ฉันจะเลือกค่าตัวเก็บประจุที่เหมาะสมสำหรับวงจรของฉันได้อย่างไร?

การเลือกค่าตัวเก็บประจุที่เหมาะสมสำหรับวงจรของคุณอาจดูเหมือนหัวจริง - ขูด แต่ไม่ต้องกังวลฉันอยู่ในเกมจัดหาชิ้นส่วนไฟฟ้ามาระยะหนึ่งแล้วและฉันมาที่นี่เพื่อทำลายมันให้คุณ

ก่อนอื่นเรามาพูดถึงตัวเก็บประจุที่ทำจริง ๆ ตัวเก็บประจุเก็บและปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้า พวกเขาเหมือนแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เล็กน้อยในวงจรของคุณและพวกเขามีบทบาทสำคัญมากมาย พวกเขาสามารถกรองเสียงไฟฟ้าที่ไม่พึงประสงค์ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่นและยังช่วยในวงจรเวลา

ค่าของตัวเก็บประจุวัดใน Farads (F) แต่ในวงจรโลกที่เป็นจริงที่สุดเราจัดการกับหน่วยที่เล็กกว่ามากเช่น microfarads (μF), nanofarads (NF) และ Picofarads (PF) แล้วคุณจะทราบได้อย่างไรว่าคุณต้องการค่าใด?

ทำความเข้าใจกับข้อกำหนดของวงจรของคุณ

ขั้นตอนแรกคือการเข้าใจจริงๆว่าวงจรของคุณควรทำอะไร แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันเรียกค่าตัวเก็บประจุที่แตกต่างกัน

การกรองแหล่งจ่ายไฟ

หากคุณกำลังทำงานกับวงจรจ่ายไฟหนึ่งในงานหลักของตัวเก็บประจุคือการกรองแรงดันไฟฟ้าระลอกคลื่น Ripple เป็นแรงดันไฟฟ้า AC เล็กน้อยที่แอบผ่านวงจรเรียงกระแสในแหล่งจ่ายไฟ DC คุณต้องการตัวเก็บประจุที่มีค่าค่อนข้างใหญ่สำหรับสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่นในแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นแบบง่ายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กคุณอาจใช้ตัวเก็บประจุในช่วง100μFถึง1000μF ตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่กว่าเหล่านี้สามารถเก็บประจุได้เพียงพอที่จะทำให้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าราบรื่นและให้เอาต์พุต DC ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น

สมมติว่าคุณกำลังสร้างแหล่งจ่ายไฟสำหรับเครื่องขยายเสียงขนาดเล็ก คุณต้องการตัวเก็บประจุที่สามารถจัดการกับความต้องการปัจจุบันของเครื่องขยายเสียงและรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ ตัวเก็บประจุ470μFอาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่นี่ มันจะดื่มด่ำกับแรงดันไฟฟ้าเล็ก ๆ น้อย ๆ เหล่านั้นและลดลงดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ของคุณจึงได้รับแหล่งพลังงานที่สะอาด

วงจรกำหนดเวลา

ในวงจรกำหนดเวลาเช่นเดียวกับที่พบในออสซิลเลเตอร์หรือพัลส์ - สร้างวงจรค่าตัวเก็บประจุเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตั้งค่าคงที่เวลา ค่าคงที่เวลา (τ) ของวงจร RC (ตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุ) ได้รับจากสูตรτ = r × C โดยที่ R คือความต้านทานและ C คือความจุ ด้วยการเลือกค่าตัวเก็บประจุที่เหมาะสมพร้อมกับตัวต้านทานที่เหมาะสมคุณสามารถควบคุมค่าตัวเก็บประจุและการปล่อยอย่างรวดเร็วซึ่งจะกำหนดความถี่หรือเวลาของวงจร

ตัวอย่างเช่นในวงจรจับเวลา 555 แบบง่ายที่ใช้ในการสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมค่าตัวเก็บประจุจะส่งผลโดยตรงต่อความถี่ของสัญญาณเอาต์พุตโดยตรง หากคุณต้องการสัญญาณความถี่ที่ต่ำกว่าคุณจะใช้ค่าตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่า สมมติว่าคุณต้องการความถี่ประมาณ 1Hz คุณอาจเลือกตัวเก็บประจุของ10μFและจับคู่กับตัวต้านทานที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ค่าคงที่เวลาที่ต้องการ

