Kapasitor Voltan selari: Apakah Kedudukan Bank Sebenarnya
Panduan praktikal untuk kemuatan, perkongsian arus dan siling voltan yang mengawal mana-mana bank kapasitor selari.
Enam kapasitor snap-in 470 µF duduk dalam satu baris merentasi pautan 400 V DC modul pengecasan. Lukisan itu memanggil kumpulan itu sebagai bank 2,820 µF, dan semua orang membaca nombor itu sebagai aritmetik yang tidak berbahaya. Kemudian seseorang bertanya apa yang berlaku jika dua daripada enam kedudukan diisi dengan bahagian 350 V dan bukannya 450 V, dan bilik menjadi senyap.
Inilah jawapan sebelum alasan. Kapasitor secara selari semuanya melihat voltan yang sama, kapasitansinya ditambah bersama, rintangan siri setaranya menurun, dan penarafan voltan keseluruhan bank sama dengan penarafan terendah dalam baris. Bukan purata, bukan tertinggi, dan bukan sesuatu susun atur boleh diperbaiki.
Ayat tunggal itu menentukan sama ada bank terselamat daripada kejadian lonjakan atau mengeluarkan elektrolit pada petang yang panas. Apa yang berikut ialah apa yang sebenarnya berubah apabila kapasitor diletakkan selari, apa yang tidak berubah sama sekali, dan butiran mana yang cenderung menggigit semasa kelayakan.
Satu Voltan, Caj Dikongsi: Perubahan Sambungan Selari
Dalam susunan selari terminal diikat bersama, jadi setiap kapasitor melihat perbezaan potensi yang sama. Caj tidak membahagi sama rata; ia membahagi mengikut kadar kapasiti. Pada 48 V, kapasitor 1,000 µF menyimpan sepuluh kali cas kapasitor 100 µF yang berada di sebelahnya, manakala kedua-duanya ditekankan oleh voltan yang sama.
Aritmetik adalah mudah. Jumlah kapasitansi ialah jumlah nilai individu, dan tenaga tersimpan mengikut jumlah itu:
- C jumlah = C1 C2 ... Cn
- Tenaga tersimpan = 1/2 x C jumlah x V kuasa dua
- Rintangan setara dan induktansi bergabung sebagai timbal balik, jadi mereka jatuh apabila bahagian ditambah
| Harta benda | Bank bersiri | Bank selari |
|---|---|---|
| Jumlah kapasiti | Timbal balik menambah | Nilai tambah secara langsung |
| Voltan merentasi setiap bahagian | Membahagikan; kapasitor terkecil mengambil bahagian terbesar | Sama untuk setiap kapasitor di bank |
| Penarafan voltan kumpulan | Tambah, dengan syarat pengimbangan ada | Sama dengan rating tunggal terendah |
| Mengimbangi perkakasan | Biasanya diperlukan | Tidak diperlukan |
| Peranan biasa | Rentetan voltan tinggi dan pautan bertindan | Penyimpanan pukal, penyahgandingan, perkongsian riak |
| Risiko bahagian paling lemah | Voltan lampau pada kapasitor terkecil | Terlalu panas dalam kapasitor ESR terendah |
Penarafan Voltan Bank Selari, Dinyatakan Dengan Jelas
Kapasitan menambah selari. Kedudukan voltan tidak. Bank hanya mewarisi nombor terendah dalam baris.
Sebuah kapasitor 63 V dan sebuah kapasitor 35 V berwayar selari membentuk bank 35 V. Bahagian 63 V berjalan jauh di bawah silingnya sendiri, yang tidak berbahaya untuk kapasitor dan mengelirukan bagi sesiapa yang membaca nota skematik.
Terdapat lapisan kedua kepada peraturan: voltan undian tidak berfungsi voltan. Elektrolitik aluminium biasanya dikendalikan dengan margin. Duduk pada 80 peratus daripada voltan terkadar adalah garis dasar biasa untuk reka bentuk suhu bilik; reka bentuk riak tinggi atau 105 °C sering bergerak ke arah 70 peratus, dan produk perindustrian yang tahan lama boleh menjadi lebih rendah.
