Kysymys:
Mikä todella aiheuttaa kondensaattoreiden sarjainduktanssin?
S. Rotos
2019-02-22 18:31:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kun tutkitaan kondensaattoreiden valitsemista suurtaajuussovelluksiin, vastaavan sarjan induktanssin käsite tulee esiin paljon. Ilmeisesti kaikilla kondensaattoreilla on tämä loisinduktanssi, joka näkyy sarjassa komponentin kapasitanssin kanssa. Jos ESL on korkea, korkeilla taajuuksilla tämä induktiivinen reaktanssi voi jopa poistaa kapasitiivisen reaktanssin, ja korkki toimii olennaisesti vastuksena, joka estää DC: n.

Mutta miksi ESL on niin merkittävä? Toki, korkkeissa on johdot, mutta kuvittelisin, että muulla piirillä on paljon enemmän johtoa ja siksi paljon korkeampi loisinduktanssi, mikä olisi paljon suurempi ongelma kuin lyhyet komponenttijohdot. Muuten korkit ovat vain levyjä, joiden välissä on dielektrisyys, joten mikä niistä saa meidät huolestumaan ESL: stä niin paljon?

Elektrolyyttikondensaattoreista löysin yhden selityksen: Selitettiin, että koska korkki on pohjimmiltaan pitkä valssattu folio, induktanssia on ehdottomasti paljon, koska kalvorulla toimii tavallaan kuin kela. Mutta en usko, että tällä on järkeä ollenkaan: Se ei ole kuin nykyinen matka pitkin kalvoa! Virta rakentaa sähkökentän yhteen kalvoon, joka taas tuottaa virtaa toiseen kalvoon. Mutta tämä kenttä näkyy kalvojen yli eikä pitkin sitä, joten tällä selityksellä ei ole minulle mitään järkeä.

Voisiko sitten joku selittää tämän ilmiön minulle mieluiten sekä keraamisten että elektrolyyttikondensaattoreiden yhteydessä?

Käsitteletkö siirtovirtaa "todellisena" virtana?
Kaksi vastused:
Peter Smith
2019-02-22 19:08:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kun virta kulkee, sen ympärillä on määritelmän mukaan magneettikenttä. Tämä johtaa itsensä induktanssiin kaikille johtimille, joilla on vaihteleva virta.

Koska kondensaattori on pieni impedanssi vaihtovirralla (tarkka määrä riippuu tietysti taajuudesta), todellinen kondensaattori näyttää tältä:

C1 on nimellinen kondensaattori, R1 on vastaava sarjaresistanssi, L1 on vastaava sarjan induktanssi ja R2 on vuotovastus.

schematic

simuloi tätä virtapiiriä - Kaavio luotu käyttämällä CircuitLab

Huomaa, että meillä on nyt vaimennettu sarjan resonanssipiiri; itse resonanssin alapuolella se on kapasitiivinen, resonanssissa se on resistiivinen ja yläpuolella induktiivinen.

ESL: n arvo riippuu sekä materiaaleista että laitteen koosta; käänteisen geometrian laitteelle 0204-pintakiinnityspaketissa se voi olla jopa 300 pH; tyypillinen 0402-pinta-asennettava keramiikka on noin 680 pH.

Laitteiden irrotus- ja kytkentälaitteilla tällä on merkitystä suurnopeusmaailmassa.

Lasketaan nopeasti. Jos irrotan laitteen, jonka sisäinen kytkentänopeus on 200 pikosekuntia (ei lainkaan harvinaista ja jonka taajuusvirheet ovat 2,5 GHz) ja käytän 0402 0,1 uF -laitetta, todellinen impedanssi on noin 4,3 ohmia ja se on induktiivinen .

Luit sen oikein; kondensaattori toimii nyt induktorina.

Tyypilliset pinta-asennettavat ESL: t:

0402 680pH: 0603 noin 900 pH: 0805 noin 1,2 nH

1 tuuman radalla 4 tuhannessa (melko yleinen) induktanssi on noin 5 nH, viitteenä. Tästä syystä irrotuslaitteiden on oltava niin lähellä irrotettavaa virtapistoketta. Laitetta, joka on jopa vain 1/2 tuuman päässä näillä taajuuksilla, ei välttämättä ole olemassa.

PCB-jäljen induktanssi olettaa, että se on tason yläpuolella;tarkka arvo vaihtelee etäisyyden mukaan tasoon (koska se vaikuttaa kokonaispaluureittiin ja edestakaiseen matkaan).Olen havainnut yllä olevan arvon olevan hyvä (konservatiivinen) lähtökohta PCB-malleille.Todellinen induktanssi riippuu nimenomaan silmukan kokonaisvirran etäisyydestä.

Joten syy koulunkäynnin keskeyttämiseen?Fysiikka.