การมีเพศสัมพันธ์และ decoupling

ตัวเก็บประจุยังใช้สำหรับการมีเพศสัมพันธ์และ decoupling ในแอมพลิฟายเออร์และสัญญาณอื่น ๆ - วงจรการประมวลผล ตัวเก็บประจุการมีเพศสัมพันธ์ใช้เพื่อส่งสัญญาณ AC จากขั้นตอนหนึ่งของวงจรไปยังอีกวงจรในขณะที่ปิดกั้นส่วนประกอบ DC สำหรับสิ่งนี้คุณมักจะใช้ตัวเก็บประจุในช่วง0.1μFถึง10μFขึ้นอยู่กับช่วงความถี่ของสัญญาณ

ในทางกลับกันตัวเก็บประจุ decoupling ถูกนำมาใช้เพื่อจัดหาอ่างเก็บน้ำท้องถิ่นของการชาร์จให้กับส่วนประกอบเช่นวงจรรวม (IC) พวกเขาช่วยลดเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนที่สามารถแนะนำได้ผ่านสายจ่ายไฟ ค่าทั่วไปสำหรับตัวเก็บประจุ decoupling คือ0.1μF มันสามารถจัดหาหรือดูดซับประจุได้อย่างรวดเร็วตามที่จำเป็นเพื่อให้แรงดันคงที่ที่หมุดพลังงานของ IC

พิจารณาคะแนนแรงดันไฟฟ้า

เมื่อคุณมีความคิดเกี่ยวกับค่าความจุที่คุณต้องการคุณต้องคิดถึงการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ คะแนนแรงดันไฟฟ้าคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ตัวเก็บประจุสามารถจัดการได้อย่างปลอดภัย หากคุณใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าการจัดอันดับตัวเก็บประจุสามารถสลายและล้มเหลวซึ่งสามารถทำลายวงจรของคุณได้

เมื่อเลือกตัวเก็บประจุสำหรับวงจรของคุณให้เลือกหนึ่งที่มีคะแนนแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่จะอยู่ในวงจร กฎง่ายๆคือการเลือกตัวเก็บประจุที่มีการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดอย่างน้อย 50% ตัวอย่างเช่นหากแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในวงจรของคุณคือ 12V คุณต้องการตัวเก็บประจุที่มีคะแนนแรงดันไฟฟ้าอย่างน้อย 18V

อุณหภูมิและความอดทน

อุณหภูมิยังสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุบางตัวมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากกว่าที่อื่น ๆ สำหรับวงจรที่จะทำงานในช่วงอุณหภูมิที่กว้างคุณอาจต้องเลือกตัวเก็บประจุที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ

ความอดทนเป็นอีกปัจจัยหนึ่ง ความอดทนของตัวเก็บประจุบ่งชี้ว่าตัวเก็บประจุจริงสามารถเบี่ยงเบนจากค่าที่กำหนดได้เท่าใด สำหรับวงจรวัตถุประสงค์ทั่วไปส่วนใหญ่ตัวเก็บประจุที่มีความอดทน± 5% หรือ± 10% นั้นใช้ได้ แต่ในวงจรที่ค่าความจุที่แม่นยำมีความสำคัญเช่นในออสซิลเลเตอร์ความถี่สูงคุณอาจต้องใช้ตัวเก็บประจุที่มีความอดทนมากขึ้นเช่น± 1%

