Πυκνωτής φίλτρου: Κυκλώματα, εξαντλητικοί τύποι, εργασία, τύπος, εφαρμογές, συχνές ερωτήσεις

Περιεχόμενο:

Τι είναι πυκνωτής φίλτρου;

Η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή μπορεί να οριστεί ως συνάρτηση συχνότητας καθώς ο πυκνωτής είναι αντιδραστικό στοιχείο, είναι κατάλληλος για χρήση ως αναλογικό φίλτρο ηλεκτρονικών.

Ο πυκνωτής φίλτρου είναι ένα παθητικό φίλτρο που αποτελείται από το παθητικό στοιχείο. Τα φαινόμενα πυκνωτή οποιουδήποτε σήματος εξαρτώνται από τη συχνότητα. Αυτό το χαρακτηριστικό πυκνωτή χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό φίλτρων που μπορούν να φιλτράρουν ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων σημάτων, όπως απαιτείται.

Φίλτρο εικόνας πυκνωτή

Πυκνωτές
Image Credit: “Πυκνωτές” by οσκάι έχει άδεια χρήσης κάτω από CC-BY 2.0

Λειτουργία πυκνωτή φίλτρου

Ο πυκνωτής είναι ένα στοιχείο αντιδραστικού κυκλώματος. η σύνθετη αντίσταση και αντίσταση του θα ποικίλλουν με το σήμα συχνότητας που διέρχεται από αυτό.

Η λειτουργία του πυκνωτή φίλτρου βασίζεται στη θεμελιώδη αρχή της χωρητικής αντίδρασης. Η τιμή της χωρητικής αντίδρασης μεταβάλλεται με τη συχνότητα που εφαρμόζεται στον πυκνωτή για πυκνωτή σήματος χαμηλότερης συχνότητας και προσφέρει μεγαλύτερη αντίσταση και ο πυκνωτής σήματος υψηλότερης συχνότητας παρέχει χαμηλή αντίσταση. Ο πυκνωτής προσπαθεί πάντα να διατηρήσει τη χωρητικότητα του πυκνωτή, οπότε ο πυκνωτής θα προσπαθήσει να αντισταθεί στη μικρή ροή ρεύματος στο κύκλωμα δημιουργεί αντίσταση πυκνωτή.

Αντικατάσταση πυκνωτή φίλτρου

Ο πυκνωτής φίλτρου μπορεί να αντικατασταθεί από Ενεργό πυκνωτή, κύκλωμα φίλτρου επαγωγέα, κυκλώματα FET κ.λπ.

Τύποι πυκνωτή φίλτρου

Ο πυκνωτής φίλτρου μπορεί να ταξινομηθεί ως εξής ως βασικός τύπος:

  • Χαμηλός πυκνωτής-φίλτρο
  • Πυκνωτής-φίλτρο υψηλής διέλευσης
  • Πυκνωτής-φίλτρο Bandpass
  • Bandstop / Band Απορρίψτε πυκνωτή-φίλτρο

Τύπος πυκνωτή φίλτρου

Όπως γνωρίζαμε, υπάρχει μια σχέση μεταξύ της χωρητικής αντίδρασης του πυκνωτή ( Χ_γ) με τη συχνότητα και τη χωρητικότητα σήματος εισόδου του πυκνωτή.

X_c=1/ (2\pi fC)

Έτσι, η χωρητική αντίδραση ( Χ_γ ) του πυκνωτή φίλτρου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη συχνότητα (f) του σήματος. 

Κύκλωμα πυκνωτή φίλτρου

φίλτρο πυκνωτή
Εικ. Ένα βασικό κύκλωμα φίλτρου-πυκνωτή.

Εφαρμογές πυκνωτή φίλτρου

Ο πυκνωτής φίλτρου χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές όπως:

  • Αποκλείστε το στοιχείο DC ή AC του σήματος.
  • Παράκαμψη DC ή AC μέρος του σήματος.
  • Εφαρμογές φίλτρων υψηλής τάσης.
  • Για να περιορίσετε τη ζώνη συχνοτήτων.
  • Για να αφαιρέσετε τον ανεπιθύμητο θόρυβο από το κύκλωμα.
  • Για να αφαιρέσετε τις παρεμβολές στα κυκλώματα.
  • Χρησιμοποιείται για την αφαίρεση του θορύβου του ραδιοφώνου.

Φίλτρο κυκλώματος πυκνωτή για αποκλεισμό DC και Pass AC

Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε μια σειρά με την πηγή DC σε κατάσταση πλήρους εκφόρτισης, το ρεύμα θα ρέει μέχρι να φορτιστεί πλήρως ο πυκνωτής. Σε εκείνο το στάδιο, η τάση του πυκνωτή είναι ίση με την εφαρμοζόμενη τάση και σε εκείνο το σημείο, ο πυκνωτής είναι κορεσμένος τώρα δεν μπορεί να ρέει ρεύμα μέσα του, οπότε ο πυκνωτής θα συμπεριφέρεται ως ανοιχτό κύκλωμα. Όπως γνωρίζουμε, το DC συνήθως e είναι μια σταθερή τιμή, δηλαδή έχει συχνότητα 0Hz. Καθώς ο πυκνωτής προσφέρει υψηλή αντίσταση σε χαμηλή συχνότητα, όταν ο πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε σειρά με την πηγή DC, θα αποκλείσει όλα τα εξαρτήματα DC από το σήμα και θα αφήσει το AC να περάσει μέσα από αυτό.

