Rancangan Elektronik - Peran kondensator pcb dalam desain PCB

Kondensator PCB adalah komponen elektronik pasif yang digunakan dalam papan sirkuit cetak (PCB) yang digunakan untuk menyimpan muatan elektrik dan melepaskannya dalam sirkuit. Mereka biasanya terdiri dari dua plat konduktif dan lapisan medium yang mengisolasi, sebuah konstruksi yang membolehkan kondensator menyimpan tenaga elektrik dan melepaskannya bila diperlukan.

Kondensator sepatutnya terdiri dari enam bahagian. Selain kapasitas C, ia terdiri dari bahagian berikut.

1.Rezistensi seri bersamaan ESR RESR:Rezistensi seri bersamaan kondensator terdiri dari resistensi pin kondensator dan resistensi bersamaan dua plat tiang kondensator dalam seri. RESR menyebabkan kondensator untuk menghapuskan tenaga (dan menyebabkan kerugian) apabila arus AC besar mengalir melalui ia.Ini boleh mempunyai konsekuensi serius untuk sirkuit RF dengan arus mengalir tinggi dan kondensator pemisahan bekalan tenaga. Kondensator dengan RESR rendah adalah kondensator mikro dan kondensator filem, tetapi mereka tidak mempunyai banyak kesan pada sirkuit analog isyarat-isyarat kecil yang tepat.

2.Induktansi seri bersamaan ESL LESL:Induktansi seri bersamaan kondensator terdiri dari induktansi pin kondensator dan induktansi bersamaan dua plat tiang kondensator dalam seri. Seperti RESR,LESL boleh menjadi masalah serius dalam persekitaran operasi RF atau frekuensi tinggi, walaupun litar ketepatan sendiri berfungsi baik dalam kondisi DC atau frekuensi rendah. Alasan untuk ini ialah transistor yang digunakan dalam sirkuit analog ketepatan telah meningkat walaupun frekuensi lompatan melangkah ke ratusan megahertz atau gigahertz, membolehkan amplifikasi induktan rendah isyarat resonan. Inilah sebab utama mengapa sisi bekalan kuasa sirkuit seharusnya terputus dengan betul pada frekuensi tinggi.

3.Perlawanan paralel EPR RL yang sama adalah apa yang biasanya kita sebut perlawanan kebocoran kapasitif. RL adalah parameter penting dalam aplikasi sambungan AC, aplikasi penyimpanan (cth. integrator analog dan pemegang sampel) dan bila menggunakan kondensator dalam sirkuit impedance tinggi. Muatan dalam kondensator ideal sepatutnya berubah hanya dengan arus luaran. Namun, RL dalam kondensator sebenar menyebabkan muatan bocor perlahan pada kadar yang ditentukan oleh konstan masa RC.

4.Dua parameter, RDA dan CDA, juga adalah parameter pengedaran kapasitasi, tetapi ia mempunyai sedikit kesan dalam aplikasi praktik dan tidak diterangkan di sini. Jadi terdapat tiga parameter distribusi kapasitas penting: ESR, ESL dan EPR. Yang paling penting adalah ESR dan ESL. Sebenarnya, hanya model RLC yang mudah digunakan untuk menganalisis model kapasitasi, iaitu menganalisis kapasitasi dalam terma C, ESR dan ESL.

5.Berdasarkan perkenalan model terperinci, mari kita bercakap tentang dua jenis kondensator yang sering digunakan dalam rancangan kita.

6.Kondensator elektrolitik (contohnya, kondensator tantal dan aluminium) mempunyai kapasitas yang besar. Mereka tidak sesuai untuk penyimpanan dan sambungan kerana perlahan izolasi rendah mereka, iaitu perlahan paralel EPR yang sama dengan kecil dan arus bocor tinggi (nilai biasa 520 na/μ f). kondensator elektrolitik lebih sesuai sebagai kondensator bypass untuk bekalan kuasa untuk stabilkan mereka. Kondensator yang paling sesuai untuk menyambung AC dan penyimpanan muatan adalah kondensator PTFE dan kondensator poliester (polypropylene, polystyrene, dll.).

7.kondensator keramik monolitik lebih sesuai untuk kondensator penghapusan sirkuit frekuensi tinggi, kerana induktan siri yang sama adalah sangat rendah, iaitu, induktan siri yang sama ESL sangat kecil, dan band penghapusan sangat luas. Ini ada banyak kaitan dengan strukturnya. Kondensator keramik monolitik terdiri dari pelbagai lapisan logam sandwiched dan filem keramik yang diatur selari dengan bar busbar daripada luka dalam siri.

Peran kondensator dalam pcb

1. Peranan pasang

Kapasitor dalam papan PCB adalah kebanyakan bertanggungjawab untuk peran sambungan isyarat, terutama dalam penghantaran isyarat frekuensi rendah. Melalui kapasitas sambungan, isyarat frekuensi rendah boleh dihantar secara efektif diantara sirkuit, untuk mencegah kerja statik sirkuit sebelum dan selepas gangguan antara satu sama lain.

2.Penapis

Penapis adalah salah satu fungsi yang sangat penting kondensator dalam sirkuit. Kapasitor boleh menekan isyarat frekuensi tinggi yang tidak diinginkan, sebagai penapis pada garis kuasa atau garis isyarat, sehingga output kuasa lebih stabil. Kondensator-kapasitas besar biasanya bertanggungjawab untuk penapisan frekuensi rendah, sementara kondensator-kapasitas kecil digunakan untuk penapisan frekuensi tinggi untuk mencapai kualiti isyarat terbaik.

