติกนั้นแย่มาก คุณใช้พวกเขาเพราะคุณต้องไม่เคยเพราะคุณต้องการ

เซรามิกส์คือ:

• ไม่เสถียรและสูญเสียความจุจำนวนมากภายใต้แรงดันไบอัส
• สามารถสั่นสะเทือนหรือทำหน้าที่เป็นไมโครโฟน หรือนักนาโน!
• เป็นอย่างอื่นที่น่ากลัว

ตัวเก็บประจุแบบเซรามิคเป็นสิ่งที่คุณต้องการใช้ แต่ไม่สามารถทำได้ พวกมันทำตัวเหมือนตัวเก็บประจุและที่ความถี่สูง แต่ไม่สามารถเทียบกับประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของอิเล็กโตรไลติกและประเภท Class 1 เท่านั้น (ซึ่งมีความจุน้อยมาก) จะมีความจุคงที่ พวกเขาแตกต่างกันเล็กน้อยกับอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า โอ้พวกเขาสามารถแตกและไม่แข็งแรงเท่ากลไก

โอ้โน้ตสุดท้ายคุณสามารถใช้อิเล็กโตรไลติกได้ดีในแอปพลิเคชัน AC / ที่ไม่ใช่แบบโพลาไรซ์โดยที่ปัญหาอื่น ๆ ทั้งหมดยังคงอยู่ในระหว่างการเล่น เพียงเชื่อมต่อตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ขั้วปกติคู่กับขั้วขั้วเดียวกันเข้าด้วยกันและตอนนี้ปลายขั้วตรงข้ามเป็นขั้วของอิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรไลต์แบบใหม่ที่ไม่ใช่ขั้ว ตราบใดที่ค่าความจุมีการจับคู่ที่ดีพอสมควรและมีอคติในสภาวะ DC คงที่จำนวน จำกัด ตัวเก็บประจุก็ดูเหมือนจะถูกใช้งานอยู่

ตัวอย่างเช่นเหตุใดฉันจึงเห็นว่าแนะนำให้ใช้ตัวกรองเซรามิคสำหรับการแยกพลังงานต่อไมโครโปรเซสเซอร์และตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่าต่อบอร์ด ทำไมไม่ใช้อิเล็กโทรไลต์ทั่ว?

สามประเภทหลักมีลักษณะแตกต่างกัน - ฉันขอแนะนำให้คุณทำวิจัยบางอย่างกับพวกเขา แต่สิ่งสำคัญที่ต้องค้นหาคือ

• ความถี่พ้องพ้องในตัวเอง (เกิดจากการเหนี่ยวนำอนุกรมที่มีประสิทธิภาพ) ตัวอย่างง่ายๆที่แสดงด้านล่าง: -

• การสูญเสียอิเล็กทริก (ปกติที่ความถี่สูง): -

• ความต้านทานอนุกรมที่มีประสิทธิภาพ (การสูญเสียมากขึ้น)

• การเปลี่ยนแปลงความจุโดยใช้แรงดันไฟฟ้า (ไม่ดีสำหรับตัวกรอง): -

• การเปลี่ยนแปลงของความจุที่มีอุณหภูมิ (ยังไม่ดีสำหรับตัวกรอง): -

• ความคาดหวังความอดทนเริ่มต้น

• ระลอกปัจจุบัน (สำคัญสำหรับแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากมีความต้องการใช้งานสูง): -

• ความสามารถในการหลีกเลี่ยงการลัดวงจร (ตัวเก็บประจุ X และ Y)

• Microphonics ต่ำ (สำคัญในแอปพลิเคชั่นเสียงที่ละเอียดอ่อน) นี่คือคนที่รู้เกี่ยวกับมัน: -

• แคปอิเล็กโทรไลต์พื้นฐานนั้นมีขั้วดังนั้นการใช้งาน AC จึงถูก จำกัด นี่คือวงจรสมมูล: -

ฉันแน่ใจว่ามีบางสิ่งอื่น ๆ แต่สิ่งเหล่านี้จะปรากฏในระหว่างการสอบสวนของคุณ

ความแตกต่างที่ชัดเจนคืออิเล็กโตรไลติกนั้นใหญ่กว่าเซรามิกส์มาก 1 มม. โดย 0.5 มม. เซรามิกส์เป็นสวนหลากหลายทั่วไปกระป๋องอิเล็กโทรไลต์ของคุณใหญ่กว่ามาก

จากนั้นเมื่อคนอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็นแล้วอิเล็กโตรไลติกไม่ได้ทำในความถี่สูงดังนั้นพวกเขาจึงไม่เหมาะสำหรับการข้ามความถี่ "สูง" มันไม่สามารถทันกับชิป 1MHz, ให้อยู่คนเดียว 125MHz กิกะบิตอีเธอร์เน็ต PHY

อีกประเด็นของการโต้แย้งคือ ESR ในแอปพลิเคชันด้านพลังงานสิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะแปลโดยตรงกับความร้อนเหลือทิ้งในโหนดสวิทซ์ดังนั้นอิเล็กโทรไลต์จึงถูกเลือกโดยการจัดอันดับกระแสระลอกคลื่นมากกว่าความจุ