Υπολογισμός πυκνωτή φίλτρου DC

Όπως γνωρίζουμε, το σήμα DC είναι συνήθως μια σταθερή τιμή, δηλαδή έχει συχνότητα 0 Hz.

Now X_c = 1/(2 \ pi cf) ως f = 0

Xc = \ infty

Έτσι, για την είσοδο DC, ο πυκνωτής παρέχει άπειρη αντίσταση, έτσι I = V/X_c

 Όσο για την αξία του X_c = \ infty, the value of I=0.

Πυκνωτής φίλτρου σε ανορθωτή

Η έξοδος του ανορθωτή είναι παλλόμενη στη φύση, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για παροχή DC στο ηλεκτρονικό κύκλωμα, οπότε ο πυκνωτής συνδέεται κατά μήκος του φορτίου. Ο πυκνωτής φίλτρου βοηθά στη μείωση της παλμικής συμπεριφοράς της εξόδου ανορθωτή.

  Σε ένα κύκλωμα μισού ανορθωτή, μια ιδανική δίοδος στην πηγή τάσης είναι μια πηγή AC με ημιτονοειδές σήμα στο θετικό μισό του σήματος. Η δίοδος είναι σε πόλωση προς τα εμπρός, οπότε η δίοδος είναι μεροληπτική προς τα εμπρός και ο πυκνωτής φορτίστηκε. Στο αρνητικό μισό του σήματος, η δίοδος είναι σε αντίστροφη πόλωση, οπότε δεν ρέει ρεύμα μέσω της διόδου και ο φορτισμένος πυκνωτής θα εκφορτιστεί μέσω της αντίστασης φορτίου, έτσι ο πυκνωτής φίλτρου μειώνει την παλλόμενη φύση της εξόδου του ανορθωτή.

Για να μην μειωθεί υπερβολικά η τάση εξόδου κατά την εκφόρτιση του πυκνωτή, επιλέξτε έναν πυκνωτή με τιμή έτσι ώστε η σταθερά χρόνου να είναι πολύ μεγαλύτερη από το διάστημα εκφόρτισης. Ο πυκνωτής φίλτρου συνδέεται παράλληλα με το φορτίο, οπότε αυτό το κύκλωμα φίλτρου είναι επίσης γνωστό ως α πυκνωτής διακλάδωσης-φίλτροΤο Ένας πυκνωτής είναι της μεγαλύτερης τιμής που συνδέεται κατά μήκος της σύνθετης αντίστασης φορτίου.

Πυκνωτής φίλτρου για ανορθωτή γέφυρας

Ένας ανορθωτής γέφυρας μετατρέπει το AC σε DC χρησιμοποιώντας τέσσερις διόδους ίδιες με τον ανορθωτή μισής γέφυραςΤο Η έξοδος είναι παλλόμενη στη φύση, έτσι ένας πυκνωτής συνδέεται κατά μήκος του φορτίου για να κάνει μια πιο καθαρή μορφή DC. Η λειτουργία είναι η ίδια με το κύκλωμα φίλτρου μισού ανορθωτή. Το κύριο πλεονέκτημα ενός ανορθωτή γέφυρας πλήρους κύματος είναι ότι η έξοδός του έχει λιγότερη παλλόμενη συμπεριφορά από αυτή του ανορθωτή μισού κύματος, οπότε το μέγεθος του πυκνωτή στο κύκλωμα φίλτρου γέφυρας μπορεί να είναι μικρότερο από αυτό του πυκνωτή φίλτρου μισού κύματος.

Υπολογισμός τιμής πυκνωτή φίλτρου

Πώς να υπολογίσετε την τιμή του πυκνωτή φίλτρου στην παροχή ρεύματος;

Η σχέση μεταξύ της χωρητικότητας του Πυκνωτή (C) με μεταβολή (Q) και της τάσης (V) στον πυκνωτή ορίζεται ως C = QV

Η σχέση μεταξύ φόρτισης και ρεύματος είναι Q = IT

Όπως γνωρίζουμε ότι ο χρόνος είναι αντιστρόφως ανάλογος με τον χρόνο T = 1/f

Για τις παραπάνω εξισώσεις, παίρνουμε C = I/(FV)

Πυκνωτής φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης περνά μόνο το σήμα συχνότητας, το οποίο είναι χαμηλότερο από αυτό της συχνότητας διακοπής του φίλτρου. Για αυτό το φίλτρο χαμηλής διέλευσης, η σχέση μεταξύ αντίστασης πυκνωτή και συχνότητας διακοπής είναι

f_c = 1/(2\pi RC)

Η αντίσταση στο κύκλωμα είναι ανεξάρτητη από τη μεταβολή της εφαρμοζόμενης συχνότητας, αλλά ο πυκνωτής είναι ευαίσθητος στις αλλαγές στη συχνότητα του σήματος εισόδου.