Penarafan lonjakan tidak berfungsi sebagai voltan. Bahagian yang bertolak ansur dengan lonjakan pendek pada voltan terkadarnya tidak seharusnya diminta untuk tinggal di sana secara berterusan, dan bank selari tidak menawarkan margin kongsi yang tidak akan dimiliki oleh satu kapasitor.
| Voltan terkadar | 80 peratus sasaran | 70 peratus sasaran |
|---|---|---|
| 25 V | 20 V | 17.5 V |
| 35 V | 28 V | 24.5 V |
| 50 V | 40 V | 35 V |
| 63 V | 50 V | 44 V |
| 100 V | 80 V | 70 V |
| 200 V | 160 V | 140 V |
| 400 V | 320 V | 280 V |
| 450 V | 360 V | 315 V |
Mengapa Bank Selari Mendapat Ruang Papan Mereka
Sambungan selari membahagikan rintangan dan kearuhan dengan cara yang sama perintang bergabung. Lima kapasitor dengan 100 miliohm ESR berkelakuan, sebagai satu kumpulan, seperti komponen 20 miliohm. Rintangan setara yang lebih rendah bermakna kurang pemanasan dalaman pada arus riak tertentu, dan kurang pemanasan bermakna hayat yang lebih lama; peraturan biasa ialah setiap pengurangan 10 °C dalam suhu teras secara kasarnya menggandakan hayat perkhidmatan.
Arus riak tidak membahagi sama rata, walaupun. Ia berpecah mengikut impedans, jadi kapasitor ESR terendah dalam bank membawa bahagian terbesar dan berjalan paling panas. Menyemak hanya jumlah rating riak bank, dan bukannya bahagian setiap bahagian, ialah cara satu pemanasan boleh muncul di bawah kamera terma.
Sebelum susun atur dibekukan, ia patut dilihat semula bagaimana ESR membentuk arus dan haba riak dalam kapasitor elektrolitik aluminium, kerana hubungan itu menetapkan had sebenar bank selari.
Bahagian Tidak Padan dan Tekanan Yang Berhijrah
Dua kapasitor daripada larian pengeluaran yang sama boleh berbeza sebanyak 20 peratus dalam kapasiti dan lebih banyak dalam ESR, terutamanya apabila ia datang dari lot yang berbeza atau keadaan penyimpanan yang berbeza. Dalam bank selari yang merebak muncul sebagai perkongsian arus yang tidak sama dan bukannya voltan yang tidak sama.
Urutan kegagalan patut dinyatakan, kerana ia berlawanan dengan intuitif. Bahagian ESR terendah membawa arus paling riak dan berjalan paling panas. Haba mengeringkan elektrolit, yang meningkatkan ESR dan menurunkan kapasiti. Apabila ESRnya meningkat, bahagian arusnya jatuh, dan kapasitor yang tinggal menyerap perbezaannya. Bank jarang sekali gagal; ia memutarkan tekanan dari bahagian ke bahagian sehingga seseorang boleh melepaskan.
Jangan sekali-kali mencampurkan penilaian voltan di dalam satu bank selari, walaupun semasa prototaip dibina. Jika bank mesti menggabungkan siri atau lot, ukur ESR sebelum pemasangan dan bekukan bil bahan melalui kelayakan, kerana perubahan pembekal yang senyap boleh mengalihkan baki semasa dengan cara yang tidak ditunjukkan oleh skema.
Tembaga Penting Sama Seperti Kapasitansi
Rintangan jejak dan bar bas beberapa miliohm adalah tidak relevan pada 1 A dan menentukan pada 100 A. Jika laluan kuprum ke satu kapasitor adalah 30 mm lebih panjang daripada laluan ke jirannya, belahan semasa akan mengikut kuprum, bukan lembaran data. Reka letak simetri, cawangan sama panjang dan titik bintang dikongsi ialah pembetulan standard.
Logik yang sama digunakan pada frekuensi tinggi, di mana kearuhan siri setara mendominasi. Kapasitor selari mengurangkan kearuhan gelung bank hanya apabila ia berkongsi laluan pulangan padat; menyebarkannya merentasi gelung yang luas dan faedahnya menyejat.
