ตัวเก็บประจุแยกสามารถมีขนาดใหญ่เกินไป?

สำหรับโครงการของฉันที่มี ATtiny85 ทำงานที่ 32.768 kHz โดยใช้คริสตัลนาฬิกาภายนอกฉันคิดว่าฉันจะรวมตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณ 1 ยูเอฟที่อยู่ใกล้กับพินพลังงานของ MCU สำหรับการวัดที่ดี อย่างไรก็ตามการอ่านบนดูเหมือนว่าคนส่วนใหญ่แนะนำตัวเก็บประจุ 0.1 ยูเอฟ การใช้ขีด จำกัด ที่มีขนาดใหญ่เกินไป (เช่น 1 ยูเอฟ) สามารถก่อให้เกิดอันตรายใด ๆ หรือไม่ก็ได้

ประเภทมีความสำคัญมากกว่าค่าถ้าเป็นส่วนเล็ก ๆ (เช่น 0805 หรือเล็กกว่า) บนพื้นผิวเซรามิกจะไม่มีข้อเสียกับตัวเก็บประจุขนาดใหญ่

เปรียบเทียบด้านล่างตัวเก็บประจุ Murata 0603 X7R สองตัวที่คล้ายกัน (ด้านบนคือด้านล่าง 1uF คือ 100nF):

หากคุณดูที่อิมพิแดนซ์ที่เหมาะสมเช่น 1 โอห์ม 1 ยูเอฟคือ <1 โอห์มสำหรับ 250kHz ถึง 600MHz และ 100nF จากประมาณ 1.8MHz ถึง 400MHz ดังนั้น 1uF จึงดีกว่าทุกที่ (ตัวควบคุมที่ดีจะเติมความถี่ต่ำลงและ ชิปที่เฉื่อยชาเช่น ATtiny จะไม่สร้างขอบใด ๆ ที่มีเนื้อหาความถี่สูงกว่าที่จะต้องกังวล) ดังนั้นอาจเป็นไปได้

คุณต้องเข้าสู่เว็บไซต์ของผู้ผลิตสูงสุดและดาวน์โหลดซอฟต์แวร์หรือใช้โปรแกรมบนเว็บเพื่อให้ได้พฤติกรรมที่แท้จริงโดยปกติแล้วจะถูกตัดออกจากเอกสารข้อมูลโดยสมบูรณ์เพราะมันมีความเป็นไปได้มากเกินไป โปรดทราบว่าความจุของ 1uF จะน้อยลงจริง ๆ เพราะแรงดันไบอัสซึ่งฉันไม่ได้สนใจตั้งค่า (เป็นเพียงตัวอย่าง) แต่คุณควร

ที่ 32.768kHz คำตอบคือตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (1uF ของคุณ) น่าจะดี

ที่ความถี่สูง (แม่นยำกว่าอัตราการเปลี่ยนผ่านอย่างรวดเร็วบนพินอุปกรณ์) ตัวเก็บประจุขนาดเล็กจำเป็นต้องให้ความต้านทานต่ำที่อัตราขอบเหล่านี้ เสียงสะท้อนอยู่ดี

เรามักจะให้ตัวเก็บประจุบายพาสจำนวนมาก (ไม่กี่ uF) ที่ใกล้เคียงกับอุปกรณ์ที่มีค่าน้อยกว่าใกล้กับหมุดพลังงานของอุปกรณ์ที่สุด

ดูคำตอบนี้สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสั่นพ้องด้วยตนเองของ MLCC

คุณอาจต้องการอ่านกระแสการรั่วไหล

หากคุณกำลังทำงานบนนาฬิกาคริสตัล 32.768 kHz มีโอกาสที่คุณสนใจมากเกี่ยวกับการบริโภคในปัจจุบันค่าเฉลี่ยระยะยาว

ในการวิจัยที่ จำกัด มากของฉันกระแสรั่วไหลโดยทั่วไปจะสูงขึ้นในตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่ขึ้นแม้ว่าส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการก่อสร้างจริง