Εικ. Διάγραμμα κυκλώματος πυκνωτή φίλτρου χαμηλής διέλευσης πρώτης τάξης.

Όταν η συχνότητα του σήματος εισόδου είναι χαμηλή, η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή είναι μεγαλύτερη από τη σύνθετη αντίσταση της αντίστασης στην πτώση τάσης εισόδου στον πυκνωτή. Ακόμα, όταν η συχνότητα του σήματος εισόδου είναι υψηλή, τότε η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή είναι χαμηλότερη από αυτή της αντίστασης, η πτώση της τάσης στην αντίσταση είναι μεγαλύτερη. Η χαμηλή συχνότητα περνάει και η υψηλή συχνότητα αποκλείεται.

 Σε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, οι συχνότητες κάτω από τη συχνότητα διακοπής είναι γνωστές ως ζώνη πρόσβασης, και η συχνότητα πάνω από τη συχνότητα διακοπής είναι γνωστή ως ζώνη διακοπής.

Τα φίλτρα χαμηλής διέλευσης χρησιμοποιούνται για

  • Για τη μείωση του ηλεκτρικού θορύβου
  • Για να περιορίσετε το εύρος ζώνης του σήματος
  • Για τη μείωση των παρεμβολών

Το κέρδος του φίλτρου χαμηλής διέλευσης σε μέγεθος μπορεί να υπολογιστεί από

Κέρδος φίλτρου = 20log (Vout/Vin)

Vout-> τάση εξόδου του φίλτρου

Vin-> τάση εισόδου του φίλτρου

Τύπος πυκνωτή φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Μπορεί να είναι δύο τύπων:

  • Πυκνωτής φίλτρου πρώτης τάξης
  • Πυκνωτής φίλτρου δεύτερης τάξης

Το κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης παραπάνω έχει μόνο έναν πυκνωτή αντιδραστικών συστατικών, που ονομάζεται ένα φίλτρο ψηφοφορίας ή φίλτρο πρώτης τάξης.

In της δεύτερης τάξης του φίλτρου χαμηλής διέλευσης, πρέπει στο αντιδραστικό στοιχείο που είναι πυκνωτής στο κύκλωμά του, ο σχεδιασμός είναι χρήσιμος όταν το σήμα δεν παρέχει ευρεία ζώνη μεταξύ επιθυμητών και ανεπιθύμητων στοιχείων συχνότητας.

Εικ. Διάγραμμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης δεύτερης τάξης.

Πυκνωτής φίλτρου παράκαμψης

Εδώ το ένα άκρο του πυκνωτή συνδέεται με την παροχή ρεύματος και το άλλο συνδέεται απευθείας με τη γείωση. Αυτός ο πυκνωτής βοηθά στη μείωση της επίδρασης των αιχμών της τάσης ή οποιουδήποτε εξαρτήματος AC από το τροφοδοτικό. συντομεύει το σήμα AC στη γείωση και μειώνει τον θόρυβο AC για να παράγει ένα πολύ καθαρό σήμα DC.

Εικ. Διάγραμμα πυκνωτή φίλτρου παράκαμψης.

Η ο πυκνωτής σε αυτό το κύκλωμα πρέπει να έχει τουλάχιστον το ένα δέκατο αντίστασης με εκείνη του αντιστάτη ReΤο Όπως γνωρίζουμε, το ηλεκτρικό ρεύμα επιλέγει τη διαδρομή με χαμηλή αντίσταση στο να ακολουθήσει εάν έχει πολλαπλές διαδρομές για να διαλέξει. ο πυκνωτής προσφέρει μεγάλη αντίσταση σε χαμηλή συχνότητα, οπότε μόνο το στοιχείο AC του σήματος διέρχεται από αυτόν. Το στοιχείο DC του σήματος εισόδου θα περάσει από την αντίσταση Re.

Πυκνωτής φίλτρου υψηλής συχνότητας

Ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης είναι ένα φίλτρο που αποκλείει τη χαμηλή συχνότητα και αφήνει να περάσει από το σήμα υψηλότερης συχνότητας εδώ. Η συχνότητα χαμηλότερη από τη συχνότητα διακοπής είναι μπλοκαρισμένη και η συχνότητα υψηλότερη από τη συχνότητα αποκοπής που επιτρέπεται να περάσει από αυτό το φίλτρο ονομάζεται επίσης φίλτρο χαμηλής κοπήςΤο Ένας πυκνωτής συνδέεται σε σειρά με την παροχή εισόδου. η αντίσταση συνδέεται παράλληλα.