ตัวอย่างจริง - โลก

ลองมาดูชิ้นส่วนไฟฟ้าของโลกที่การเลือกตัวเก็บประจุเป็นสิ่งสำคัญ

หากคุณกำลังติดต่อกับไฟล์Actuator กล่องเกียร์ DAF 4213550120, 421355012Rมีวงจรควบคุมที่ใช้ตัวเก็บประจุสำหรับการกรองและกำหนดเวลา แหล่งจ่ายไฟไปยังแอคทูเอเตอร์จะต้องมีเสถียรภาพดังนั้นคุณต้องเลือกตัวเก็บประจุที่เหมาะสมสำหรับการกรองแหล่งจ่ายไฟ ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ที่มีค่าขนาดใหญ่อาจใช้สำหรับการทำให้การปรับสภาพกำลังหลักในขณะที่ตัวเก็บประจุเซรามิกขนาดเล็กสามารถใช้สำหรับ decoupling ที่ควบคุม ICS

สำหรับDAF 2184202 ปั๊มน้ำพร้อมคลัทช์แม่เหล็กไฟฟ้าวงจรควบคุมสำหรับคลัทช์แม่เหล็กไฟฟ้าอาจใช้ตัวเก็บประจุสำหรับการปราบปรามเวลาและเสียงรบกวน ระยะเวลาของการมีส่วนร่วมของคลัตช์และการปลดปล่อยเป็นสิ่งสำคัญดังนั้นค่าตัวเก็บประจุในวงจรกำหนดเวลาจะต้องได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวัง

ที่DAF 1916689 Solenoid Valveนอกจากนี้ยังมีชุดข้อกำหนดทางไฟฟ้าของตัวเอง ตัวเก็บประจุสามารถใช้ในวงจรไดรเวอร์โซลินอยด์เพื่อกรองเสียงไฟฟ้าใด ๆ ที่อาจทำให้วาล์วทำงานผิดปกติ คุณต้องพิจารณาแรงดันไฟฟ้าและข้อกำหนดปัจจุบันของโซลินอยด์เมื่อเลือกค่าตัวเก็บประจุ

การทดสอบและการทำซ้ำ

แม้ว่าคุณจะทำการคำนวณและการวิจัยทั้งหมดก็เป็นความคิดที่ดีที่จะทดสอบวงจรของคุณด้วยค่าตัวเก็บประจุที่แตกต่างกัน บางครั้งมีปัจจัยในวงจรโลกจริงที่คุณอาจไม่ได้คิดในการออกแบบเบื้องต้นของคุณ คุณสามารถเริ่มต้นด้วยค่าที่คุณคำนวณแล้วทำการปรับเล็กน้อยเพื่อดูว่าวงจรทำงานอย่างไร

ตัวอย่างเช่นหากคุณกำลังสร้างวงจรตัวกรองเสียงคุณอาจเริ่มต้นด้วยค่าตัวเก็บประจุตามความถี่ cutoff ที่ต้องการ แต่เมื่อคุณทดสอบวงจรคุณอาจพบว่าคุณภาพเสียงไม่ถูกต้อง ด้วยการลองค่าตัวเก็บประจุที่แตกต่างกันคุณสามารถปรับ - ปรับวงจรเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

บทสรุป

การเลือกค่าตัวเก็บประจุที่เหมาะสมสำหรับวงจรของคุณคือการรวมกันของการทำความเข้าใจข้อกำหนดของวงจรของคุณโดยพิจารณาจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าอุณหภูมิและความอดทนและบางครั้งการทดลองใช้ - และ - ข้อผิดพลาด มันอาจดูเหมือนงานมาก แต่การทำให้ถูกต้องสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากในการแสดงของวงจรของคุณ

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับชิ้นส่วนไฟฟ้ารวมถึงตัวเก็บประจุและต้องการความช่วยเหลือในการเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยคุณนำทางโลกของชิ้นส่วนไฟฟ้าและให้แน่ใจว่าคุณได้รับส่วนประกอบที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ ไม่ว่าจะเป็นโครงการ DIY ขนาดเล็กหรือแอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เรามีคุณครอบคลุม ติดต่อเราเพื่อเริ่มการอภิปรายการจัดซื้อและค้นหาชิ้นส่วนที่สมบูรณ์แบบสำหรับวงจรของคุณ

การอ้างอิง

• Art of Electronics โดย Paul Horowitz และ Winfield Hill
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทฤษฎีวงจรโดย Robert L. Boylestad และ Louis Nashelsky