การค้นหาอย่างรวดเร็วสำหรับตัวเลขจริงนำฉันไปสู่บทความนี้โดย muRata พร้อมคำแนะนำเล็กน้อย มันแสดงให้เห็นว่ากระแสรั่วไหลเพิ่มขึ้นตามความจุ แต่เพียงแสดงค่าสำหรับ 1 capacF ตัวเก็บประจุ

มีเพียงคุณเท่านั้นที่จะตอบได้ว่ามีเรื่องราวในปัจจุบันจำนวนเล็กน้อยหรือไม่และคุณต้องค้นหาค่าตัวแทนที่มากขึ้นสำหรับตัวเก็บประจุชนิดเฉพาะของคุณ มันอาจสำคัญกว่าสำหรับแอพพลิเคชั่นซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มากกว่าแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

ความแตกต่างของราคาระหว่างตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ซึ่งสามารถจ่ายประจุจำนวนหนึ่งได้เร็วที่สุดเท่าที่ฝาปิดขนาดเล็กและตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่ามักจะเกินต้นทุนของฝาขนาดเล็ก ดังนั้นการใช้ฝาปิดที่มีขนาดเล็กลงพร้อมกับฝาปิดที่มีขนาดใหญ่กว่าปกติจะช่วยให้ฝาปิดหนึ่งใบมีประสิทธิภาพที่ดีกว่าในราคาที่ต่ำกว่าการใช้หมวกหนึ่งฝา การพยายามทำให้ครบกำหนดด้วยขีด จำกัด ขนาดใหญ่มักจะบอกเป็นนัยว่าจะมีประสิทธิภาพความถี่สูงที่ต่ำกว่าหรือควรใช้มากกว่าหนึ่งอย่าง

สำหรับปริมาณประจุทั้งหมดอาจใหญ่เกินไปหรือไม่นั่นคือหน้าที่ของแหล่งจ่ายไฟ หมวกที่มีความต้านทานต่ออนุกรมต่ำจะดูดซับกระแสทั้งหมดที่สามารถรับได้จนกว่าจะประจุ หากมีใครที่จะเชื่อมต่อเครือข่ายจำนวน จำกัด 1,000 ยูเอฟไปยังแหล่งจ่ายที่ จำกัด ในปัจจุบันที่ 10mA ก็จะใช้เวลา 300ms วินาทีสำหรับรางไฟของอุปกรณ์ที่จะถึงสามโวลต์และในช่วงเวลานั้นหมวกจะวาดเต็ม 10mA หากแหล่งจ่ายสามารถส่งออก 1A ได้โดยไม่ยากอย่างไรก็ตามแคปจะชาร์จแรงดันไฟฟ้าเต็มในเวลาเพียง 3ms แทนที่จะเป็น 300

โปรดทราบด้วยว่าหากอุปกรณ์ (หรือระบบย่อยที่มีตัวกรองตัวกรองของตัวเอง) เปิดอยู่บ่อยครั้งใช้งานสั้น ๆ แล้วปิดไฟเป็นเวลานานพอที่ฝาจะคลายประจุพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในการจ่ายพลังงานจะเป็นหลัก สูญเปล่าเมื่ออุปกรณ์หรือระบบย่อยถูกปิด การเพิ่มขนาดของฝาครอบตัวกรองสองเท่าจะทำให้ปริมาณการสูญเสียเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

คิดว่า ATtiny เป็นตัวต้านทานตัวแปร (โหลดแบบไดนามิก) แหล่งจ่ายไฟในโลกแห่งความเป็นจริงทั้งหมดมีความต้านทานแหล่งที่มารวมถึงสายเข้ากับอุปกรณ์และตัวเหนี่ยวนำบางส่วนจากสายไฟและ PS หาก ATtiny ดึงกระแสมากขึ้นเพราะทรานซิสเตอร์เปิดสวิตช์มากขึ้น (อาจเกิดขึ้นในกรอบเวลา ns) มันจะทำให้แรงดันไฟฟ้าตกจากความต้านทานและการเหนี่ยวนำของลวดซึ่งอาจไม่ดี ดังนั้นตัวเก็บประจุตัวกรองจะถูกวางไว้เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ ATtiny จะดึงพลังงานจากตัวเก็บประจุในช่วงเวลาสั้น ๆ ตามที่ต้องการ