ด้วยไฟฟ้าก็ค่อนข้างน่ากลัวด้วยความมั่นคงของอุณหภูมิ ฯลฯ ดังนั้นความจุของคุณอาจแตกต่างกันมาก

เซรามิกส์มีความก้าวหน้าอย่างมากเมื่อฉันเริ่มต้น 100nF เซรามิกคือ "ความจุขนาดใหญ่" ตอนนี้คุณสามารถซื้อเซรามิก 10uF อย่างถูก อุปสรรคที่ไม่ชัดเจนคือเซรามิก "ใหญ่" ที่ใช้ X7R ไดอิเล็กตริก (หรือแย่กว่า) สูญเสียความสามารถในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าที่พวกมันต้องเจอ เซรามิกขนาด 10uF 80V ของคุณอาจมีเพียง 1uF ที่ 63V

ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของเซรามิกนั้นไม่ได้เป็นเพียงแนวทางหนึ่งให้ทำโวลต์หนึ่งโวลต์และคุณจะเริ่มล้มเหลว ไม่ใช่ว่าคุณควรจะใช้ passives โดยไม่ได้รับมา

ดังนั้นอิเล็กโตรไลติคขนาดใหญ่จึงสามารถให้ "ถังอิเล็กตรอน" ขนาดใหญ่ขึ้นกับวงจรไฟฟ้าแหลมที่ความถี่ต่ำบนวงจร เซรามิกขนาดเล็กนั้นใช้ความถี่กลางถึง 50MHz หรือมากกว่านั้นเว้นแต่ว่าคุณระมัดระวังในการเลือกตำแหน่งการกำหนดเส้นทางและการเลือกชิ้นส่วน สำหรับความถี่สูงที่เกิดขึ้นจริงคุณต้องการระนาบพลังงานควบคู่กันอย่างแน่นหนา

อุปสรรค์กับเซรามิกก็คือความต้านทานมากกว่าความถี่ความจุขนาดใหญ่ทำไม่ได้ดีกับความถี่สูงและในทางกลับกัน นี่คือสิ่งที่จะทำอย่างไรกับความจุและการเหนี่ยวนำเนื่องจากแพคเกจทางกายภาพ

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

• มีประสิทธิภาพที่ความถี่ต่ำ
• ความจุขนาดใหญ่
• ราคาถูก
• ESR ขนาดใหญ่
• ESL ขนาดใหญ่

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุเซรามิก

• มีประสิทธิภาพที่ความถี่สูง
• ความจุที่มีประสิทธิภาพจะลดลงด้วยแรงดันไบอัส
• แพงกว่าตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า
• ESR ต่ำ
• ESL ต่ำ
• ขนาดตัวเก็บประจุ จำกัด

มีหลายปัจจัยที่จะมีผลต่อการตัดสินใจว่าจะใช้ตัวเก็บประจุชนิดใดในอินสแตนซ์ที่กำหนด นี่คือบางส่วน:

1. ค่าใช้จ่ายเป็นปัจจัย แอปพลิเคชันที่ระบุจะต้องมีชุดของข้อกำหนดบางอย่างเช่นความสามารถและค่าใช้จ่ายเพื่อให้บรรลุซึ่งจะเป็นแนวทางในการตัดสินใจ

2. ต้องการประสิทธิภาพการทำงาน. มันจะเป็นที่ต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายบางอย่างเช่นการตอบสนองชั่วคราว หากข้อมูลจำเพาะเช่น ESR (การต้านทานอนุกรมที่มีประสิทธิภาพ) สูงเกินไปตัวเก็บประจุอาจไม่ให้ข้อกำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้าที่จำเป็น

3. ขนาดและการติดตั้ง วิธีการแนบกับวงจรจะเป็นแนวทางในการเลือก SMT ขนาดเล็กอาจจะง่ายกว่าที่จะกอดขึ้นกับขาของ IC ในขณะที่ประเภทตะกั่วอาจมีความทนทานมากกว่า

ความแตกต่างที่จับต้องได้อาจเป็น:

1. ตัวเก็บประจุเซรามิกมี ESR ที่ต่ำกว่าและด้วยเหตุนี้พวกเขามีกระแสรั่วไหลต่ำกว่าตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า เคล็ดลับ: ลองใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกกับการออกแบบที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ของคุณ

2. Lowe ESR ยังหมายถึงตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีการตอบสนองชั่วคราวที่ดีขึ้นเพื่อให้สามารถให้กระแส (ได้ง่ายขึ้น) ในช่วงชั่วคราว

3. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าไม่ได้ให้ความคงตัวของอุณหภูมิที่ดีดังนั้นความสามารถของตัวเก็บประจุสามารถเปลี่ยนแปลงได้ 20% หรือ 30% จากค่าดั้งเดิม

4. ราคา: หากคุณต้องการค่าความจุขนาดใหญ่ (สมมติว่า> 100 ยูเอฟ) คุณจะเห็นว่าตัวเก็บประจุเซรามิกมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า