مكثفات الجهد على التوازي: تصنيف جهد البنك، ESR، وقواعد التموج

مكثفات الجهد بالتوازي: ما هو تصنيف البنك حقا

دليل عملي للسعة وتقاسم التيار وسقف الجهد الذي يحكم أي بنك مكثف موازي.

توجد ستة مكثفات إضافية سعة 470 ميكروفاراد في صف واحد عبر وصلة تيار مستمر 400 فولت لوحدة الشحن. يسمي الرسم المجموعة بنكًا بسعة 2820 ميكروفاراد، ويقرأ الجميع هذا الرقم على أنه عملية حسابية غير ضارة. ثم يسأل أحدهم ماذا يحدث إذا تم ملء اثنين من المواقع الستة بأجزاء 350 فولت بدلاً من 450 فولت، وساد الهدوء في الغرفة.

هنا الجواب قبل التعليل. ترى جميع المكثفات الموصلة على التوازي نفس الجهد، وتضاف سعاتها معًا، وتنخفض مقاومتها التسلسلية المكافئة، ويكون معدل الجهد للبنك بأكمله يساوي أدنى تصنيف في الصف. ليس المتوسط، وليس الأعلى، وليس شيئًا يمكن للتخطيط تحسينه.

تحدد هذه الجملة الفردية ما إذا كان البنك سينجو من حدث مفاجئ أو ينفث المنحل بالكهرباء في فترة ما بعد الظهيرة الحارة. ما يلي هو ما يتغير فعليًا عندما يتم وضع المكثفات على التوازي، وما الذي لا يتغير على الإطلاق، وما هي التفاصيل التي تميل إلى العض أثناء التأهيل.

جهد واحد، شحنة مشتركة: ما الذي يتغير في الاتصال المتوازي

في الترتيب المتوازي، يتم ربط الأطراف معًا، بحيث يرى كل مكثف نفس فرق الجهد. الشحنة لا تنقسم بالتساوي؛ ينقسم بما يتناسب مع السعة. عند جهد 48 فولت، يخزن مكثف سعة 1000 ميكروفاراد عشرة أضعاف شحنة المكثف الذي تبلغ سعته 100 ميكروفاراد الموجود بجانبه، في حين يتم الضغط على كليهما بنفس الجهد تمامًا.

العملية الحسابية بسيطة. السعة الإجمالية هي مجموع القيم الفردية، والطاقة المخزنة تتبع هذا المجموع:

• مجموع C = C1 C2 ... Cn
• الطاقة المخزنة = 1/2 × إجمالي C × V مربع
• تتحد المقاومة المكافئة والتحريض بشكل متبادل، لذا فإنهما يسقطان عند إضافة الأجزاء

تصنيف الجهد للبنك الموازي، مذكور بوضوح

تضيف السعة بالتوازي. تصنيف الجهد لا. يرث البنك ببساطة أقل رقم في الصف.

مكثف 63 فولت ومكثف 35 فولت موصلان على التوازي يشكلان بنك جهد 35 فولت. يعمل الجزء 63 فولت أسفل السقف الخاص به بكثير، وهو أمر غير ضار للمكثف ومضلل لأي شخص يقرأ الملاحظة التخطيطية.

هناك طبقة ثانية للقاعدة: الجهد المقنن لا يعمل. عادةً ما يتم تشغيل التحليل الكهربائي للألمنيوم بهامش. يعد الجلوس عند 80 بالمائة من الجهد المقنن بمثابة خط أساس مشترك لتصميمات درجة حرارة الغرفة؛ غالبًا ما تتحرك التصميمات عالية التموج أو 105 درجة مئوية نحو 70 بالمائة، ويمكن أن تنخفض المنتجات الصناعية طويلة العمر أيضًا.

لماذا تحصل البنوك الموازية على مساحة مجلس إدارتها؟

الاتصال الموازي يقسم المقاومة والحث بنفس الطريقة التي تتحد بها المقاومات. تتصرف خمسة مكثفات ذات 100 ملي أوم من ESR، كمجموعة، مثل مكون 20 ملي أوم. المقاومة المكافئة المنخفضة تعني تسخينًا داخليًا أقل عند تيار مموج معين، والتسخين الأقل يعني عمرًا أطول؛ القاعدة المألوفة هي أن كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية في درجة الحرارة الأساسية يضاعف عمر الخدمة تقريبًا.

ومع ذلك، فإن تيار التموج لا ينقسم بالتساوي. إنه ينقسم وفقًا للمقاومة، وبالتالي فإن أقل مكثف ESR في البنك يحمل الحصة الأكبر ويشغل الأكثر سخونة. التحقق من إجمالي تصنيف التموج للبنك فقط، بدلاً من حصة كل جزء، هو كيف يمكن أن تظهر حرارة واحدة تحت الكاميرا الحرارية.

قبل أن يتم تجميد التخطيط، فإنه يستحق إعادة النظر كيف يشكل ESR تموج التيار والحرارة في مكثف كهربائي من الألومنيوم، لأن تلك العلاقة تحدد الحد الحقيقي للبنك الموازي.

الأجزاء غير المتطابقة والضغط الذي يهاجر

يمكن أن يختلف مكثفان من نفس عملية الإنتاج بنسبة 20 بالمائة في السعة وبنسبة أكبر بكثير في ESR، خاصة عندما يأتيان من دفعات مختلفة أو ظروف تخزين مختلفة. في بنك موازي، يظهر الانتشار على أنه مشاركة تيار غير متساوية وليس جهدًا غير متساوٍ.

