خازن های آلومینیومی در مدارهای منبع تغذیه چه کاربردهایی دارند؟

خازن های آلومینیومی برای چه مواردی در مدارهای منبع تغذیه استفاده می شوند؟

در مدارهای منبع تغذیه، خازن الکترولیتی آلومینیومی s عمدتاً برای صاف کردن ولتاژ DC تصحیح شده، فیلتر کردن امواج و نویز، و ذخیره انرژی که خروجی را تحت تغییرات بار ناگهانی تثبیت می کند، استفاده می شود. . از آنجایی که آنها مقادیر ظرفیت خازنی بالایی را در یک بسته نسبتا فشرده و کم هزینه ارائه می دهند، در مراحل ورودی و خروجی تقریباً هر منبع تغذیه AC به DC، از شارژرهای تلفن کوچک گرفته تا درایوهای موتور صنعتی، قرار دارند. کار آنها برای توصیف ساده است اما در عمل بسیار مهم است: قله ها را جذب کرده و دره های یک ولتاژ پالسی را پر می کنند تا الکترونیک پایین دست یک منبع تمیز و ثابت دریافت کند.

برخلاف خازن‌های سرامیکی یا فیلمی، الکترولیت‌های آلومینیومی می‌توانند به مقادیر ظرفیت خازنی از چند میکروفاراد تا ده‌ها هزار میکروفاراد برسند، که باعث می‌شود هر زمان که مداری به ذخیره‌سازی انرژی انبوه به جای فیلتر دقیق فرکانس بالا نیاز داشته باشد، آنها را به انتخاب پیش‌فرض تبدیل می‌کند. به همین دلیل است که آنها را در اطراف یکسو کننده های پل، تنظیم کننده های ولتاژ و مبدل های سوئیچینگ قرار می دهید تا در مدارهای زمان بندی سیگنال یا RF.

ذخیره انرژی و پشتیبانی گذرا بار

فراتر از صاف کردن، خازن های آلومینیومی به عنوان یک ذخیره انرژی محلی عمل می کنند. هنگامی که یک بار به طور ناگهانی جریان بیشتری می کشد، مانند راه اندازی یک موتور یا یک پردازنده به بار کامل، خازن شارژ اضافی را فورا تامین می کند در حالی که مدار تنظیم منبع تغذیه به آن نزدیک می شود. بدون این بافر، ولتاژ به صورت لحظه ای کاهش می یابد و به طور بالقوه باعث ریست، اشکال یا از دست دادن گشتاور در موتورها می شود.

این نقش پاسخ گذرا به این دلیل است که خازن های آلومینیومی نزدیک به تنظیم کننده های سوئیچینگ، درایورهای موتور و مراحل خروجی تقویت کننده قرار می گیرند. نه فقط در فیلتر ورودی اصلی. هر مرحله از یک سیستم قدرت معمولاً خازن محلی خود را دارد که برای تقاضاهای فعلی آن بار خاص اندازه می شود.

مشخصات کلیدی که عملکرد را تعیین می کند

انتخاب خازن آلومینیومی مناسب برای مدار قدرت بیش از انتخاب مقدار ظرفیت خازن است. چندین پارامتر برای تعیین میزان عملکرد و مدت زمان استفاده از این مؤلفه با یکدیگر تعامل دارند.

رتبه بندی ولتاژ

ولتاژ نامی باید از حداکثر ولتاژی که خازن می بیند، از جمله گذرا، با حاشیه ایمنی معمولاً 20٪ یا بیشتر تجاوز کند. عملکرد بسیار نزدیک به ولتاژ نامی، پیری دی الکتریک را تسریع می کند و عمر مفید را کوتاه می کند.

رتبه بندی جریان ریپل

هر خازن آلومینیومی دارای حداکثر جریان موج دار است که می تواند قبل از اینکه گرمایش داخلی طول عمر آن را کوتاه کند، تحمل کند. بیش از حد مجاز جریان ریپل یکی از شایع ترین علل خرابی زودرس خازن در منابع تغذیه است. ، از آنجایی که گرمای حاصله الکترولیت را سریعتر از آنچه منحنی دمای نامی پیش بینی می کند خشک می کند.

مقاومت سری معادل (ESR)

ESR کمتر به معنای تلفات توان داخلی کمتر و گرمایش کمتر در حین کار است. منابع سوئیچینگ فرکانس بالا معمولاً به خازن های آلومینیومی با ESR پایین نیاز دارند تا ولتاژ ریپل و تنش حرارتی را تحت کنترل نگه دارند.

درجه بندی دما و طول عمر

اکثر خازن‌های آلومینیومی استاندارد در دمای 85 درجه سانتی‌گراد یا 105 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی می‌شوند، با عمر نامی که از قانون کلی پیروی می‌کند که در آن به ازای هر 10 درجه سانتی‌گراد کاهش دمای کار، طول عمر تقریباً دو برابر می‌شود. یک خازن که برای 2000 ساعت در دمای 105 درجه سانتیگراد درجه بندی شده است، اگر به طور مداوم در دمای 65 تا 75 درجه سانتیگراد کار کند، ممکن است بیش از 10000 ساعت دوام بیاورد.

انتخاب اندازه مناسب خازن AC برای موتور و مدارهای HVAC

خازن های آلومینیومی همچنین در خارج از الکترونیک ولتاژ پایین، به ویژه در کاربردهای راه اندازی موتور و موتور مانند کمپرسورهای تهویه مطبوع، فن ها و پمپ ها، نقش مهمی ایفا می کنند. انتخاب صحیح اندازه خازن ac ضروری است، زیرا یک خازن کم اندازه نمی تواند گشتاور راه اندازی کافی را فراهم کند در حالی که یک خازن بزرگ می تواند سیم پیچ های موتور را بیش از حد گرم کند.

سایز بندی به طور کلی بر اساس قدرت موتور و رتبه ولتاژ به جای یک فرمول ثابت است و مقدار میکروفاراد همراه با رتبه ولتاژ معمولاً مستقیماً روی خازن اصلی چاپ می شود یا در دفترچه راهنمای تجهیزات ذکر شده است. هنگام تعویض یک واحد خراب، تطبیق هر دو رتبه ظرفیت و ولتاژ تا حد امکان مهمتر از مطابقت با اندازه فیزیکی یا شکل بدنه است.

آلومینیوم در مقابل خازن های فیلم در مقابل سرامیک در مدارهای قدرت

خازن های آلومینیومی همیشه انتخاب درستی نیستند. خازن های فیلم پایداری بهتر و تلفات کمتری را در فرکانس بالا ارائه می دهند، اما در هر میکروفاراد هزینه بیشتری دارند، در حالی که خازن های سرامیکی در جداسازی فرکانس بالا برتری دارند اما نمی توانند با ظرفیت حجیم آلومینیوم در یک فضای کوچک مطابقت داشته باشند.