Εικ. Κύκλωμα πυκνωτή-φίλτρου υψηλής διέλευσης πρώτης τάξης.

 Όπως γνωρίζουμε, όταν η συχνότητα του σήματος εισόδου είναι χαμηλή, η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή είναι μεγαλύτερη καθώς ο πυκνωτής βρίσκεται σε σειρά με την παροχή ρεύματος από την οποία μπορεί να περάσει μόνο ένα σήμα υψηλής συχνότητας.

Το παραπάνω κύκλωμα είναι ένα φίλτρο πυκνωτή υψηλής διέλευσης πρώτης τάξης, καθώς υπάρχει μόνο ένα αντιδραστικό στοιχείο σε αυτό το κύκλωμα.

Η πυκνωτή-φίλτρο υψηλής τάξης δεύτερης τάξης και το φίλτρο πυκνωτή υψηλής διέλευσης πρώτης τάξης συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα πυκνωτικό φίλτρο υψηλής τάξης δεύτερης τάξης.

Εικ. Διάγραμμα πυκνωτή-φίλτρου δεύτερης τάξης υψηλής διέλευσης.

3 Πυκνωτής τερματικού φίλτρου

Τρία τερματικά πυκνωτικά-φίλτρα αποτελούνται από έναν τερματικό πυκνωτή, ο οποίος διαθέτει μια πιο αμελητέα σύνθετη αντίσταση από δύο τερματικούς πυκνωτέςΤο Αυτό του επιτρέπει να μειώσει τη σύνθετη αντίσταση στη ζώνη υψηλότερης συχνότητας με μικρότερο αριθμό αντιδραστικών στοιχείων, έχει μεγάλη επίδραση καταστολής θορύβου, χρησιμοποιούνται σε γραμμές ισχύος κυκλώματος, smartphone, τηλεόραση LED κ.λπ.

Πυκνωτής αρμονικού φίλτρου

Το αρμονικό φίλτρο μπορεί να σχεδιαστεί από σειριακά ή παράλληλα αντιδραστικά στοιχεία για να μπλοκάρει ή να αποκλείει τα αρμονικά ρεύματα. Μπορούν να διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Ακόμα, όταν αυτός ο πυκνωτής συνδέεται παράλληλα με την τροφοδοσία, βοηθά στη μείωση του αρμονικού ρεύματος και τάσης στο κύκλωμα.

Ο πυκνωτής που απαιτείται στο αρμονικό φίλτρο πρέπει να δέχεται το δεδομένο μέγεθος διαφόρων τάξεων αρμονικού ρεύματος. Ένα αρμονικό ρεύμα μπορεί να είναι μη ημιτονοειδές κύμα αφού ο πυκνωτής είναι πολύ ευαίσθητος στην τιμή υψηλής τάσης. Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται στο αρμονικό φίλτρο σε συγκεκριμένες περιοχές ανάλογα με τον πυκνωτή που χρησιμοποιείται. Ένα αρμονικό φίλτρο σχηματίζεται από μια τράπεζα πυκνωτών, κυρίως μια ομάδα πυκνωτών της ίδιας βαθμολογίας. Αυτό το φίλτρο μετατρέπει το αρμονικό ρεύμα σε θερμότητα για να προστατεύσει το φορτίο από αυτό.

Τροφοδοσία πυκνωτή φίλτρου

Ο τροφοδοτικός πυκνωτής φίλτρου είναι ένας πυκνωτής τριών ακροδεκτών του οποίου η σύνθετη αντίσταση γείωσης είναι μικρή και χαμηλή επίδραση στη σύνθετη αντίσταση μολύβδου. Είναι ειδικά σχεδιασμένο για πιο αποτελεσματική απόδοση στο κύκλωμα φιλτραρίσματος.

 Ο συνηθισμένος πυκνωτής δεν είναι πολύ καλός για εφαρμογή φίλτρου καθώς έχουν υψηλή σύνθετη αντίσταση η οποία είναι ανεπιθύμητη και μπορεί να επηρεάσει την απόδοση του κυκλώματος φιλτραρίσματος Ο πυκνωτής φίλτρου τροφοδοσίας έχει μικρή τιμή χωρητικότητας διακλάδωσης. Αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιείται σε γραμμές τροφοδοσίας AC και DC για τη μείωση των επιβλαβών παρεμβολών.

Ο τροφοδοτικός πυκνωτής φίλτρου έχει αποτέλεσμα φιλτραρίσματος κοντά σε αυτό ενός ιδανικού πυκνωτή. Ο πυκνωτής σχεδιάστηκε αρχικά για γραμμές ισχύος DC στο σύστημα RF, εμποδίζοντας την ενέργεια RF και αφήνοντας τα σήματα DC να περάσουν από αυτόν.

Πυκνωτής φίλτρου γραμμής

Ο πυκνωτής φίλτρου γραμμής είναι ένας πυκνωτής που χρησιμοποιείται για την καταστολή του ηλεκτρικού θορύβου που παράγεται από το τροφοδοτικό.

