Tụ điện trong thiết bị điện tử là gì ?
Tụ điện trong thiết bị điện tử là một trong những thành phần cơ bản mà bạn sẽ thấy trong hầu hết mọi mạch điện tử.Chúng ta sử dụng tụ điện vì nhiều lý do. Chúng ta sử dụng chúng trong các mạch để lưu trữ năng lượng, lọc, cung cấp điện áp, khử nhiễu, cung cấp dòng điện tức thời, v.v.
Để làm việc đúng cách với tụ điện, trước tiên chúng ta cần xác định loại, giá trị điện dung và các xếp hạng khác của tụ điện. Chúng ta cũng cần biết cách kiểm tra nó trước khi đặt mạch của mình vào đó.
Tụ điện trong điện tử
Định nghĩa tụ điện
Như Mình đã cung cấp cho bạn định nghĩa về tụ điện nhưng chúng ta hãy thử đi vào định nghĩa nâng cao hơn.
Tụ điện là một thành phần thụ động hai đầu cuối có khả năng lưu trữ các điện tích khi đặt điện áp phù hợp và có thể hoạt động như một nguồn điện áp khi được sạc đúng cách.
Theo cách thụ động, ý Mình là các tụ điện không yêu cầu bất kỳ nguồn điện áp bên ngoài nào để hoạt động bình thường.
Đơn Vị SI
SI là viết tắt của Hệ thống quốc tế. Nó là một tổ chức điều chỉnh các đơn vị số lượng khác nhau.
Chúng ta đo các tụ điện về điện dung của chúng. Theo điện dung, ý Mình là khả năng lưu trữ điện tích của tụ điện. Vậy đơn vị của điện dung trong hệ SI là Farad (F). Nó được đặt theo tên của nhà khoa học Farad.
Điện dung được biểu thị bằng C. Thông thường, Chúng ta đo điện dung theo milli Farad (mF) hoặc micro Farad (uF).
Ký hiệu tụ điện
Cũng giống như các thành phần mạch điện khác, tụ điện có ký hiệu mạch riêng để phân biệt nó với các thành phần khác.
Sau đây là ký hiệu mạch của tụ điện:
Bên trái là biểu tượng trong khi bên phải Chúng ta có một số tụ điện thời gian thực để bạn tham khảo. Bạn có thể thấy các tụ điện này có hình dạng khác nhau mà chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần sau.
Nhưng trước tiên, hãy xem tại sao biểu tượng được chọn theo cách này. Lý do đơn giản là một tụ điện có hai mặt phẳng và điện tích được lưu trữ ở giữa hai bản này.
Hai đường song song chỉ đại diện cho các căn hộ đó và cạnh được gắn vào mỗi đường là các thiết bị đầu cuối bên ngoài. Chúng ta kết nối mặt phẳng bên trong với các thành phần mạch khác bằng cách sử dụng các đầu cuối bên ngoài này.
Các loại tụ điện
Tụ điện có hai loại chính, loại điện phân và loại gốm. Hãy để Mình giải thích hai điều này sau đây.
Tụ điện hóa
Loại tụ điện này được sử dụng nhiều nhất. Loại tụ điện này có tình trạng phụ thuộc cực tính. Ví dụ: bạn không thể kết nối ngẫu nhiên các cực của các tụ điện này.
Phụ thuộc cực tính có nghĩa là loại tụ điện này có một cực hoặc chân âm và một cực dương. Để sử dụng chúng đúng cách, bạn cần kết nối chân âm của tụ điện với chân âm của nguồn điện áp. Và bạn cần nối chân dương của tụ điện với chân dương của nguồn điện áp.
Nếu bạn vô tình kết nối nhầm các tụ điện này, rất có thể bạn có thể làm hỏng chúng vĩnh viễn.
Sau đây là một ví dụ về tụ điện điện phân:
Hãy nhớ chân dài hơn là cực dương, cực dương. Trong khi cái ngắn là cực âm, cực âm của tụ điện của bạn.
Tụ gốm
Tụ gốm ngược lại với tụ điện. Nó không yêu cầu bất kỳ phân cực nào. Bạn có thể kết nối chúng một cách ngẫu nhiên và chúng sẽ thực hiện công việc.
Sau đây là ví dụ về tụ gốm:
Sự khác biệt chính giữa gốm và tụ điện là tụ điện giống như tụ điện công suất cao trong khi gốm là tụ điện cấp thấp hơn.
