การเลือกใช้คาปาซิเตอร์ และ C ที่ใช้แทนกันได้

การเลือกใช้คาปาซิเตอร์ ตัวเก็บประจุ Capacitor

การเลือกใช้คาปาซิเตอร์ต้องพิจารณาค่าอะไรบ้าง ? เราทราบแล้วว่าตัวเก็บประจุมีหลายชนิดแต่ละชนิดมีข้อดีข้อเสียไม่เหมือนกันดังนั้นตัวเก็บประจุ 1 ชนิดจึงไม่สามารถนำไปใช้ได้ทุกวงจร ในทางปฏิบัติแล้วประเภทของวงจรจะเป็นสิ่งที่กำหนดคุณสมบัติหรือเลือกชนิดของตัวเก็บประจุ ให้ทำเช็คลิสและทำเป็นตารางเช็คลิสเพื่อเลือกและกำหนดคุณสมบัติของ C ที่ต้องการ สิ่งที่ทำให้ตัวเก็บประจุเสียคือแรงดันไฟเกิน แรงดันเสิร์จ กระแสริบเปิ้ล กระแสพุ่ง ความร้อนภายในจากการสูญเสียที่เนื่องมาจากความต้านทาน ESR ( Equivalent Series Resistance ) และอุณหภูมิแวดล้อม ให้เช็คว่าวงจรมีสิ่งเหล่านี้ที่ทำให้คาปาซิเตอร์เสียเร็วหรือเร่งอายุการใช้งานของ C ให้สัั้นลงหรือไม่ ? ถ้ามีต้องหาทางป้องกันหรือลดความรุนแรงของปัจจัยเร่งให้เสื่อมเหล่านี้

-------------------------------------------------------------

เรียนรู้เบอร์อะไหล่อิเล็กฯ เพื่อสังเกตว่าเบอร์ขึ้นต้นแบบนี้เป็นอุปกรณ์ชนิดอะไร ?

โดยจัดเป็นหมวดหมู่ แบ่งเป็นหมวดหมู่ เช่น ไดโอด มี 17 เรื่องให้อ่าน เป็นต้น

เลือกหัวข้อต่อไปนี้ ................

1) ไดโอด (17) มี 17 เรื่อง

2) บทความเกี่ยวกับอะไหล่อิเล็กฯ (3)

3) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (30) มี 30 เรื่อง

---------------------------------------------------------------

การเลือกใช้คาปาซิเตอร์ต้องพิจารณาค่าอะไรบ้าง ?

1) แรงดันไฟฟ้าที่ทนได้ ระบุค่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรออกมา จากนั้นเลือกใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 1.5 - 2 เท่า เช่น แรงดันไฟของวงจรคือ 24VDC ต้องใช้คาปาซิเตอร์ที่ทนได้ 24VDC x 2 เท่า = 48VDC ค่าแรงดันมาตรฐานของ C คือ 50VDC ดังนั้นเลือกใช้ 50VDC แรงดันไฟฟ้าเป็นสาเหตุหลักหรือปัจจัยเร่งให้คาปาซิเตอร์เสื่อมอันเนื่องมาจาก Voltage Stress ต้องเลือกค่าโวลต์ให้สูงไว้เพื่อยืดอายุการใช้งานของ C และของอุปกรณ์โดยรวม สำหรับบางวงจรเพื่อลดต้นทุนการผลิตจะไม่เผื่อพิกัดทนแรงดันไว้เยอะอาจพิจารณาเลือกใช้คาปาซิเตอร์ 60-80% ของค่า Working Voltage ที่ระบุไว้ เช่น C ทนได้ 25VDC จะได้ 25VDCx60% = 15VDC เลือกใช้กับวงจรที่มีไฟ 12VDC 15VDC หรือ 9VDC ได้ สำหรับงานซ่อมการหาคาปาซิเตอร์มาแทนต้องเลือก C ที่มีค่าโวลต์เท่ากับของเก่าหรือค่ามากกว่าก็ได้ขึ้นอยู่กับอะไหล่ในสต๊อคที่มีให้เลือก

2) ค่าความจุ สำหรับการออกแบบวงจรค่าความจุนี้ได้มาจากการคำนวณ สำหรับงานซ่อมให้ใช้ค่าตามสเปค C ตัวเก่าเนื่องจากค่านี้เขาได้คำนวณไว้แล้วว่าเหมาะกับวงจรนั้นๆ

3) % คลาดเคลื่อน ค่า % คลาดเคลื่อนนี้ยิ่งน้อยยิ่งดี ให้พิจารณาเพิ่มว่าค่า ± % คลาดเคลื่อน ที่ยอมรับได้และไม่ทำให้วงจรทำงานผิดปกติคือค่ากี่ ± % และให้พิจารณาในระยะยาวด้วยเมื่อผ่านไป 2 ปี 3 ปี 5 ปี 10 ปี ค่าความจุของ C จะเปลี่ยนไปจากค่าเดิมมากน้อยแค่ไหน ค่าความจุที่เปลี่ยนไปยอมรับได้ที่ค่าเท่าไหร่ เราสามารถกำหนดได้ตั้งแต่ขั้นออกแบบวงจรซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการกำหนดอายุการใช้งานของอุปกรณ์หรือวงจรโดยรวม

4) อุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิเป็นอีกหนึ่งสาเหตุที่ทำให้ C เสื่อมค่า ค่าความจุลดและค่าความต้านทาน ESR จะมีค่าเพิ่มขึ้น ในการทดสอบและคำนวณอายุการใช้งานของ C ( Lifetime @ Temp , Endurance (h) ) ในสมการจะใช้อุณหภูมิเป็นตัวหนดอายุการใช้งาน ยกตัวอย่างการเลือกใช้งาน วงจรมีความร้อนและอยู่ใกล้ความร้อนสูงระดับ 50°C-60°C ควรเลือกใช้ C ทีทนได้ 105°C หรือ 125°C หรือ 155°C จะทำให้ C มีอายุการใช้งานที่นานขึ้น ( ไม่ควรใช้ C ทนได้ 85°C สำหรับงานที่มีความร้อนในระบบเพราะอายุใช้งานจะสั้น ) ตัวอย่างที่ 2 กรณีเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปมีความร้อนน้อยอุณหภูมิแค่ 30-40C อาจเลือกใช้ C ทนได้ 85°C ก็พอหรือถ้ามีงบประมาณและราคา C ไม่ต่างกันมากเลือกใช้ C ทนได้ 105°C ก็ดีเพื่อให้ใช้งานในวงจรได้นานๆ

C ในโลกความเป็นจริงจะมีค่า R และ ค่า L ก่อตัวมาด้วย อันเนื่องมาจากขาที่เป็นเส้นลวดและวัสดุที่เป็นโลหะ , R Leakage มาจากระแสรั่วไหลในไดอิเล็กทริก ค่าเหล่านี้จำกัดหรือมีผลต่อการใช้งานที่ความถี่สูง

5) ความถี่และการสูญเสีย วงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปอาจไม่ต้องพิจารณาการสูญเสียสามารถใช้ C มาตรฐานได้เลย แต่ถ้าเป็นวงจรความถี่สูง วงจร RF วงจรที่ใช้ไฟจากแบตเตอรี่ในการทำงานต้องพิจารณาเรื่องการสูญเสีย ต้องเลือกใช้ C ที่มีคุณสมบัติ Low ESR ( Equivalent Series Resistance ) , Low Impedance , มีตัวประกอบคุณภาพสูงๆ ( High Q Factor ) โดย Q = Xc / ESR ค่า Q เป็นตัวบอกประสิทธิภาพของ C ว่าพลังงานที่เก็บได้กับพลังงานที่สูญเสียภายในอันเนื่องจากค่าตัวต้านทาน ESR มีค่ามากน้อยแค่ไหน ส่วนกลับของ Q เรียกว่า ตัวประกอบการสูญเสีย ( Dissipation Factor ) , DF = 1/Q ค่านี้ยิ่งน้อยยิ่งดี ใน Datasheet ของ C จะนิยมระบุค่าตัวประกอบการสูญเสีย Dissipation Factor ( DF) ว่า Tangent of loss angle (max.) หรือ tan δ

6) กระแสริบเปิ้ล ( Ripple Current ) กระแสริบเปิ้ลเป็นอีกหนึ่งสาเหตุที่ทำให้คาปาซิเตอร์ร้อนและเสียเร็วขึ้น กรณีไฟในวงจรเป็นไฟไม่เรียบต้องพิจารณาและคำนวณหาปริมาณกระแสริบเปิ้ลจากนั้นเลือกใช้ C ที่ทนกระแสริบเปิ้ลได้มากกว่าค่าที่คำนวณได้ ยกตัวอย่างจากการคำนวณมีกระแสริบเปิ้ล 2A ควรเลือกใช้ C ทีทนกระแสริบเปิ้ลได้ 3A ขึ้นไป ( เพราะค่า 3A นี้จะนำไปใช้งานจริงที่ค่าไม่เกิน 70% , 3x70% = 2.1A ) ค่ากระแสริบเปิ้ลของ C จะระบุไว้ใน Datasheet ตัวอย่างวิธีการคำนวณให้พิมพ์ค้น google ว่า ripple current capacitor calculator ตัวเก็บประจุที่ทนกระแสริบเปิ้ลได้สูงมีชนิดอะลูมินัมอิเล็กทรอไลต์คาปาซิเตอร์ ( Aluminum Electrolytic Capacitor ) ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม ( Film Capacitor ) และ ตัวเก็บประจุเซรามิค MLCC's ( multilayer ceramic chip capacitor )