 Το τροφοδοτικό μπορεί να έχει διάφορες διαταραχές που περιλαμβάνουν παροδικές υπερτάσεις και διακυμάνσεις στην τάση τροφοδοσίας του. Για να μειωθεί η επίδραση ενός τέτοιου θορύβου, οι πυκνωτές φίλτρου γραμμής χρησιμοποιούν πυκνωτές φίλτρου γραμμής που μπορούν να αντέξουν σε διακυμάνσεις ή παροδικά για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα χωρίς να πέσουν σε αυτόν.

Ο πυκνωτής φίλτρου γραμμής χρησιμοποιείται για

  • διατηρήσετε ενδεχομένως βλαβερές παροδικές γραμμές
  • Για να μειώσετε τη διαταραχή της γραμμής που παράγεται από την πηγή
  • Για τη μείωση του θορύβου που παράγεται από το κύκλωμα

 Υπάρχουν δύο τοπολογίες που χρησιμοποιούνται στο φίλτρο γραμμής: η μία είναι πυκνωτής Χ και η άλλη πυκνωτής Υ.

 In Χ Πυκνωτής, εδώ ο πυκνωτής συνδέεται σε όλη τη γραμμή τροφοδοσίας Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται όταν η κυψέλη δεν μπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτροπληξία. Εξάλειψε τον ηλεκτρικό θόρυβο που προέρχεται από το τροφοδοτικό και τον έκανε να χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλής συχνότητας. Η χωρητικότητα του πυκνωτή X μπορεί να κυμαίνεται από 1microF έως 10MicroF.

Εικ. Διάγραμμα X πυκνωτή συνδεδεμένου στην παροχή ρεύματος.

Πυκνωτής Υ,  σε αυτήν την τοπολογία, οι πυκνωτές συνδέονται μεταξύ της παροχής τάσης γραμμής και του πλαισίου της λίστας συσκευών των κολλεγίων που χρησιμοποιούνται για μια εφαρμογή που θα μπορούσε να οδηγήσει σε ηλεκτροπληξία. Η εμβέλεια αυτού του πυκνωτή μπορεί να είναι από 0.001 micro F έως 1micro F.

Εικ. Διάγραμμα πυκνωτή φίλτρου Υ.

Πυκνωτής φίλτρου σε κύκλωμα τροφοδοσίας

Εικ. Διάγραμμα X πυκνωτή συνδεδεμένου στην παροχή ρεύματος.

Πυκνωτής φίλτρου εναλλάκτη

Οι περιελίξεις του στάτη του εναλλάκτη δημιουργούν το τρέχον τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Δεν υπάρχει μεγάλη τάση κυματισμού για την παραγωγή θορύβου ραδιοφώνου. Μια δίοδος μετατρέπει το AC σε DC και εάν αποτύχει οποιαδήποτε δίοδος εναλλάκτη, η τάση κυματισμού θα αυξηθεί ή μπορεί να προκληθεί θόρυβος από αυτούς που έχουν ηλεκτρικές συνδέσεις. Ακόμα, ένας πυκνωτής φίλτρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ελαχιστοποίηση του θορύβου στο κύκλωμα. Ο πυκνωτής φίλτρου μπορεί είτε να μπλοκάρει την ανεπιθύμητη τάση AC είτε να παρακάμψει την ανεπιθύμητη τάση AC πίσω στην πηγή.

Πυκνωτής ηλεκτρολυτικού φίλτρου

An ηλεκτρολυτικό πυκνωτή είναι ένας πυκνωτής του οποίου η θετική πλάκα είναι κατασκευασμένη από μέταλλο και καλύπτεται από ένα μονωτικό στρώμα οξειδίου πάνω από το μέταλλο. Αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρολύτη για να έχει μια τεράστια χωρητικότητα από άλλους πυκνωτές. Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται σε ένα κύκλωμα φίλτρου που συνδυάζει ηλεκτρολυτικό φίλτρο πυκνωτή ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος για να εξαλείψει τον κυματισμό 60 Hz έως 120 Hz AC στην παροχή ρεύματος DC.

Πυκνωτής φίλτρου EMI

Οι πυκνωτές που χρησιμοποιούνται στο φιλτράρισμα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών σε γραμμές ρεύματος AC και DC είναι γνωστοί ως πυκνωτές φίλτρου EMIΤο Αυτός ο πυκνωτής μπορεί να αποτύχει λόγω υπερβολικής τάσης και παροδικών. Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι τοπολογίας που χρησιμοποιούνται στον πυκνωτή φίλτρου X και η τοπολογία πυκνωτή Y. X χρησιμοποιείται για διαφορικό τρόπο φιλτραρίσματος EMI. Αντίθετα, η τοπολογία πυκνωτή Υ χρησιμοποιείται σε τυπική λειτουργία φιλτραρίσματος EMI.