Ứng dụng mạch điện của tụ điện
Có rất nhiều chức năng của tụ điện. Nó hoàn toàn phụ thuộc vào những gì bạn muốn đạt được với nó. Nó cũng phụ thuộc vào mạch (điện hoặc điện tử) mà bạn đang làm việc. Các yêu cầu của một mạch là gì, và nhiều hơn nữa.
Các chức năng của một tụ điện bắt đầu từ việc tạo ra một chiếc ô tô đồ chơi trẻ em cho đến vận hành các vòi nước lớn. Chúng ta sử dụng tụ điện ở mọi nơi.
Sau đây là các chức năng của tụ điện mà bạn có thể tận dụng trong dự án tiếp theo của mình.
Lưu trữ điện tích
Ứng dụng tụ điện này là ứng dụng cơ bản. Mình nên nói rằng nó không giống như một chức năng hay ứng dụng, mà nó giống thuộc tính của một tụ điện hơn là nó lưu trữ năng lượng điện giữa các bản của nó. Tất cả các chức năng khác của tụ điện đều phụ thuộc vào tính chất này.
Một tụ điện có hai bản. Một là Dương, và bản kia là Âm. Ở giữa những bản cũng có những vật liệu cách điện
Những bản tụ điện này để lưu trữ năng lượng điện. Chúng có thể lưu trữ một lượng nhỏ hơn và có thể lưu trữ một lượng lớn.
Vì vậy, nếu bạn đang thiết kế một mạch mà bạn cần một số loại lưu trữ điện tích hoặc bạn muốn duy trì trạng thái (có thể là trạng thái nhị phân) thì tụ điện là thành phần phù hợp với bạn.
Khử nhiễu
Điều tương tự cũng xảy ra với điện áp và dòng điện đến nhà của chúng ta. Về lý thuyết, chúng hoàn toàn trong sạch nhưng trong thế giới thực, chúng chứa tạp chất dưới dạng Nhiễu.
Nhiễu là các tín hiệu không mong muốn bị triệt tiêu theo mong muốn hoặc tín hiệu mong muốn trong một mạch.
Chúng ta hoàn toàn không muốn có Nhiễu trong mạch, nhưng Chúng ta không thể loại bỏ hoàn toàn nó. Chúng ta có thể cố gắng hết sức để giảm nó xuống mức chấp nhận được tùy thuộc vào yêu cầu đầu ra của mạch.
Nhiễu là gì – nó làm cho mạch của chúng ta hoạt động không bình thường. Nếu mức độ Nhiễu vượt quá mức chấp nhận được, nó có thể làm hỏng hoàn toàn mạch hoặc hệ thống của chúng ta.
Để loại bỏ Nhiễu, Chúng ta sử dụng tụ điện trong mạch.
Thông thường, Nhiễu đến từ môi trường bên ngoài và xâm nhập vào các mạch và hệ thống điện tử của chúng ta thông qua nguồn điện áp chính. Phương pháp thiết kế tốt nhất là triệt tiêu hoàn toàn nó ở giao diện người dùng trước khi nó đi vào hệ thống.
Và đó là lý do tại sao bạn có thể đã nhìn thấy các tụ điện lớn trong mọi mạch nơi nguồn cung cấp chính (điện áp) đi vào mạch.
Bảo vệ mạch điện
Các hệ thống và mạch điện tử được thiết kế để hoạt động trong một dải điện áp và dòng điện nhất định.
Các giá trị điện áp/dòng điện/công suất/nhiệt độ tối đa và tối thiểu được gọi là định mức của mạch đó. Chúng ta không nên vượt quá các giá trị này vì nếu bạn làm như vậy mạch của chúng ta sẽ bị hỏng.
Chúng ta có thể tự giải quyết vấn đề này, nhưng chúng ta đang sống trong một môi trường không chắc chắn và chúng ta không chắc chắn về thời tiết mọi lúc.
Đôi khi ngoài kia có ánh sáng mạnh, đây là trường hợp xấu nhất có thể đánh vào các đường dây điện chính.
Nếu điều đó xảy ra, Chúng ta nhận được các giá trị cực đại cao của điện áp đến nhà của Chúng ta được gọi là trục trặc.