Inilah sebabnya mengapa bahagian polimer ESR rendah dan elektrolitik pukal kerap digunakan bersama: polimer mengendalikan kelebihan pantas, elektrolitik meliputi permintaan tenaga yang lebih perlahan, dan kuprum memutuskan sama ada melakukan tugasnya.
Senarai Semak Praktikal untuk Bank Selari
Kebanyakan masalah bank yang selari dikesan kembali kepada lima keputusan yang dibuat lebih awal dan jarang dilihat semula. Senarai di bawah ialah versi yang digunakan dalam pengeluaran.
- Tetapkan voltan bank daripada kapasitor berkadar terendah, kemudian gunakan pengurangan: 80 peratus daripada penilaian sebagai lantai untuk reka bentuk suhu bilik, lebih hampir kepada 70 peratus untuk tugasan riak tinggi atau suhu tinggi.
- Kekalkan satu rating, satu siri dan idealnya satu lot di seluruh bank. Lot bercampur bermaksud ESR bercampur, dan ESR bercampur bermaksud arus bercampur.
- Saiz riak setiap kapasitor dan bukannya setiap bank, dan andaikan bahagian ESR terendah akan mengambil lebih daripada bahagian aritmetiknya.
- Letakkan kuprum secara simetri, kerana panjang laluan yang sama penting lebih daripada jumlah luas kuprum apabila arus meningkat.
- Sahkan gambar terma di bawah beban kes terburuk dengan kamera, bukan sahaja dengan hamparan.
- Tentukan terlebih dahulu apa yang boleh dilakukan oleh kapasitor yang gagal. Pembuangan, pintasan dan kehilangan kapasiti secara beransur-ansur adalah tiga peristiwa berbeza dengan tiga akibat berbeza.
Apabila Lebih Banyak Kapasitor Secara Selari Berhenti Membantu
Sambungan selari meningkatkan kapasiti. Ia tidak sekali-kali meningkatkan keupayaan voltan, yang merupakan tugas rentetan siri, dan rentetan siri memerlukan perintang pengimbang kerana toleransi kemuatan bertukar terus kepada ketidakseimbangan voltan.
Tenaga tersimpan juga berkembang dengan bank. Bank 2,820 µF dicas kepada 400 V memegang kira-kira 226 joule, kesemuanya tersedia untuk laluan kerosakan, alat yang terjatuh atau tangan juruteknik. Perintang pemerah darah, masa nyahcas yang ditetapkan dan perlindungan litar pintas adalah sebahagian daripada bank, bukan tambahan pilihan.
Satu lagi kehalusan patut diketahui. Penyelarasan dua kumpulan nilai kapasitans yang sangat berbeza boleh mencipta anti-resonans di antara mereka, di mana galangan gabungan meningkat pada frekuensi tertentu dan bukannya jatuh. Ia jarang penting dalam simpanan tenaga pukal, dan ia amat penting dalam rangkaian penyahgandingan frekuensi tinggi.
Tenaga tersimpan adalah bahaya di mana-mana bank selari. Sahkan saiz bleeder, masa nyahcas dan prosedur penguncian sebelum kuasa pertama, dan layan kapasitor yang belum dinyahcas sebagai hidup.
Tiga nombor menentukan sama ada bank selari berkelakuan: penarafan voltan, yang merupakan penarafan terendah dalam baris; kapasitansi, iaitu jumlah; dan ESR, yang merupakan salingan bagi jumlah salingan. Kapasitor yang membawa arus paling riak adalah yang mempunyai rintangan paling sedikit, dan ia juga akan menjadi yang paling panas.
Lakukan yang betul, pastikan simetri kuprum dan pastikan bil bahan tetap stabil, dan bank selari melakukan dengan tepat apa yang diminta oleh pereka daripada mereka: mereka merendahkan impedans, menyebarkan haba dan membeli tahun hayat perkhidmatan untuk kos beberapa komponen tambahan. Oleh kerana bank itu hanya sekuat bahagian paling lemah di dalamnya, pembekal kapasitor elektrolitik aluminium yang boleh mendokumenkan toleransi dan data sepanjang hayat merentas satu siri menjadikan pengiraan itu lebih mudah untuk dipertahankan.