Θεωρητικά, αρκετές τεχνολογίες πυκνωτών σχεδιάζουν πυκνωτές Χ ή Υ, αλλά οι πιο εμπορικά διαθέσιμες είναι πυκνωτές μεμβράνης ή κεραμικοί πυκνωτές.

Σχεδιασμός πυκνωτή φίλτρου

Οι πυκνωτές φίλτρων μπορούν να σχεδιαστούν με διαφορετικούς τρόπους σύμφωνα με τις απαιτήσεις.

 Όταν δημιουργείται ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, ο πυκνωτής συνδέεται στη συνέχεια κατά μήκος του φορτίου. Όταν σχεδιάζεται ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης, ο πυκνωτής φίλτρου είναι σε σειρά με τροφοδοτικό. Ο πυκνωτής-φίλτρο χρησιμοποιείται ως φίλτρο παράκαμψης όταν ο πυκνωτής είναι συνδεδεμένος μεταξύ της γείωσης και του τροφοδοτικού. Διαφορετικοί πυκνωτές φίλτρων μπορούν να σχεδιαστούν με βάση τα διαφορετικά εύρη λειτουργιών, κόστους, αποφάσεων, θερμοκρασιών και μεγεθών λειτουργίας.

Ενισχυτής πυκνωτή φίλτρου

Ο πυκνωτής φίλτρου έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα: το πλάτος του σήματος εξόδου είναι χαμηλότερο από αυτό του σήματος εισόδου λόγω εξασθένησης του σήματος. Αυτό σημαίνει ότι το συνολικό κέρδος του πυκνωτή φίλτρου είναι μικρότερο από ένα, οπότε μπορεί να χρειαστεί να ενισχυθεί το σήμα εξόδου.

 Διαφορετικοί ενισχυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποκατάσταση ή τον έλεγχο του εξασθενημένου σήματος, όπως OpAmp, τρανζίστορ ή FET. Αφού ο ενισχυτής πυκνωτή-φίλτρου μπορεί να αντλήσει ισχύ από εξωτερική πηγή για να ενισχύσει ή να ενισχύσει το σήμα εξόδου μέσω του φίλτρου πυκνωτή, το σήμα εξόδου του φίλτρου πυκνωτή μπορεί να αλλάξει ή να διαμορφωθεί όπως απαιτείται από το κύκλωμα ενισχυτή.

Επιλογή πυκνωτή φίλτρου

Πώς να επιλέξετε την τιμή του πυκνωτή φίλτρου;

Επιλέξτε το πυκνωτή-φίλτρο με βάση:

  • Κόστος
  • Ακρίβεια
  • Εύρος λειτουργίας
  • σταθερότητα
  • Ρεύμα διαρροής
  • Size
  • Θερμοκρασία λειτουργίας

Πυκνωτής φίλτρου υψηλής τάσης

Συνιστώσα παθητικού κυκλώματος πυκνωτή υψηλής τάσης που μπορεί να αποθηκεύσει φόρτιση και ενέργεια για χρήση σε εφαρμογές υψηλής τάσης, Ο συνηθισμένος πυκνωτής δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές υψηλής τάσης, οπότε ο πυκνωτής υψηλής τάσης χρησιμοποιείται σε εφαρμογές εύρους υψηλότερης τάσης, όπως φιλτράρισμα γραμμών ρεύματος υψηλής τάσης, φιλτράρισμα AC ή DC υψηλής τάσης, παράκαμψη AC ή DC υψηλής τάσης κ.λπ. Αυτοί οι πυκνωτές έχουν σχεδιαστεί όταν οι δύο μεταλλικές πλάκες του πυκνωτή χωρίζονται μεταξύ τους με διηλεκτρικό μέταλλο για αποτελεσματική λειτουργία σε εφαρμογές υψηλής τάσης.

Πώς να δοκιμάσετε τον πυκνωτή φίλτρου

Υπάρχουν δύο τρόποι για να ελέγξετε τον πυκνωτή φίλτρου:

  1. Πριν ελέγξετε τον πυκνωτή, βεβαιωθείτε ότι ο πυκνωτής έχει αποφορτιστεί πλήρως. Εάν δεν αποφορτιστεί πλήρως, τότε αποφορτίστε τον πυκνωτή συνδέοντάς τον μέσω φορτίου. Εάν χρησιμοποιείτε πολύμετρο, ρυθμίστε τον μετρητή να διαβάζει εύρος υψηλών ωμ. Συνδέστε σωστά το θετικό και αρνητικό άκρο του πυκνωτή με το πολύμετρο. Ο μετρητής πρέπει να ξεκινά από το 0 και μετά να κινείται προς το άπειρο, πράγμα που δείχνει ότι ο πυκνωτής είναι σε κατάσταση λειτουργίας. εάν ο μετρητής παραμείνει στο 0, τότε ο πυκνωτής δεν φορτίζει μέσω του μετρητή, αυτό δείχνει ότι δεν λειτουργεί σωστά.
  2. Ένας άλλος τρόπος δοκιμής του πυκνωτή φίλτρου, φορτίστε τον πυκνωτή με την παροχή τάσης DC και στη συνέχεια παρατηρήστε την τάση στην άνοδο και την κάθοδο του πυκνωτή. Σε αυτή τη δοκιμή, η πολικότητα του πυκνωτή είναι απαραίτητη λίγο πριν την εφαρμογή της τάσης. Ελέγξτε τον πυκνωτή μετά τη φόρτιση, αποσυνδέστε την πηγή τάσης από τον πυκνωτή και χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο για να παρατηρήσετε την τάση στον πυκνωτή. Κατά τον έλεγχο, ο φορτισμένος πυκνωτής πρέπει να συγκρατεί την εφαρμοζόμενη τάση. Η τάση θα πέσει γρήγορα στο μηδέν όταν το πολύμετρο είναι συνδεδεμένο επειδή ο πυκνωτής θα εκφορτίζεται μέσω του πολύμετρου. Εάν ο πυκνωτής δεν διατηρεί καμία τιμή κοντά στην εφαρμοζόμενη τάση, τότε ο πυκνωτής δεν λειτουργεί σωστά.

Πυκνωτής SMD φίλτρου

Το SMD σημαίνει επιφανειακά τοποθετημένη συσκευή, πράγμα που σημαίνει ότι ο πυκνωτής SMD είναι ο πυκνωτής που τοποθετείται στην επιφάνεια στις μέρες μας Ο πυκνωτής SMD χρησιμοποιείται ευρέως ως φίλτρο, επειδή είναι μικρότερος σε μέγεθος και μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα στην επιφάνεια της πλακέτας, η τεχνολογία που τοποθετείται επιτρέπει την ταχύτερη και αξιόπιστη κατασκευή του ηλεκτρονικού στοιχείου, οπότε είναι πυκνωτής είναι άμεσα διαθέσιμοι και έχουν φθηνότερη και υψηλότερη απόδοση.

Συχνές Ερωτήσεις

Τι κάνει ένας πυκνωτής φίλτρου;

Οι πυκνωτές φίλτρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διαφορετικούς σκοπούς με διαφορετικές διατάξεις στο κύκλωμα.

Ο πυκνωτής φίλτρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιορίσει το στοιχείο DC του σήματος εισόδου. Μπορεί επίσης να απορρίψει ή να παρακάμψει το στοιχείο AC του σήματος εισόδου. Οι πυκνωτές φίλτρων μπορούν να περιορίσουν το εύρος ζώνης του σήματος ή να αφαιρέσουν ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων από το σήμα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση ανεπιθύμητων εξαρτημάτων ή θορύβου από το κύκλωμα.

Πώς να επιλέξετε πυκνωτές φίλτρου;

Επιλέξτε το πυκνωτή-φίλτρο με βάση:

  • Κόστος
  • Ακρίβεια
  • Εύρος λειτουργίας
  • σταθερότητα
  • Ρεύμα διαρροής
  • Size
  • Θερμοκρασία λειτουργίας

Ποια είναι η επίδραση ενός πυκνωτή ως φίλτρου?

Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται ως φίλτρο. Μπορεί να φιλτράρει εξαρτήματα AC ή DC από το σήμα ή να εξαλείψει ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων.

Ο πυκνωτής προσφέρει υψηλή αντίσταση προς η χαμηλής συχνότητας εισαγωγή σήμαΤο Αντίθετα, προσφέρει χαμηλή αντίσταση στο σήμα υψηλής συχνότητας, οπότε όταν ο πυκνωτής συνδέεται σε σειρά με το σήμα ισχύος, μόνο το στοιχείο AC μπορεί να περάσει από αυτό. Μόνο το στοιχείο DC κουτί περνάει από το φορτίο όταν ο πυκνωτής είναι συνδέονται παράλληλα με το φορτίο.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του φίλτρου πυκνωτή?

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των φίλτρων πυκνωτή.

Τα πλεονεκτήματα των πυκνωτικών φίλτρων είναι φθηνότερα, μικρότερα σε μέγεθος, άμεσα διαθέσιμα. Τα μειονεκτήματα του πυκνωτή φίλτρου είναι ότι είναι ευαίσθητο στην αλλαγή θερμοκρασίας, η χωρητικότητά του μειώνεται με την πάροδο του χρόνου.

Τι συμβαίνει όταν η τιμή του πυκνωτή φίλτρου είναι μεγαλύτερη?

Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του πυκνωτή φίλτρου, το μέγεθος του πυκνωτή αυξάνεται επίσης μαζί του.

Με μεγαλύτερο πυκνωτή φίλτρου, η τάση θα είναι ελάχιστη. Η χρονική σταθερά θα είναι μεγάλη. Η χρέωση θα διατηρηθεί για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, αλλά θα αντλήσει μεγάλο ρεύμα και θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να ολοκληρωθεί η χρέωση και να είναι ακριβό.