Trục trặc là mức cao nhất không chắc chắn trong gần như tức thời. Và nếu mạch của Chúng ta không được chuẩn bị để bù đắp cho những trục trặc đột ngột, Chúng ta có thể gặp phải tình trạng mạch hoặc hệ thống bị hỏng.
Bây giờ, trục trặc trong mạch điện có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân và nguồn gốc khác nhau.
Mình sử dụng ví dụ chiếu sáng chỉ để minh họa hiện tượng này. Nhưng Mình nghĩ bạn đã hiểu điểm mà Mình đang cố gắng trình bày ở đây.
Với tư cách là nhà thiết kế, nhiệm vụ của chúng ta là thiết kế các mạch có thể loại bỏ những trục trặc như vậy ở mức tối đa có thể chấp nhận được.
Nguồn điện áp
Bây giờ, chúng ta đã thấy ở trên rằng tụ điện lưu trữ năng lượng hoặc điện tích. Những điện tích này tạo ra một sự khác biệt tiềm năng trên bản của một tụ điện.
Do sự khác biệt tiềm năng này, tụ điện đóng vai trò là nguồn điện áp trong mạch.
Chức năng này của tụ điện rất hữu ích khi chúng ta muốn tăng gấp đôi điện áp đầu ra, gấp ba điện áp đầu ra hoặc chỉ muốn có một mức điện áp không đổi cho mục đích tham khảo.
Trong mạch trên, các tụ điện được sử dụng sao cho đầu ra của mạch gấp đôi điện áp đầu vào.
Điều này là có thể bởi vì các tụ điện đang hoạt động như hai nguồn điện áp riêng biệt và ở đầu ra, chúng nối tiếp nhau tạo ra điện áp gấp đôi.
Cung cấp dòng điện tức thời
Đôi khi chúng ta cần một nguồn có thể cung cấp cho chúng ta dòng điện cao trong một thời gian rất nhỏ như tức thời.
Ví dụ: đèn pin của điện thoại di động khi bạn chụp ảnh cần rất nhiều dòng điện cho một đèn flash sáng. Pin trong điện thoại di động của bạn không thể cung cấp dòng điện cao như vậy trong thời gian ngắn như vậy.
Trong tình huống như vậy, tụ điện rất hữu ích. Lý do là tụ điện dễ dàng sạc và xả và có thể cung cấp cho bạn tốc độ xả tính bằng mili giây.
Vì vậy, nếu bạn đang ở trong tình huống cần sử dụng một lượng dòng điện lớn, thì tụ điện sẽ là một thành phần bạn phải xem xét.
Đo điện dung bằng đồng hồ vạn năng
Mình nghĩ rằng chúng ta đã thảo luận đủ về tụ điện là gì và nó có thể giúp chúng ta thiết kế mạch tốt hơn như thế nào.
Bây giờ hãy nói về cách chúng ta có thể đo giá trị điện dung của bất kỳ tụ điện nào. Đây là câu hỏi Mình thực sự thích vì câu trả lời liên quan đến việc làm việc với các thiết bị điện tử thực tế mà Mình thực sự thích thú.
Đối với công việc thực hành điện tử này, chúng ta cần có một đồng hồ vạn năng và một số tụ điện trong phòng thí nghiệm của mình.
Làm theo các bước sau để đo điện dung:
- Lấy đồng hồ vạn năng kỹ thuật số phạm vi tự động
- Đặt đồng hồ vạn năng ở chế độ điện dung (F)
- Đối với tụ điện: Kết nối đầu dò COM với chân âm của tụ điện của bạn và đầu dò màu đỏ với chân dương.
- Đối với phân cực gốm không thành vấn đề. Kết nối đồng hồ vạn năng theo bất kỳ cách nào bạn muốn.
- Xem kết quả trên màn hình đồng hồ vạn năng.
Để phương pháp trên hoạt động bình thường, đồng hồ vạn năng của bạn phải có tính năng điện dung. Nếu đồng hồ vạn năng của bạn không có chế độ điện dung thì phương pháp này không áp dụng được trong trường hợp đó.
Tin tốt là, khi nói đến tụ điện. Giá trị điện dung được ghi trên thân của nó. Bạn có thể đọc giá trị này mà không cần có bất kỳ đồng hồ vạn năng nào.
Chúng ta sử dụng đồng hồ vạn năng cho điện dung để xác minh giá trị đó. Nó giống như kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ vạn năng hơn là đo giá trị điện dung.
