Mengapa kita menggunakan kapasitor terpolarisasi?

23

Saya ingin tahu apakah kapasitor terpolarisasi memiliki beberapa kelebihan yang digunakan di beberapa rangkaian?

Misalnya, dalam skema IC pengendali BISS001 PIR, di beberapa tempat, kapasitor terpolarisasi digunakan dan di beberapa tempat kapasitor non-terpolarisasi.

Dapatkah saya menggunakan kapasitor non-terpolarisasi dengan tegangan dan kapasitansi yang sama, bukan kapasitor polarisasi ini?

Referensi Dokumen:

  1. Lembar data BISS001
  2. Lembar data HC-SR501 PIR MOTION DETECTOR
  3. Grove - PIR Motion Sensor atau tautan EasyEDA

Apa yang saya mengerti dari jawaban Anda adalah mengapa kapasitor elektrolitik digunakan, dan mengapa ini terpolarisasi.

Tetapi para perancang sirkuit ini bisa menggunakan kapasitor non-terpolarisasi atau bahkan kapasitor tantalum terpolarisasi . Apakah itu benar Sebagai ( Grove - PIR Motion Sensor modul ) menggunakan kapasitor tantalum terpolarisasi.

Saya ingin tahu apakah kapasitor terpolarisasi sedang digunakan untuk perlindungan sirkuit atau apakah ada alasan lain (terlepas dari jenis kapasitor.)

Apakah ada masalah jika kapasitor ini diganti dengan kapasitor non-terpolarisasi di sirkuit ini?

capacitor circuit-design polarity hamid mousavi
sumber
17
Bukan karena kita ingin mereka terpolarisasi, tetapi mereka yang terpolarisasi adalah konsekuensi dari bagaimana mereka memancarkannya.
Hearth
2
Bandingkan harga tutup elektrolit dengan tutup keramik (atau film) dalam kisaran 10uF ~ 22uF (setelah mempertimbangkan penurunan tegangan bias menjadi pertimbangan) dan Anda akan memiliki salah satu alasannya.
Wesley Lee
Lapisan oksida yang sangat tipis, menyediakan isolasi untuk polaritas tertentu, menyediakan modul penyimpanan energi yang sangat kompak. Lihat saja kapasitor elektrolitik yang berguna itu sebagai versi awal dari teknologi nano yang dirakit sendiri; proses pembuatannya menciptakan lapisan oksida yang sangat tipis: oksida itu TUMBUH atau BENTUK.
analogsystemsrf
4
Is there a problem if these capacitors are replaced with non-polarized capacitors in this circuits?- tidak, tidak ada masalah. Tetapi Anda mungkin kesulitan menemukan kapasitor non-terpolarisasi dengan spesifikasi yang sama. Kapasitor non-terpolarisasi biasanya dalam kisaran nF dan biasanya diberi peringkat untuk penggunaan tegangan rendah (5V atau kurang). Jika Anda menginginkan sesuatu dalam uF atau mF dan / atau diberi nilai puluhan volt, Anda harus puas dengan kapasitor terpolarisasi
slebetman
4
@slebetman "Kapasitor non-terpolarisasi biasanya diberi peringkat untuk penggunaan tegangan rendah (5V atau kurang)" - kenyataannya sebenarnya berlawanan dengan apa yang Anda katakan.
Dmitry Grigoryev

Jawaban:

19

Dapatkah saya menggunakan kapasitor non-terpolarisasi dengan tegangan dan kapasitansi yang sama, bukan kapasitor polarisasi ini?

Secara elektrik, kapasitor non-terpolarisasi selalu lebih baik daripada yang terpolarisasi. Ya, Anda selalu dapat mengganti dengan kapasitor non-terpolarisasi dengan peringkat yang sama persis.

Tapi ada asumsi yang disembunyikan di sini: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget.Dan fakta bahwa Anda tidak bisa adalah satu-satunya alasan kami menggunakan topi terpolarisasi.

Saya berasumsi bahwa, jika kita pernah belajar membuat topi non-terpolarisasi yang semurah dan padat (kapasitas per volume) dengan yang elektrolitik, kapasitor terpolarisasi akan menghilang.