Ποιο είναι καλύτερο είτε φίλτρο πυκνωτή είτε φίλτρο επαγωγέα?

Το φίλτρο μπορεί να σχεδιαστεί είτε με πυκνωτή είτε με επαγωγέα ή χρησιμοποιώντας και τα δύο.

Τα φίλτρα πυκνωτών είναι φθηνότερα από τα εξαρτήματα επαγωγής. Το μέγεθος του πυκνωτή φίλτρου είναι πάντα μικρότερο από το μέγεθος του φίλτρου επαγωγής. Ο πυκνωτής-φίλτρο είναι καλύτερος σε τάση εξομάλυνσης, ενώ το φίλτρο επαγωγής είναι καλύτερο στην εξομάλυνση ρεύματος.

Ποιος τύπος πυκνωτή χρησιμοποιείται σε φίλτρο χαμηλής διέλευσης?

Σε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, ο πυκνωτής συνδέεται κατά μήκος του φορτίου.

Ο τύπος πυκνωτή που χρησιμοποιείται στο φίλτρο χαμηλής διέλευσης εξαρτάται από το εύρος λειτουργίας, τη θερμοκρασία, την ευαισθησία, τη σταθερότητα, το κόστος, το μέγεθος κλπ. Ο πυκνωτής, ο οποίος πληροί τις απαιτήσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μιας ράγας και ενός πυκνωτή φίλτρου σε ένα κύκλωμα?

Ένας πυκνωτής ράγας χρησιμοποιείται στη ράγα ισχύος και ο πυκνωτής φίλτρου χρησιμοποιείται για διαφορετικούς σκοπούς.

Ένας πυκνωτής σιδηροτροχιάς χρησιμοποιείται για να φιλτράρει τον θόρυβο ή τον κυματισμό στη γραμμή ισχύος της σιδηροδρομικής γραμμής. Αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιείται κυρίως για να διατηρήσει την τάση στην ονομαστική του τιμή και να τη σταθεροποιήσει. Πού χρησιμοποιείται ο πυκνωτής φίλτρου για διαφορετικούς σκοπούς, όπως η εξάλειψη του στοιχείου εναλλασσόμενου ρεύματος του σήματος, η παρεμπόδιση σήματος συνιστωσών DC, όπως φίλτρο παράκαμψης, φίλτρο EMI, περιορισμός του εύρους ζώνης του σήματος, εξάλειψη συγκεκριμένου εύρους σήματος κ.λπ.

Γιατί χρησιμοποιούμε πυκνωτές ως φίλτρα για την διόρθωση όταν οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται για να μπλοκάρουν το DC και να επιτρέπουν το AC?

Όταν χρησιμοποιούμε πυκνωτή φίλτρου στο κύκλωμα διόρθωσης, μειώνει μόνο το στοιχείο AC του σήματος.

Στο κύκλωμα ανορθωτή, ο πυκνωτής φίλτρου συνδέεται παράλληλα με το κύκλωμα συσκευών φορτίου. Το εξάρτημα DC του σήματος εισόδου μπορεί να περάσει από το φορτίο και το στοιχείο AC του σήματος εισόδου θα περάσει από τον πυκνωτή φίλτρου. Ο πυκνωτής εμφανίζει χαμηλή αντίσταση προς το σήμα υψηλής συχνότητας.

Ποια είναι η επίδραση των μεγεθών χωρητικότητας φίλτρου στην τάση κυματισμού στα τροφοδοτικά DC?

Όταν ο πυκνωτής φίλτρου είναι συνδεδεμένος σε σειρά με το τροφοδοτικό DC, μειώνει το στοιχείο AC του τροφοδοτικού.

 Ένας πυκνωτής φίλτρου χρησιμοποιείται στα κυκλώματα για να ελαχιστοποιήσει την τάση κυματισμού της τροφοδοσίας.

Η έξοδος τάσης κυματισμού από το φίλτρο μπορεί να υπολογιστεί με 

V_r = V_p/(2fCR)

όπου V_r = κυματισμός τάσης

V_p = μέγιστη τάση

f = συχνότητα του σήματος (παροχή)

C = Χωρητικότητα του Capacitator

R = η τιμή της αντίστασης

Σχετικά με την Sneha Panda

Αποφοίτησα στην Εφαρμοσμένη Ηλεκτρονική και Μηχανική Οργάνων. Είμαι περίεργος άνθρωπος. Έχω ενδιαφέρον και εμπειρογνωμοσύνη σε θέματα όπως Transducer, Industrial Instrumentation, Electronics κ.λπ. Μου αρέσει να μαθαίνω για επιστημονικές έρευνες και εφευρέσεις και πιστεύω ότι οι γνώσεις μου σε αυτόν τον τομέα θα συμβάλουν στις μελλοντικές προσπάθειές μου.

Αναγνωριστικό LinkedIn- https://www.linkedin.com/in/sneha-panda-aa2403209/

Lambda Geeks