จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณกับพลังงานแบตเตอรี่หรือไม่?


37

ขณะนี้ฉันเรียกใช้แกดเจ็ตทั้งหมดจากแบตเตอรี่และไม่ใช้ตัวเก็บประจุแยก โดยทั่วไปแล้วพวกเขาต้องการ / มีประโยชน์เมื่อดึงพลังงานจากแบตเตอรี่หรือไม่?

คำตอบ:


33

ในแง่กว้างคุณควรใช้พวกเขาเสมอ เป็นเพียงสิ่งที่ไม่สามารถทำให้คุณเจ็บปวดได้ แต่อาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงที่จะเพิกเฉย

คุณอาจไม่เห็นปัญหาสำคัญใด ๆ กับแบตเตอรี่ของคุณเนื่องจากวางอยู่ใกล้กับชิปของคุณและเนื่องจากมีความต้านทานภายในต่อการส่งสัญญาณความถี่สูงกว่า

สิ่งนี้อาจทำให้เกิดความกังวลด้านพลังงานในสัญญาณความถี่สูง หาก Microcontroller ทำงานที่ 20MHz คุณจะมีกระแสไฟฟ้า 20e6 พัลส์ต่อวินาที สิ่งนี้อาจไม่ดูเหมือนปัญหาใหญ่ แต่เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอินพุตมากพอในครั้งเดียวคุณอาจทำให้เกิดการตีกลับพื้นหรือปัญหาที่คล้ายกันหลายอย่างที่มาพร้อมกับเส้นทางการเหนี่ยวนำสูงสู่พื้น

วิกิพีเดียบทความมีพื้นหลังบางอย่างถ้ามันจะช่วยให้

เพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับคำศัพท์ตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณ

หน้าที่ของตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณคือการ "แยกส่วน" กำลังของอุปกรณ์ของคุณดึงออกมาจากส่วนที่เหลือของวงจร ถ้าตัวเก็บประจุดีคัปปลิ้งทำงานของมันคุณจะวัดกระแสไฟฟ้า DC เท่านั้น พวกเขาลบคลื่น AC

มีเงื่อนไขที่แตกต่างกันสำหรับตัวเก็บประจุแยก

ประจุจำนวนมากทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานขนาดใหญ่ที่สามารถจัดหาพลังงานสำหรับช่วงเวลาเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงาน หากไม่มีฝาปิดกรองจำนวนมากคุณจะต้องมีกระแสที่ขึ้นอยู่กับเวลาในขณะที่ชิปของคุณดึงพลังงานจากวงจร

ตัวเก็บประจุบายพาสมักมีค่าต่ำกว่าและออกแบบมาเพื่อยุติความถี่ที่สูงขึ้น เมื่อความถี่ลดความต้านทานของคุณจะลดลงสำหรับตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุที่มีค่าน้อยกว่าจะมีความต้านทานสูงกว่า ตัวเก็บประจุขนาดเล็กเหล่านี้เป็นกระดูกสันหลังของการยุติคลื่นความถี่ที่สูงขึ้น

ทศวรรษตัวเก็บประจุเป็นอีกคำหนึ่งสำหรับการบายพาสตัวพิมพ์ใหญ่ แต่ชื่อมีความหมายมากกว่า หากฝากรองจำนวนมากของคุณคือ. 1 ยูเอฟแล้วแคปทศวรรษของคุณจะเป็น. 01uF และ. 001 และแม้กระทั่ง. 0001 ยูเอฟขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังทำ ปกติฉันจะเห็นแค่ 1 ทศวรรษที่ผ่านมา แต่ฉันต้องใช้ 2 หรือ 3 ก่อนหน้านี้


9
FYI เหตุผลที่ตัวเก็บประจุทศวรรษคือ ESR ของแคปจะลดลงเมื่อแคปมีขนาดเล็กลง ดังนั้นหากคุณมีสถานการณ์ที่มีความไวต่อเสียงรบกวนหรือดึงแหลมที่มีขนาดใหญ่มาก ๆ ฝาครอบ 0.01 uf อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าฝาครอบ 0.1 uf
Connor Wolf

