خازن ها تقریباً در هر دستگاه الکترونیکی یافت می شوند و چندین کاربرد اساسی در طراحی مدار دارند. خازن‌ها گزینه‌های فیلتر انعطاف‌پذیر، کاهش نویز، ذخیره‌سازی نیرو، و قابلیت‌های سنجش را برای طراحان از جمله کاربردهای دیگر فراهم می‌کنند.
در این راهنما، نگاهی به انواع کاربردهای خازن در محصولات و تجهیزات الکترونیکی می اندازیم.
خازن ها برای چه مواردی استفاده می شوند؟
در ترکیب با مقاومت ها، خازن ها اغلب به عنوان عنصر اصلی فیلترهای فرکانس انتخابی استفاده می شوند. طرح‌ها و توپولوژی‌های فیلتر موجود متعدد هستند. اینها را می توان با انتخاب مقادیر و کیفیت اجزای مناسب برای فرکانس و عملکرد تنظیم کرد.انواع طراحی فیلتر عبارتند از:
- فیلتر High Pass
- فیلتر Low Pass
- فیلتر گذر باند
- فیلتر توقف باند
- فیلتر Notch
- فیلتر همه پاس ها
- فیلتر برابری
خط پایین
خازن ها با محافظت از ریزتراشه های حساس در برابر نویز سیگنال برق، نقش مهمی در عملکرد الکترونیک دیجیتال دارند. این صدا می تواند رفتارهای غیرعادی ایجاد کند. خازن های مورد استفاده در این کاربرد را خازن های جداکننده می نامند. این خازن ها باید در نزدیکی هر ریزتراشه قرار گیرند تا موثر باشند زیرا ردپای مدار به عنوان آنتن عمل می کند و نویز را از محیط اطراف دریافت می کند. خازن‌های جداکننده و بای‌پس نیز در هر ناحیه از مدار برای کاهش تأثیر کلی نویز الکتریکی استفاده می‌شوند.
خازن های کوپلینگ یا مسدودکننده DC
خازن ها می توانند سیگنال های AC را در حالی که DC را مسدود می کنند عبور دهند و می توانند برای جداسازی اجزای AC و DC سیگنال استفاده شوند.مقدار خازن برای کوپلینگ نیازی به دقیق یا دقیق بودن ندارد. با این حال، باید مقدار بالایی داشته باشد، زیرا راکتانس خازن عملکرد را در برنامه های کوپلینگ هدایت می کند.
خازن های اسنابر
در مدارهایی که بار با اندوکتانس بالا رانده می شود، مانند موتور یا ترانسفورماتور، با تخلیه ناگهانی انرژی ذخیره شده در بار القایی، می تواند افزایش ناگهانی قدرت گذرا رخ دهد. این تخلیه می تواند به اجزا و مخاطبین آسیب برساند.
استفاده از خازن می تواند افزایش ولتاژ در مدار را محدود یا کاهش دهد و عملکرد را ایمن تر و مدار را قابل اطمینان تر کند. استفاده از تکنیک snubbing در مدارهای کم توان از ایجاد تداخل فرکانس رادیویی نامطلوب توسط اسپک ها جلوگیری می کند. این تداخل باعث ایجاد رفتار غیرعادی در مدارها می شود و باعث ایجاد مشکل در دریافت گواهینامه و تایید محصول می شود.
خط پایین
خازن ها باتری های کوچکی هستند که قابلیت ذخیره انرژی منحصر به فردی را فراتر از باتری های واکنش شیمیایی ارائه می دهند.هنگامی که انرژی زیادی در مدت زمان کوتاه مورد نیاز است، خازن های بزرگ و بانک های خازن گزینه برتر برای بسیاری از کاربردها هستند. بانک های خازن انرژی را برای کاربردهایی مانند لیزرهای پالسی، رادارها، شتاب دهنده های ذرات و تفنگ های ریلی ذخیره می کنند. یکی از کاربردهای رایج خازن های پالسی در فلاش دوربین های یکبار مصرف است که شارژ می شود و سپس به سرعت از طریق فلاش تخلیه می شود و یک پالس جریان زیادی ایجاد می کند.
کاربردهای مدار تشدید یا تنظیم شده
در حالی که مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف‌ها فیلتر می‌سازند، ترکیب‌های خاصی می‌تواند منجر به تقویت تشدید سیگنال ورودی شود. این مدارها سیگنال ها را در فرکانس تشدید تقویت می کنند، ولتاژ بالایی را از ورودی های ولتاژ پایین ایجاد می کنند و به عنوان نوسان ساز و فیلترهای تنظیم شده استفاده می شوند. در مدارهای رزونانسی، باید دقت کرد که قطعاتی انتخاب شوند که بتوانند در برابر ولتاژهایی که هر جزء در سراسر آن می بیند زنده بمانند، در غیر این صورت به سرعت از کار می افتند.
خط پایین
حسگر خازنی اخیراً به یک ویژگی رایج در دستگاه های الکترونیکی پیشرفته مصرفی تبدیل شده است. با این حال، سنسورهای خازنی برای دهه‌ها در کاربردهای مختلف برای موقعیت‌ها، رطوبت، سطح سیال، کنترل کیفیت ساخت و شتاب استفاده می‌شوند. حسگر خازنی با تشخیص تغییر در ظرفیت محیط محلی از طریق تغییر در دی الکتریک - تغییر در فاصله بین صفحات خازن، یا تغییر در مساحت یک خازن، کار می کند.
ایمنی خازن
به عنوان اجزای ذخیره انرژی، خازن ها می توانند مقادیر خطرناکی انرژی را ذخیره کنند. این سطح بالای انرژی می تواند باعث شوک الکتریکی کشنده و آسیب به تجهیزات شود حتی زمانی که یک خازن برای مدت زمان قابل توجهی از برق قطع شود. به همین دلیل، همیشه ایده خوبی است که خازن ها را قبل از کار بر روی تجهیزات الکتریکی تخلیه کنید.
خازن های الکترولیتی در شرایط خاصی مستعد خرابی شدید هستند، به خصوص اگر ولتاژ در خازن های الکترولیتی پلاریزه معکوس شود.خازن های مورد استفاده در کاربردهای پرقدرت و ولتاژ بالا نیز ممکن است به شدت از کار بیفتند زیرا مواد دی الکتریک شکسته شده و تبخیر می شوند.