$R=V*I$

ทีนี้ลองคิดดูว่าถ้าคุณวางตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ขนานกับ ATtiny มันจะไม่แตกต่างจากตัวต้านทานขนาดเล็กมากนัก อย่างไรก็ตามจะมีผลต่อเวลาเริ่มต้นของวงจร หากคุณใส่ตัวเก็บประจุ 1F ขนานกับ ATtiny อาจใช้เวลาหลายนาทีในการชาร์จขึ้นอยู่กับอุปทานของคุณ! 1 ยูเอฟควรจะดี โปรดจำไว้ว่าตัวเก็บประจุมีความต้านทานอนุกรมซึ่งไม่ได้พิจารณาในรุ่นที่เรียบง่ายนี้

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

โดยทั่วไปแล้วค่าที่น้อยกว่านั้นจะอยู่ที่นั่นเพราะมันมีความถี่พ้องในตัวเองที่สูงกว่า ที่ความถี่ต่ำกว่านั้นจะมีลักษณะคล้ายกับหมวกไฟฟ้า ด้านบนดูเหมือนว่าตัวเหนี่ยวนำ

อย่าหลงกลโดยแผนภูมิความต้านทานซึ่งเป็นเพียงการแสดงความต้านทาน แต่ไม่ใช่สิ่งที่มันเป็นความต้านทาน

คิดว่าแคปตัวใหญ่นั้นเป็นรถถังที่จะเติมประจุเนื่องจากสิ่งต่าง ๆ เช่นการดึงกระแสสูงสุดและอันที่เล็กกว่านั้นเพื่อดูดซับเอฟเฟกต์ของช่วงการเปลี่ยนภาพสั้น (พัลส์ปัจจุบัน) และป้องกันการนำกระแสไฟฟ้า

นี่ไม่ใช่ความแม่นยำที่เข้มงวด แต่เป็นกฎง่ายๆ

คุณสามารถมีความจุมากเกินไป อย่างไรก็ตามทุกอย่างขึ้นอยู่กับประเภทของแหล่งจ่ายไฟ ในไดโอดบริดจ์แบบเก่าและอุปกรณ์จ่ายกระแสไฟฟ้าแบบปรับให้เรียบยิ่งคุณมีความจุมากเท่าไหร่มุมของการนำไดโอดก็จะยิ่งสั้นลงเมื่อทำการแก้ไขไฟเมน มุมการนำสั้นในทางกลับกันนำไปสู่กระแสสูงสุดมากขึ้น (ในขณะที่ค่าเฉลี่ยยังคงเหมือนเดิมยอดเขาจะต้องสูงขึ้นเมื่อกระแสปัจจุบันในเวลาที่สั้นลง) ผลของการทำเช่นนั้นคือคุณสามารถเกินพิกัดกระแสสูงสุดบนไดโอดและปรุงได้

ทุกวันนี้ด้วยตัวแปลงโหมดสวิตช์ที่ทันสมัยสิ่งนี้หายากมากและโดยทั่วไปบางสิ่งบางอย่างที่คุณไม่จำเป็นต้องกังวล

โดยเฉพาะกับบางอย่างเช่น ATTiny runnig ที่ความเร็วไม่กี่ kHz จากนาฬิกาคริสตัลคุณไม่มีอะไรน่าเป็นห่วง (ARM ทำงานที่ 1 GHz จะเป็นเรื่องที่แตกต่างและการดูแลและความสนใจจะได้รับการพิสูจน์มากขึ้น)