ตกลงมีองค์ประกอบความต้านทานด้วยเช่นกัน แต่ฉันจะเห็นด้วย
Kortuk

ตัวเก็บประจุทศวรรษ: electronics.stackexchange.com/questions/3879/…
endolith

0.01 ยูเอฟจะมีประสิทธิภาพมากกว่า 0.1 ยูเอฟเท่านั้นหากอดีตมีแพ็คเกจขนาดเล็ก (หรือกลไกอื่น ๆ เพื่อลดการเหนี่ยวนำ) ทุกอย่างที่เท่ากันคือ 603 0.01 uF จะไม่ทำงานได้ดีกว่า 603 0.1 uF
ajs410

@ ajs410 - ... กับหนึ่งในข้อแม้ที่ทั้งสองขนานกันลดESR ที่มีประสิทธิภาพถ้าวางออกมาดี (ใกล้เย็บดีแทร็คป้อนกว้าง ฯลฯ ... )
DrFriedParts

17

การแยกส่วนออกไม่ได้เกี่ยวกับการทำให้พลังงานราบรื่น

เมื่อโหนดเปลี่ยนผ่านหลายโวลต์ในเรื่องของนาโนวินาทีมันจะใช้เวลาสั้น ๆ ของทากในการชาร์จ / คายประจุที่โหนดนั้น หากคุณมีการเดินสายอุปทานของ IC จำนวนมากการเหนี่ยวนำในสายอุปทานหมายความว่าตัวบุ้งของกระแสไฟฟ้าเหล่านั้นจะกลายเป็นไอซีตัวหนึ่งแปลเป็นแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับไอซีตัวอื่นและนี่อาจทำให้สิ่งต่าง ๆ

เหตุผลที่คุณติดความถี่สูงสุดที่ดีในทุก ๆ IC ก็คือการจัดหากระแสไฟฟ้าแยกกันสำหรับแต่ละกระแสดังนั้น 'แยกส่วน' อุปสงค์อุปทานของไอซีจากกันและกัน


2
@Nat Ryall - ดี 'การปรับให้เรียบ' นั้นในทางปฏิบัติเช่นเดียวกับ decoupling เพียงความถี่ที่ต่ำกว่ามาก โดยทั่วไปถ้าคุณมีภาระที่เกือบจะคงที่ในแบตเตอรี่ที่มีขนาดพอเหมาะคุณอาจจะได้รับความจุจำนวนมากโดยไม่มีความจุขนาดใหญ่ แต่ถ้าระบบของคุณกำลังจะเปิดมอเตอร์หรือรีเลย์เปิดเครื่องส่งสัญญาณหรือทำอะไรอย่างอื่นทันที ดึงกระแสของกระแสไฟฟ้าหรือแม้แต่ความผันผวนในช่วงกว้างตัวเก็บประจุจำนวนมากเป็นแนวคิดที่ดีสำหรับหลักการพื้นฐานเช่นเดียวกับการแยกตัว
JustJeff

1
ฉันจะเพิ่มการตัดสินใจครั้งนี้ส่วนใหญ่ได้รับผลกระทบจากการเหนี่ยวนำและปัจจุบัน หากคุณเหนี่ยวนำให้โหลด 500ohm ที่ความถี่ที่คุณต้องการดึง แต่ปัจจุบันของคุณยังน้อยกว่า 500uA แล้วแรงดันตกของคุณอาจจะถูกละเว้น หากการดร็อปมากเกินไปคุณต้องมีแคปเพื่อส่งพลังงานความถี่สูงและใช้สายกำลังไฟฟ้าแบบอินดักทีฟของคุณสำหรับกระแสใกล้กับ DC
Kortuk

11

มันมีประโยชน์เพราะอุปกรณ์ที่กำลังดึงอาจทำให้เกิดระลอกคลื่น - ไม่ใช่แค่ตัวควบคุม ตัวอย่างเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์จะวาดกระแสมากขึ้นบนขอบนาฬิกาที่สูงขึ้นและน้อยลง การดึงนี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าถูกดึงลงมาเล็กน้อย หากทุกอย่างวิ่งออกจากนาฬิกาเดียวกันมันจะแย่ลง ด้วยตัวเก็บประจุบนหมุดพลังงานมีการสำรองเพื่อลดระลอกคลื่นนี้ มันเป็นความคิดที่ดี.