Catatan samping - tegangan dan kapasitansi bukan satu-satunya parameter listrik kapasitor. Mereka akan cukup untuk kapasitor yang ideal, tetapi dunia nyata membawa metrik jelek lainnya. Seperti ESR, koefisien kapasitas dengan suhu atau tegangan, respons frekuensi, dll. Sirkuit yang dirancang di sekitar keunikan teknologi tertentu dapat gagal jika penggantinya berbeda di sana. Bahkan menjadi terlalu baik dapat menyebabkan masalah, misalnya. tutup ESR tinggi secara alami menjaga puncak arus di cek sehingga mengganti dengan bagian ESR rendah yang unggul secara teoritis dapat menyebabkan semuanya meledak. Menambahkan ESR itu sepele - tapi itu bukan lagi pengganti drop-in, melainkan desain ulang sirkuit. Jadi kita tidak mengganti elektrolitik dengan yang lain bukan karena polarisasi itu penting, itu hanya gangguan. Kami menyimpannya karena banyak parameter lain, kurang jelas daripada C, V dan polarisasi.

Agent_L
sumber
2
Satu hal yang juga harus diperhatikan adalah bahwa dalam aplikasi di mana respons frekuensi kapasitor penting, Anda tidak bisa hanya mengganti satu jenis dengan yang lain, karena mereka bekerja dengan baik pada rentang frekuensi yang berbeda. Contohnya misalnya filter noise.
nshct
@nshct itulah yang saya maksud dengan "lainnya, metrik jelek"
:)
Saran: tambahkan ke jawaban Anda tautan tentang ESR: avnet.com/wps/portal/abacus/resources/engineers-insight/article/…
Overmind
37

Ukuran fisik kapasitor adalah fungsi dari ketebalan dielektrik (antara lain).

Pada awalnya, ditemukan bahwa oksida logam tertentu (aluminium dan tantalum khususnya) menghasilkan dielektrik yang baik, dan dapat dibuat sangat tipis melalui proses kimia - pesanan yang besarnya lebih tipis daripada dielektrik lain seperti kertas lilin / minyak dan film plastik . Oleh karena itu, kapasitor elektrolit ditemukan untuk memberikan kapasitansi tinggi dalam volume yang wajar.

Sayangnya, proses kimia mensyaratkan bahwa tegangan kapasitor harus memiliki polaritas tunggal, sehingga kapasitor ini "terpolarisasi". Membalik polaritas akan rusak dan akhirnya menghancurkan lapisan oksida. Itu adalah sesuatu yang harus kita jalani untuk memanfaatkan teknologi ini.

Kemampuan untuk menghasilkan kapasitor bernilai tinggi dalam teknologi nonpolarisasi seperti multilayer keramik berarti sekarang mungkin untuk menggunakannya di mana hanya kapasitor terpolarisasi yang sebelumnya tersedia. Pada umumnya tidak ada masalah dengan melakukan penggantian ini, meskipun Anda mungkin perlu mempertimbangkan beberapa keanehan teknologi yang Anda gunakan.

Sebagai contoh, beberapa keramik K tinggi (konstanta dielektrik tinggi) menunjukkan perubahan kapasitansi yang signifikan dengan tegangan. Ini mungkin dapat diterima dalam aplikasi coupling atau memotong, tetapi benar-benar tidak dapat diterima dalam desain filter.

Dave Tweed
sumber
1
Ada kasus penggunaan khusus di mana mengganti perangkat tantalum dengan bagian MLCC dapat memiliki efek yang tidak menguntungkan: pada output beberapa regulator (lama) LDO yang membutuhkan ESR output minimum tertentu. Itu bisa dilakukan, tetapi beberapa perawatan diperlukan.
Peter Smith
Jawaban yang sangat bagus! Saya mencoba mencari tahu jika bertanya "Mengapa proses kimia yang digunakan untuk membuat dielektrik kapasitor dari oksida logam tertentu (khususnya aluminium dan tantalum) mensyaratkan bahwa tegangan melintasi kapasitor harus hanya memiliki satu polaritas tunggal?" tapi saya tidak yakin itu akan menjadi topik pembicaraan. Apakah ada kemungkinan Anda bisa menambahkan petunjuk di sini?
uhoh
8

Karena Anda menyebutkan perlindungan, saya akan menambahkan bahwa tutup terpolarisasi tidak boleh digunakan untuk perlindungan polaritas terbalik . Mereka akan bereaksi pada tegangan balik sangat lambat (detik atau menit), sedangkan komponen sensitif khas yang layak dilindungi akan mati dalam milidetik. Dan sekali penutup terpolarisasi mulai menyerap tegangan balik, ia dapat meluapkan, meledak atau terbakar yang (terlepas dari masalah yang jelas dengan asap dan api) dapat membuatnya non-konduktif lagi, mengekspos sirkuit Anda ke tegangan balik sekali lagi.

Dmitry Grigoryev
sumber
Poin yang bagus di sini.
Overmind