Đo điện dung bằng máy kiểm tra linh kiện
Đây là một phương pháp thú vị khác mà chúng ta có thể đo và xác minh giá trị điện dung của bất kỳ tụ điện nào.
Khi bạn là người mới bắt đầu và bạn có một dự án mà bạn thực sự hào hứng. Tại thời điểm đó bạn thực sự tận hưởng thời gian của bạn.
Nhưng hãy tưởng tượng nếu bạn đang làm việc trong một dự án lớn hơn. Hay sửa chữa điện tử là công việc, lĩnh vực mà bạn muốn trở nên xuất sắc. Khi đó, làm việc với nhiều linh kiện điện tử sẽ là thử thách lớn hơn đối với bạn.
Người ta còn gọi nó là máy kiểm tra bóng bán dẫn. Nhưng cả hai tên đều đề cập đến cùng một thiết bị.
Bạn chỉ cần đặt bất kỳ linh kiện điện tử nào vào thiết bị này và nó sẽ cho bạn biết ngay linh kiện đó tốt hay xấu. Nó cũng cung cấp cho bạn giá trị tương ứng, đồng thời giảm mức sử dụng đồng hồ vạn năng của bạn.
Làm theo các bước sau để đo điện dung và kiểm tra tụ điện bằng phương pháp này:
- Trước hết xả tụ điện của bạn
- Bật trình kiểm tra m328 của bạn
- Đặt tụ điện vào máy thử
- Nhấn nút kiểm tra
- Nếu tụ điện ổn, nó sẽ hiển thị kết quả – nghĩa là nó sẽ hiển thị cho bạn giá trị điện dung của tụ điện.
- Nếu tụ điện bị hỏng, nó sẽ cho bạn biết đó là một tụ điện không tốt – đơn giản là vậy.
Hãy nhớ luôn xả tụ điện trước khi thử nghiệm với bất kỳ thiết bị nào. Điều gì xảy ra là nếu bạn phóng điện tụ điện, nó có thể làm hỏng thiết bị đo của bạn bằng cách chứng minh điện áp cao và dòng điện chạy qua nó.
Kiểm tra tụ điện cho giá trị ESR
Từ ESR là viết tắt của điện trở loạt tương đương. Bây giờ thiết bị đo giá trị này được gọi là máy đo ESR, khá đơn giản phải không?
Máy đo ESR là một công cụ rất đặc biệt khi kiểm tra tụ điện. Chúng ta cũng sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra tụ điện nhưng đồng hồ đo ESR giúp kiểm tra tụ điện ngay cả khi nó nằm trong bảng mạch.
Trên đây là MESR-100 đây là máy đo ESR tốt nhất trên thị trường theo ý kiến của Mình.
Bằng cách nhìn vào thiết bị này, bạn có thể nói rằng nó là một thiết bị đơn giản. Nó có ba nút thao tác, hai cổng cho đầu dò và màn hình kỹ thuật số rộng để đọc.
Phần kết luận
Một tụ điện trong thiết bị điện tử là một thành phần rất cơ bản. Nó là một thành phần thụ động hai đầu cuối có khả năng lưu trữ điện tích.
Chúng ta đo giá trị của tụ điện theo điện dung (C). Đó là khả năng lưu trữ điện tích của một tụ điện. Đơn vị SI của điện dung là Farad (F).
Thông thường tụ điện có hai loại chính. Một là loại điện phân phụ thuộc nhiều vào cực tính. Trong khi cái thứ hai được gọi là gốm, không phụ thuộc vào cực và chủ yếu được sử dụng ở đầu dưới của mạch.
Để đo điện dung chúng ta cần một chiếc đồng hồ vạn năng tốt có tính năng đo điện dung. Chúng ta yêu cầu một vạn năng để kiểm tra một tụ điện. Bởi vì giá trị của điện dung đã được đưa ra trên thân của tụ điện nên không cần phải đo lại. Nhưng Chúng ta xác minh chúng trước khi sử dụng nó trong các bảng mạch của mình.
Như đã nói, Chúng ta sử dụng tụ điện vì những lý do chính sau:
- Để lưu trữ chi phí
- Khử Nhiễu
- Như một bộ lọc
- An toàn mạch
- Cung cấp Dòng điện tức thời
Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này tại Bảo Khang Electric