توجد المكثفات في كل جهاز إلكتروني تقريبًا ، وتخدم العديد من التطبيقات الأساسية في تصميم الدوائر. توفر المكثفات خيارات تصفية مرنة ، وتقليل الضوضاء ، وتخزين الطاقة ، وقدرات الاستشعار للمصممين ، من بين استخدامات أخرى.
في هذا الدليل ، نلقي نظرة على مجموعة متنوعة من استخدامات المكثفات في المنتجات والمعدات الإلكترونية.
ما هي المكثفات المستخدمة؟
إلى جانب المقاومات ، غالبًا ما تستخدم المكثفات كعنصر رئيسي في المرشحات الانتقائية للتردد. تصاميم وطبولوجيا المرشح المتاحة عديدة. يمكن تكييفها للتردد والأداء عن طريق اختيار قيم المكونات المناسبة والجودة.تشمل أنواع تصميمات المرشحات:
- مرشح الترددات العالية
- مرشح تمرير منخفض
- مرشح تمرير النطاق
- مرشح إيقاف النطاق
- تصفية الشق
- كل مرشح المرور
- مرشح المعادلة
الخط السفلي
تلعب المكثفات دورًا مهمًا في تشغيل الإلكترونيات الرقمية من خلال حماية الرقائق الدقيقة الحساسة من الضوضاء على إشارة الطاقة. يمكن أن تسبب هذه الضوضاء سلوكيات غير طبيعية. تسمى المكثفات المستخدمة في هذا التطبيق مكثفات الفصل. يجب وضع هذه المكثفات بالقرب من كل شريحة لتكون فعالة لأن آثار الدائرة تعمل كهوائيات وتلتقط الضوضاء من البيئة المحيطة. تُستخدم مكثفات الفصل والممر الجانبي أيضًا في أي منطقة من الدائرة لتقليل التأثير الكلي للضوضاء الكهربائية.
اقتران أو المكثفات سد التيار المستمر
يمكن للمكثفات تمرير إشارات التيار المتردد أثناء حظر التيار المستمر ويمكن استخدامها لفصل مكونات التيار المتردد والتيار المستمر للإشارة.لا يلزم أن تكون قيمة المكثف دقيقة أو دقيقة للاقتران. ومع ذلك ، يجب أن تكون ذات قيمة عالية ، حيث أن تفاعل المكثف يقود الأداء في تطبيقات الاقتران.
مكثفات Snubber
في الدوائر التي يتم فيها دفع حمل عالي الحث ، مثل المحرك أو المحول ، يمكن أن تحدث طفرات طاقة عابرة كبيرة حيث يتم تفريغ الطاقة المخزنة في الحمل الاستقرائي فجأة. يمكن أن يؤدي هذا التفريغ إلى إتلاف المكونات وجهات الاتصال.
يمكن أن يؤدي تطبيق مكثف إلى الحد من ارتفاع الجهد عبر الدائرة أو إبطاله ، مما يجعل العملية أكثر أمانًا ويجعل الدائرة أكثر موثوقية. يمنع استخدام تقنية التنصت في الدوائر منخفضة الطاقة المسامير من إحداث تداخل غير مرغوب فيه في الترددات الراديوية. يولد هذا التداخل سلوكًا شاذًا في الدوائر ويسبب صعوبة في الحصول على شهادة المنتج والموافقة عليه.
الخط السفلي
المكثفات هي بطاريات صغيرة توفر إمكانات فريدة لتخزين الطاقة تتجاوز تلك الموجودة في بطاريات التفاعل الكيميائي.عندما تكون هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة في فترة زمنية قصيرة ، فإن المكثفات الكبيرة ومصارف المكثفات هي خيار ممتاز للعديد من التطبيقات. تقوم بنوك المكثفات بتخزين الطاقة لتطبيقات مثل الليزر النبضي والرادارات ومسرعات الجسيمات ومدافع السكك الحديدية. هناك تطبيق شائع لمكثف الطاقة النبضي في الفلاش على الكاميرات التي تستخدم لمرة واحدة ، والتي يتم شحنها ثم يتم تفريغها بسرعة من خلال الفلاش ، مما يوفر نبضًا كبيرًا للتيار.
تطبيقات الدوائر الرنانة أو المضبوطة
بينما تقوم المقاومات والمكثفات والمحثات بعمل مرشحات ، يمكن أن تؤدي مجموعات معينة إلى تضخيم الرنين لإشارة الإدخال. تقوم هذه الدوائر بتضخيم الإشارات عند تردد الرنين ، وتخلق جهدًا عاليًا من مدخلات الجهد المنخفض ، وتستخدم كمذبذبات ومرشحات مضبوطة. في دارات الطنين ، يجب توخي الحذر لاختيار المكونات التي يمكنها تحمل الفولتية التي يراها كل مكون عبرها ، وإلا ستفشل بسرعة.
الخط السفلي
أصبح الاستشعار بالسعة مؤخرًا ميزة شائعة في أجهزة الإلكترونيات الاستهلاكية المتقدمة. ومع ذلك ، فقد تم استخدام المستشعرات السعوية لعقود في تطبيقات مختلفة للمواقف ، والرطوبة ، ومستوى السوائل ، ومراقبة جودة التصنيع ، والتسارع. يعمل الاستشعار السعوي عن طريق اكتشاف تغير في سعة البيئة المحلية من خلال تغيير في العازل الكهربائي - تغيير في المسافة بين ألواح المكثف ، أو تغيير في مساحة المكثف.
مكثف السلامة
كمكونات لتخزين الطاقة ، يمكن للمكثفات تخزين كميات خطيرة من الطاقة. يمكن أن يتسبب هذا المستوى العالي من الطاقة في حدوث صدمات كهربائية مميتة وإتلاف المعدات حتى عند فصل مكثف عن الطاقة لفترة طويلة من الوقت. لهذا السبب ، من الأفضل دائمًا تفريغ المكثفات قبل العمل على المعدات الكهربائية.
المكثفات الإلكتروليتية عرضة للفشل بشدة في ظل ظروف معينة ، خاصةً إذا تم عكس الجهد على مكثف إلكتروليتي مستقطب.قد تفشل المكثفات المستخدمة في التطبيقات عالية الطاقة والجهد العالي أيضًا بشكل عنيف حيث تتحلل المواد العازلة وتتبخر.
