การหาค่า c ที่ใช้แทนกันได้ การเลือกใช้คาปาซิเตอร์หรือตัวเก็บประจุแต่ละชนิดในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์และงานซ่อม

 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 


คาปาซิเตอร์ ตัวเก็บประจุ  Capacitor



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

เรียนรู้เบอร์อะไหล่อิเล็กฯ   เพื่อสังเกตว่าเบอร์ขึ้นต้นแบบนี้เป็นอุปกรณ์ชนิดอะไร    ?    
โดยจัดเป็นหมวดหมู่   แบ่งเป็นหมวดหมู่   เช่น  ไดโอด  มี  17  เรื่องให้อ่าน  เป็นต้น

เลือกหัวข้อต่อไปนี้ ................

1)  ไดโอด (17)       มี   17  เรื่อง 


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



คาปาซิเตอร์ ตัวเก็บประจุ  Capacitor

 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



20   เรื่องน่ารู้    การเทียบเบอร์  อะไหล่อิเล็กทรอนิกส์   
                       รวมไว้ที่นี้         >  อ่านที่เว็บนี้