تحليل خصائص المكثفات في تصميم EMC لتحويل إمدادات الطاقة
يدرك العديد من المصممين الإلكترونيين دور مكثفات المرشح في إمدادات الطاقة، ولكن مكثفات المرشح المستخدمة في نهاية الإخراج لتحويل إمدادات الطاقة تختلف عن مكثفات المرشح المستخدمة في دوائر تردد الطاقة. المكثفات الإلكتروليتية العادية المستخدمة للترشيح في دوائر تردد الطاقة لها تردد جهد نابض يبلغ 100 هرتز فقط ووقت شحن وتفريغ يبلغ من حيث الحجم ملي ثانية. للحصول على معامل نبض أصغر، يلزم وجود سعة تصل إلى مئات الآلاف من السحنات الدقيقة، لذلك، تُستخدم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم العادي بشكل عام في التصنيع منخفض التردد، بهدف تحسين السعة بشكل أساسي. تعد السعة وقيمة ظل الخسارة وتيار التسرب للمكثفات من العوامل الرئيسية للتمييز بين مزاياها وعيوبها.
باعتباره مكثفًا إلكتروليتيًا يستخدم لتصفية الخرج في مصدر طاقة منظم بمفتاح، يمكن أن يصل تردد جهد موجة مسننة عليه إلى عشرات الكيلو هرتز، أو حتى عشرات الميجا هرتز. تختلف متطلباتها عن تلك الموجودة في التطبيقات ذات التردد المنخفض، والسعة ليست المؤشر الرئيسي. يتم قياس جودتها من خلال خصائص تردد المعاوقة، والتي تتطلب أن تكون لديها مقاومة منخفضة ضمن نطاق تردد التشغيل لمصدر الطاقة المنظم بالمفتاح. في الوقت نفسه، بالنسبة لإمدادات الطاقة الداخلية، نظرًا لذروة الضوضاء الناتجة عن بدء تشغيل أجهزة أشباه الموصلات، والتي يمكن أن تصل إلى مئات الكيلو هرتز ولها أيضًا تأثير ترشيح جيد، يتم استخدام المكثفات الإلكتروليتية العادية بشكل عام عند حوالي 10 كيلو هرتز للترددات المنخفضة، وتبدأ مقاومتها في الظهور بشكل استقرائي، وغير قادرة على تلبية متطلبات تحويل استخدام مصدر الطاقة.
مكثف كهربائي من الألومنيوم عالي التردد مصمم خصيصًا لإمدادات الطاقة المنظمة بالتبديل، والذي يحتوي على أربع أطراف. يتم إخراج طرفي لوح الألومنيوم الموجب على التوالي كالقطب الموجب للمكثف، كما يتم إخراج طرفي لوح الألومنيوم السالب للخارج باعتباره القطب السالب. يتدفق تيار مصدر الطاقة المنظم من أحد الأطراف الموجبة للمكثف الطرفي الأربعة، ويمر عبر المكثف، ثم يتدفق من الطرف الموجب الآخر إلى الحمل؛ يتدفق التيار العائد من الحمل أيضًا من أحد الأطراف السالبة للمكثف ثم من الطرف السالب الآخر إلى الطرف السالب لمصدر الطاقة.
نظرًا لأن المكثف الطرفي الأربعة يتمتع بخصائص جيدة للتردد العالي، فإنه يوفر وسيلة مفيدة للغاية لتقليل مكون التموج لجهد الخرج وقمع ضوضاء ارتفاع المفتاح.
تأتي المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم عالية التردد أيضًا على شكل نوى متعددة، والتي تقسم رقائق الألومنيوم إلى أجزاء أقصر وتربط عدة أسلاك بالتوازي لتقليل عنصر المقاومة في السعة. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام مواد ذات مقاومة منخفضة ويتم استخدام البراغي كأطراف توصيل لتعزيز قدرة المكثف على تحمل التيارات الكبيرة.
المكثفات المكدسة، والمعروفة أيضًا باسم المكثفات غير الحثية، عادةً ما يكون لها قلب أسطواني، مما يؤدي إلى محاثة متسلسلة مكافئة أكبر؛ يشبه هيكل المكثف المكدس هيكل الكتاب، ولكن يتم إلغاؤه بسبب الاتجاه المعاكس للتدفق المغناطيسي الناتج عن التيار المتدفق من خلاله، وبالتالي تقليل قيمة الحث والحصول على خصائص أفضل للتردد العالي . يتم تصنيع هذا النوع من المكثفات عمومًا على شكل مربع لسهولة التثبيت، ويمكنه أيضًا تقليل حجم الجهاز بشكل مناسب.
بالإضافة إلى ذلك، هناك مكثف كهربائي عالي التردد مكدس بأربعة أطراف يجمع بين مزايا الاثنين، مع خصائص أفضل للتردد العالي.