8

แบตเตอรี่มีความต้านทานภายใน พัลส์ที่กระแสไฟออกมาจากไมโครคอนโทรลเลอร์และตรรกะดิจิทัลอื่น ๆ อาจทำให้แรงดันแบตเตอรี่ลดลง จำเป็นต้องใช้ฝาครอบตัวแยกขนาดใหญ่ (10µF หรือประมาณ) ในรางไฟเพื่อป้องกันไม่ให้ dips ขนาดใหญ่ก่อให้เกิดปัญหา อย่าลืมแคป 100nF ขนาดเล็กที่จำเป็นใน Vdds ของวงจรรวมแบบลอจิกดิจิตอลทั้งหมดเพื่อจัดเตรียมแหล่งสัญญาณปัจจุบันในตัวเครื่อง การเหนี่ยวนำของร่องรอยบน PCB ของคุณจะทำให้สิ่งเหล่านี้จำเป็นหรือคุณอาจค้นพบข้อผิดพลาดที่แปลกและผิดปกติกำลังส่งผลกระทบต่อวงจรของคุณ


4
ฉันขอแนะนำให้ต่อต้านการเรียนรู้ว่ามีความสามารถที่กำหนดไว้สำหรับสิ่งต่าง ๆ ฉันใช้ชิปที่ต้องการ 10uF เป็นแหล่งข้อมูลปัจจุบัน
Kortuk

2
จุดดี แต่ฉันจะบอกว่า 10µF เป็นตัวเก็บประจุจำนวนมากไม่ใช่ตัวเก็บประจุแยก
โทมัสโอ

1
อะไรคือความแตกต่างระหว่าง "ตัวเก็บประจุจำนวนมาก" และ "ตัวเก็บประจุแบบแยกชิ้น"? คำพ้องความหมายสำหรับ "บายพาสคาปาซิเตอร์" คืออะไร
endolith

4
AFAIK ตัวเก็บประจุจำนวนมากวางอยู่ใกล้กับรางไฟของแบตเตอรี่ / แหล่งพลังงานและติดกับกลุ่มส่วนประกอบขนาดใหญ่ ตัวเก็บประจุตัวแยกสัญญาณตั้งอยู่ถัดจากหมุด Vdd ทั้งสองเป็นตัวเก็บประจุบายพาส
โทมัสโอ

1
มันยังคงพยายามที่จะแยกกลุ่มของส่วนประกอบจากกลุ่มของส่วนประกอบอื่น ๆ และมักจะดึงไอซีปัจจุบันที่ใหญ่กว่ามีตัวเก็บประจุจำนวนมากให้กับตัวเอง
Kortuk

3

ทุกครั้งที่ทรานซิสเตอร์เปลี่ยนสถานะในระบบดิจิทัลจะต้องใช้กระแสเล็กน้อยในการสลับ ทรานซิสเตอร์ในชิปตรรกะหรือไมโครคอนโทรลเลอร์มีการเปลี่ยนแปลงเกือบจะในเวลาเดียวกัน เมื่อสิ่งนั้นเกิดขึ้นพลังงานที่ชิปใช้จะชั่วครู่หนึ่ง ตัวเก็บประจุบายพาส (หรือตัวแยกสัญญาณ) ช่วยในการจ่ายกำลังไฟเพื่อให้โหลดไฟฟ้าสั้น ๆ เหล่านั้นไม่ทำให้แรงดันไฟฟ้าของชิปอื่นหล่น (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากชิปอื่นอาจต้องการกระแสของตัวเองในเวลาสั้น ๆ )

นั่นเป็นเหตุผลที่คุณต้องการแคปขนาดเล็ก (ESR ต่ำ) ที่รวดเร็วใกล้กับ IC แต่ละตัวใกล้กับพินกำลังที่ใช้งานได้จริง

แคปขนาดใหญ่ใกล้กับแหล่งจ่ายไฟให้กระแสเพื่อรับภาระในขณะที่แหล่งจ่ายไฟ AC ผ่าน 0V และแคปขนาดเล็ก / กลางที่อยู่ใกล้กับแหล่งจ่ายไฟช่วยเติมแคปบายพาสที่กระจายอยู่ทั่วกระดาน

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.