+1 pelkästään ensimmäiseen kappaleeseen - se on tässä keskeinen käsite.
@ Peter Onko tuo tuuman raita maatason yläpuolella?Kun otetaan huomioon hyödyllinen nyrkkisääntö "1 nanoHenry per lanka tuumaa kohti" (jättäen huomiotta lievän tukkiosuuden), odotan, että 1 tuuman radalla ILMASSA, lähellä mitään suurta tasoa, on 25 nanoHenryä.Pienennys 25nH: sta 5nH: seen - jos se on lähellä tasoa ---- että 5: 1-vähennys, on noin mitä olen käyttänyt langan yli-tasossa vuosia.Jälleen lausuntosi "on noin 5nH" on tarkoitettu 1 tuuman, 0,004 leveälle, on YLI KONEEN?
@analogsystemsrf - vastaus päivitetty;koneen yli.
@ Peter Kiitos.Aloitan 5: 1-pienennyksen (tason yli).
Tämä asia on, miksi vaihdoin EE: stä tietotekniikkaan.Tarkastin kirjastosta kirjan "The Art of High Speed Digital Design: a handbook of black magic".Ensimmäisessä luvussa kuvataan tätä vaikutusta.Vastaukseni: "ruuvaa se!"Nyt saan ohjelmoida tietokoneet sen jälkeen, kun joku muu on selvittänyt kaikki nämä vasta-aiheet minulle!
"Kun virta virtaa, sen ympärillä on määritelmän mukaan magneettikenttä."Hmm, en ole varma, voinko hyväksyä sen.Kenen määritelmän sen pitäisi olla, virran tai magneettikentän määritelmä?Tietysti voit _ periaatteessa määritellä virran Ampèren lailla seuraavasti: \ $ \ mathbf {j} = \ frac1 {\ mu_0} (\ nabla \ kertaa \ mathbf {B}) \ $, ja itse asiassa tätä käytetään joissakin sovelluksissa (esim. numeerinen magneettihydrodynamiikka), mutta varmasti intuitiivisempi virran määritelmä on varausten liike (joka sinun on muotoiltava erillisenä lakina), ja silloin Ampèren laki ei ole itsestään selvä määritelmän mukainen totuus.
@leftaroundabout Voisi käyttää Biot – Savart-lakia kuvaamaan vakion sähkövirran tuottamaa magneettikenttää.
@Aaron: Biot-Savart on vain seuraus Ampèren laista.Joo, varmista, että voit käyttää sitä _ laskeaksesi magneettikentän, mutta et käytä sitä _määritellä_ mitä “magneettikenttä” tarkoittaa ensinnäkin.
Vladimir Cravero
2019-02-22 19:01:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

-vastuuvapauslauseke: , vaikka arvostan OP: ta, on hyväksynyt vastaukseni Peter Smithin (tällä hetkellä) eniten äänestetyn vastauksen sijaan, lue myös hänen vastauksensa, koska se on hyvin selkeä ja hyödyllinen. napsauta tätä!


Keraamisilla korkilla ja elektrolyyttikorkilla on hyvin erilaiset ominaisuudet, ja niitä käytetään hyvin erilaisiin asioihin.

Keraamisilla korkkeilla on erittäin matala ESL, yleensä muutama 100 pH kohtuullisen pienessä, modernissa pakkauksessa. Elektrolyyttikorkki ESL on paljon suurempi.

Samalla tavalla keraamisen korkin kapasitanssi on paljon pienempi kuin elektrolyyttikorkin.

Nämä kaksi tosiasiaa yhdessä johtavat erittäin suuriin eroihin korkin resonanssitaajuudessa. Elektrolyyttikorkki resonoi muutamalla 100 Hz: llä, kun taas hyvä keraaminen resonoi muutamalla MHz: llä.

Elektrolyyttikorkkeja käytetään yleensä, kun käsittelet matalan taajuuden taajuuksia, kuten virtalähteen tasoitus tai äänisovellus.

Keramiikkaa käytetään silloin, kun et voi tinkiä taajuusvasteesta, esimerkiksi suurtaajuussuodattimille tai digitaalisen suurtaajuisen laitteen, kuten mikro-ohjaimen, tarjonnan suodattamiseksi.

Kuten sanot, piiri on valmistettu johtimista, yleensä pidemmistä kuin kannen johdot. Tämä on totta, ja siksi keraaminen korkki asetetaan yleensä muutaman mm: n päähän kohdasta, jonka sen on suodatettava / syötettävä. Muutama millimetri piirilevyllä, raidan leveydestä riippuen, on helposti muutama 100 induktanssin pH-arvoa, joten kaksinkertaistat korkin tarjoaman tuloksen.

Korkealla taajuudella korkki ei toimi vastuksena, vaan pikemminkin induktorina, ja sen impedanssi kasvaa taajuuden mukana.

Induktanssin lähtöpaikasta en ole varma, onko mahdollista saada intuitiivisesti tyydyttävä vastaus. Sanot, että virta ei kulje kalvojen poikki, mutta tämä ei ole totta. Ne ovat samalla potentiaalilla ja virta ei kulje niitä pitkin vain tasavirralla. Mitä tapahtuu 1 MHz: ssä? Ja 1 GHz? Jonkin verran virtaa varmasti myös kalvojen läpi.

Keraamiset tuotteet ovat paljon parempia, ne on rakennettu kuin kaksoiskampa:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/MLCC-Principle.svg/1920px-MLCC-Principle.svg.png linkki lähteeseen

Tällä tavoin "pisin polku" on paljon lyhyempi, joten loisinduktanssi on paljon pienempi.Jos tarkastelet ESL-keramiikkaa, huomaat, että luku riippuu melkein vain pakkauksen koosta, mitä pienempi pakkaus, sitä pienempi ESL.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...