7) ชนิดของคาปาซิเตอร์ นอกจาก C มีขั้วกับไม่มีขั้วแล้วยังต้องพิจารณาเรื่องความเสถียรในระยะยาว อายุการใช้งานและการสูญเสีย ถ้าต้องการค่าความจุสูงๆและราคาไม่แพงด้วย ต้องใช้ Aluminum Electrolytic Capacitor มีให้เลือกใช้จำนวนมากหลายค่าความจุและหลายค่าพิกัดแรงดันไฟ C ชนิดนี้ทนได้ถึง 600VDC อุณหภูมิที่ทนมีให้เลือก 85°C 105°C 125 °C 150°C ถ้างานเน้นความเสถียรและอายุการใช้งานยาวนานให้พิจารณาตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม ชนิดแทนทาลัม และอิเล็กทรอไลต์คาปาซิเตอร์สเปค Long Life ข้อเสียของ C แทนทาลัมคือทนแรงดันเสิร์จไม่ได้อ่อนไหวต่อการเสียจากแรงดันเสิร์จ สำหรับงานที่เน้นความเสถียร C เซรามิคให้เลือกใช้ชนิด Class 1 ใน Datasheet จะระบุสเปคด้วยคำว่า COG / NPO วงจรทั่วไปอาจเลือกใช้ C เซรามิคเกรด Class 2 ได้ใน Datasheet จะระบุคำว่า X7R X5R Y5V ระบุเกรดว่าเป็น Class 2 ( C เซรามิคเกรด Class 2 ค่าความจุจะเปลี่ยนตามอายุการใช้งานและเสื่อมสภาพตามอุณหภูมิ เสถียรน้อยกว่า Class 1) ถ้างานที่มีกระแสริบเปิ้ลสูงมาเกี่ยวข้องให้พิจารณาเลือกใช้ อะลูมินัมอิเล็กทรอไลต์คาปาซิเตอร์ ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม และ ตัวเก็บประจุเซรามิคชนิด MLCC's งานที่มีพื้นที่กำจัดให้พิจารณาใช้ C SMD

8) ประเภทวงจร เช่น วงจรขยายสัญญาณ วงจรฟิลเตอร์ วงจรความ RF ความถี่สูง วงจรพาวเวอร์ เป็นต้น ประเภทวงจรจะเป็นตัวกำหนดเลือกชนิดและคุณสมบัติของ C เช่น C ฟิลเตอร์ในวงจรเร็คติไฟร์ต้องเป็น C ทีทนกระแสริบเปิ้ลได้สูง ถ้าเป็นงานสวิตช์ชิ่งต้องเป็น C ที่มีค่า Low Impedance มีความสูญเสียต่ำที่ความถี่สูง เป็นต้น

9) ความปลอดภัย ถ้างานที่เน้นความปลอดภัยให้พิจารณาเลือกใช้ Aluminum Polymer Capacitor เป็นตัวเก็บประจุที่ซ๊อตแล้วไม่ระเบิด ไม่มีปัญหาเรืองน้ำยาอิเล็กทรอไลต์แห้งเนื่องจากใช้ Polymer เป็นไดอิเล็กทริก อายุการใช้งานนานกว่า C อะลูมินัมอิเล็กทรอไลต์คาปาซิเตอร์ สำหรับงานซ่อมวงจรไฟ AC จะมีคาปาซิเตอร์ชนิด X และชนิด Y ต้องใช้ตามชนิดเดิมที่เขาออกแบบไว้เพราะ C 2 ชนิดนี้มีการทำงานที่ต่างกันและเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยทางไฟฟ้า ดูรูป C ชนิด X และ Y ใช้คำค้นใน Google ว่า " x and y safety capacitors " เพื่อดูลักษณะการต่อและความแตกต่างระหว่าง 2 ชนิดนี้

10) รูปแบบการติดตั้งและขนาดของ C ขนาดของ C ต้องใส่ได้พอดีกับรู PCB C มีขายาวจะระบุขนาดในรูปแบบ Dia x L ความโต ( Dia ) ความสูง (H) และระยะห่างระหว่างขา ส่วนคาปาซิเตอร์ SMD นิยมระบุขนาดเป็นเคสไชต์ ( Case Size ) ยาว x กว้าง x สูง โดยแต่ละผู้ผลิตอาจมีขนาดแตกต่างกันเล็กน้อยถ้ามีขนาด Case Size เหมือนกันก็จะใส่ได้พอดี

เช่น Case Size : ยาว x กว้าง x สูง(หนา)

0402 = 1.00mm x 0.50mm x 0.55mm

0603 = 1.60mm x 0.80mm x 0.87mm

0805 = 2.00mm x 1.25mm x1.45mm

1206 = 3.20mm x 1.60mm x 0.88mm

1210 = 3.20mm x 2.50mm x 2.70mm

1808 = 4.50mm x 2.03mmx 2.20mm

1812 = 4.50mm x 3.20mm x 2.00mm

1825 = 4.50mm x 6.40mm x 1.65mm

2220 = 5.70mm x 5.00mm x 1.55mm

การวัดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ( ภาษาอังกฤษ )

Check electronic devices with multimeter ( English )

บทความภาษาอังกฤษ อ่านที่ > https://www.testmultimeter.com/

Read here > https://www.testmultimeter.com/