إن تسلسل الفشل يستحق التوضيح، لأنه غير بديهي. الجزء الأدنى من ESR يحمل التيار الأكثر تموجًا ويعمل بشكل أكثر سخونة. تجفف الحرارة المنحل بالكهرباء، مما يرفع معدل سرعة الترسيب (ESR) ويقلل السعة. ومع ارتفاع قيمة ESR، تنخفض حصتها من التيار، وتمتص المكثفات المتبقية الفرق. نادراً ما يفشل البنك دفعة واحدة؛ يقوم بتدوير الضغط من جزء إلى آخر حتى يتمكن المرء من التنفيس.

النحاس مهم بقدر السعة

إن مقاومة التتبع وقضيب التوصيل التي تبلغ بضعة ملي أوم ليست ذات صلة عند 1 أمبير وتكون حاسمة عند 100 أمبير. إذا كان مسار النحاس إلى أحد المكثفات أطول بمقدار 30 مم من المسار إلى جاره، فإن انقسام التيار سيتبع النحاس، وليس ورقة البيانات. تعد التخطيطات المتماثلة والفروع المتساوية الطول ونقطة النجمة المشتركة هي الإصلاحات القياسية.

ينطبق نفس المنطق عند الترددات العالية، حيث تهيمن محاثة السلسلة المكافئة. تعمل المكثفات المتوازية على تقليل محاثة الحلقة للبنك فقط عندما تشترك في مسار عودة مضغوط؛ انشرها عبر حلقة واسعة وتتبخر الفائدة.

وهذا هو السبب وراء استخدام أجزاء البوليمر منخفضة ESR والتحليلات الكهربية السائبة معًا في كثير من الأحيان: يتعامل البوليمر مع الحافة السريعة، ويغطي التحليل الكهربي الطلب الأبطأ على الطاقة، ويقرر النحاس ما إذا كان أي منهما يقوم بعمله.

قائمة مرجعية عملية للبنوك الموازية

تعود معظم مشكلات البنوك الموازية إلى خمسة قرارات تم اتخاذها مبكرًا ونادرا ما تتم إعادة النظر فيها. القائمة أدناه هي الإصدار الذي يستمر في الإنتاج.

1. اضبط جهد البنك من المكثف ذي التصنيف الأقل، ثم قم بتطبيق خفض القدرة: 80 بالمائة من التصنيف كحد أدنى لتصميمات درجة حرارة الغرفة، وأقرب إلى 70 بالمائة للتشغيل عالي التموج أو درجة الحرارة العالية.
2. احتفظ بتصنيف واحد، وسلسلة واحدة، وبشكل مثالي قطعة واحدة عبر البنك. تعني الدفعات المختلطة ESR المختلط، ويعني ESR المختلط تيارًا مختلطًا.
3. تموج الحجم لكل مكثف وليس لكل بنك، ونفترض أن الجزء الأدنى من ESR سيأخذ أكثر من حصته الحسابية.
4. قم بوضع النحاس بشكل متناظر، لأن أطوال المسارات المتساوية تهم أكثر من إجمالي مساحة النحاس بمجرد ارتفاع التيارات.
5. قم بتأكيد الصورة الحرارية في أسوأ حالات الحمل باستخدام الكاميرا، وليس فقط باستخدام جدول بيانات.
6. قرر مقدمًا ما يُسمح للمكثف الفاشل بالقيام به. التنفيس والقصر وفقدان السعة التدريجي هي ثلاثة أحداث مختلفة لها ثلاث عواقب مختلفة.

عندما يتوقف المزيد من المكثفات الموازية عن المساعدة

الاتصال الموازي يرفع السعة. إنها لا ترفع أبدًا قدرة الجهد، وهي وظيفة سلسلة متسلسلة، وتحتاج سلاسل السلسلة إلى مقاومات متوازنة لأن تحمل السعة يتحول مباشرة إلى خلل في الجهد.

الطاقة المخزنة تنمو أيضًا مع البنك. يحتوي بنك سعة 2820 ميكروفاراد مشحون بجهد 400 فولت على ما يقرب من 226 جول، وكلها متاحة لمسار خطأ أو أداة سقطت أو يد فني. تعتبر مقاومات النزيف ووقت التفريغ المحدد وحماية الدائرة القصيرة جزءًا من البنك، وليست إضافات اختيارية.

هناك دقة أخرى تستحق المعرفة. إن توازي مجموعتين من قيم السعة المختلفة للغاية يمكن أن يخلق رنينًا مضادًا بينهما، حيث ترتفع الممانعة المجمعة بتردد محدد بدلاً من الانخفاض. نادرًا ما يكون لها أهمية في تخزين الطاقة بكميات كبيرة، كما أنها ذات أهمية كبيرة في شبكات الفصل عالية التردد.

هناك ثلاثة أرقام تحدد ما إذا كان البنك الموازي سيتصرف أم لا: تصنيف الجهد، وهو أدنى تصنيف في الصف؛ السعة، وهو المبلغ؛ وESR، وهو مقلوب مجموع المقلوبات. المكثف الذي يحمل أكبر تيار مموج هو المكثف ذو المقاومة الأقل، وسيكون أيضًا هو الأكثر سخونة.

احصل على هذه الأمور بشكل صحيح، وحافظ على تناسق النحاس واحتفظ بفاتورة المواد ثابتة، وتفعل البنوك الموازية بالضبط ما يطلبه منها المصممون: فهي تخفض المعاوقة، وتنشر الحرارة، وتشتري سنوات من عمر الخدمة مقابل تكلفة بعض المكونات الإضافية. نظرًا لأن قوة البنك تكون فقط بقدر قوة الجزء الأضعف فيه، فإن مورد مكثف التحليل الكهربائي من الألومنيوم الذي يمكنه توثيق بيانات التحمل والعمر عبر سلسلة واحدة يجعل الدفاع عن هذا الحساب أسهل بكثير.