3. Memutus

Fungsi utama kondensator penyahpautan adalah untuk menyediakan laluan kuasa impedance rendah untuk sirkuit terintegrasi (ICs) untuk menghapuskan bunyi dalam sistem bekalan kuasa, dengan demikian menjamin kestabilan sirkuit. Kondensator ini biasanya perlu ditempatkan sebanyak mungkin kepada pin bekalan kuasa IC mereka berkhidmat untuk mengurangi indutan dan impedance.

4. Storan tenaga

Tujuan utama kondensator penyimpanan tenaga adalah untuk menyediakan kuasa yang diperlukan dengan cepat apabila sirkuit diaktifkan. Kondensator penyimpanan tenaga biasanya mempunyai nilai kapasitasi yang besar, boleh penimbangan tenaga dalam peningkatan tiba-tiba permintaan tenaga, untuk memastikan kestabilan bekalan tenaga. Dalam rancangan, bentangan kondensator penyimpanan juga patut mempertimbangkan kedudukan relatif kepada muatan untuk memastikan efisiensinya.

5. Penapis bunyi

Kapasitor boleh diselesaikan melalui sirkuit bypass penapisan isyarat gangguan. Kapasitor bypass sering digunakan untuk mengelak bunyi frekuensi tinggi, memastikan bahawa apabila isyarat ditambah, hanya isyarat frekuensi rendah berjaya ke aras seterusnya sirkuit. Ini penting untuk memperbaiki integriti isyarat sirkuit.

6. Kepentingan Bentangan

Bentangan kondensator pada PCB mempunyai kesan langsung pada prestasi sirkuit. Bentangan yang betul tidak hanya mengurangkan gangguan isyarat, tetapi juga meningkatkan integriti bekalan kuasa. Kapasitor sepatutnya ditempatkan dalam laluan semasa yang mungkin untuk memastikan ia memberikan permainan penuh kepada fungsi penapisan dan penyahpautan

Bagaimana untuk memilih kondensator yang betul bila merancang PCB?

1. Tentukan keperluan aplikasi

Sebelum memilih kondensator yang betul, anda perlu menentukan aplikasi khusus kondensator dalam sirkuit. Contohnya, kondensator boleh digunakan untuk fungsi yang berbeza seperti penapisan, pemisahan, sambungan atau penyimpanan tenaga. Jenis-jenis kondensator yang berbeza adalah sesuai untuk tujuan berbeza, seperti kondensator penyahpautan biasanya digunakan untuk menapis bunyi frekuensi tinggi dalam bekalan kuasa, sementara kondensator penapis digunakan untuk kestabilan sistem kuasa dan penghalangan bunyi.

2. Pertimbangkan jenis kondensator

Pemilihan kondensator patut berdasarkan keperluan sebenar bagi jenis untuk menentukan. Jenis biasa kondensator termasuk kondensator elektrolitik aluminium, kondensator keramik dan kondensator tantalum. kondensator elektrolitik aluminum sesuai untuk kapasitas tinggi, bypass kuasa frekuensi rendah, sementara kondensator keramik sesuai untuk sirkuit pemisahan frekuensi tinggi kerana induktan siri yang sama rendah.

3. Pemilihan mengikut kapasitas dan aras tegangan

Pilihan yang betul nilai kapasitas adalah penting,kapasitas kapasitas patut mampu memenuhi keperluan sirkuit, sementara tenaga nominalnya perlu lebih tinggi daripada tenaga operasi tertinggi dalam sirkuit. Pastikan bahawa terdapat margin tegangan yang mencukupi untuk mengelakkan kegagalan kapasitor dalam keadaan operasi.

4.Pertimbangkan faktor persekitaran

Faktor seperti suhu, kelembapan dan getaran persekitaran di mana mereka digunakan juga boleh mempengaruhi pemilihan kondensator. Jenis tertentu kondensator berfungsi buruk pada suhu tinggi atau dalam persekitaran ekstrim, jadi kondensator yang sesuai untuk persekitaran operasi tertentu patut dipilih.

5.Balasan Frekuensi dan ESR

Dalam rancangan sirkuit frekuensi tinggi, anda perlu memperhatikan karakteristik frekuensi kondensator dan resistensi siri yang sama (ESR). Pemilihan kondensator dengan ESR lebih rendah membantu untuk meningkatkan prestasi sirkuit, terutama dalam kes perubahan isyarat cepat, ESR rendah boleh mengurangkan kehilangan tenaga dan generasi panas.

6.Jenis dan Bentangan Pakej

Jenis pakej kondensator boleh mempengaruhi bentangan papan dan ketepatan komponen elektronik. Oleh itu, perlu memilih bentuk pakej yang sesuai untuk desain PCB. Bentangan yang sesuai memastikan bahawa kondensator boleh disambung ke sirkuit dengan cara optimal untuk minimumkan gangguan dan meningkatkan prestasi.

Kondensator PCB bermain peran penting dalam papan sirkuit cetak (PCB), menganggap fungsi berbilang seperti sambungan, penapis, pemisahan, storan tenaga dan penapis bunyi.Memilih kondensator yang betul tidak hanya meningkatkan kestabilan sirkuit dan integriti isyarat, tetapi juga meningkatkan prestasi sirkuit dalam keadaan operasi yang berbeza.