ตัวเก็บประจุเป็นส่วนหนึ่งของวงควบคุม
ตัวควบคุมแรงดันไม่ได้เห็นตัวเก็บประจุเอาต์พุตเป็นเพียงถังพลังงาน วงป้อนกลับมีการตอบสนองร่วมกับความจุและความต้านทานสูญเสียของชิ้นส่วนนั้น การเปลี่ยนเป็นชนิดที่ ESR ต่ำกว่ามากจึงไม่รับรองว่าดีกว่าเสมอ ตัวควบคุมบางแบบต้องการช่วง ESR ที่กำหนด ขณะที่แบบอื่นออกแบบให้ใช้เซรามิก ESR ต่ำได้ ต้องอ่านข้อกำหนดเฉพาะรุ่นและช่วงโหลดจริง
ค่าที่พิมพ์บนตัวเก็บประจุเป็นค่าภายใต้เงื่อนไขทดสอบหนึ่ง ไม่ใช่ค่าที่เหลือในทุกแรงดันและอุณหภูมิ การเลือกจากตัวเลขไมโครฟารัดอย่างเดียวอาจทำให้ความจุใช้งานจริงต่ำกว่าขั้นต่ำ แม้ชิ้นส่วนใหม่จะมีชื่อค่ามากกว่าเดิมก็ตาม ต้องรวมแรงดันไบอัส ความคลาด และอุณหภูมิจากข้อมูลชนิดชิ้นส่วน โดยไม่ใช้เปอร์เซ็นต์ลดลงที่จำจากคนละรุ่น
- ตัวเก็บประจุ
เก็บประจุและกำหนดอิมพีแดนซ์ตามความถี่
- ESR
สร้างซีโรของโมเดลอนุกรมที่ 1/(2πESR×C)
- วงป้อนกลับ
ต้องพิจารณาโพลและจุดตัดร่วมกัน
- ข้อกำหนด
เลือกช่วง C และ ESR ตามรุ่นจริง
ตำแหน่งซีโรเพียงตัวเดียวไม่รับรองเสถียรภาพ
โมเดล ESR ทำให้เกิดซีโรอย่างไร
สำหรับตัวเก็บประจุอุดมคติ C อนุกรม ESR อิมพีแดนซ์คือ ESR+1/(sC) หรือ (1+sESR×C)/(sC) ตัวเศษมีซีโรที่ความถี่ 1/(2πESR×C) ซึ่งมีผลกับการตอบสนองวงควบคุมได้ การคำนวณซีโรบอกตำแหน่งองค์ประกอบหนึ่ง ไม่ได้พิสูจน์ว่าเสถียรภาพพอ เพราะต้องรู้โพล อัตราขยาย และจุดตัดของทั้งวงด้วย
สมมติ C=10 µF และ ESR=0.20 Ω จะได้ซีโรประมาณ 79.6 kHz หากเปลี่ยน ESR เป็น 0.020 Ω โดยคง C เท่าเดิม ซีโรเลื่อนไปประมาณ 795.8 kHz หรือสูงสิบเท่า การที่ความสูญเสียลดลงจึงอาจเปลี่ยนตำแหน่งชดเชยซึ่งวงเดิมใช้ประโยชน์อยู่ ตัวเลขนี้ไม่บอกว่า ESR ใดเหมาะกับไอซีจริง และไม่แนะนำให้เติมตัวต้านทานอนุกรมโดยไม่มีคู่มือรองรับ
ตัวอย่างความจุที่เหลือหลังรวมเงื่อนไข
กำหนดตัวเก็บประจุสมมติระบุ 10 µF และสมมติว่าที่แรงดันใช้งานเหลือ 70% ของค่าอ้างอิง จากนั้นใช้ปัจจัยเผื่อความคลาดต่ำสุด 80% และอุณหภูมิ 90% ซึ่งในโจทย์ถือเป็นปัจจัยแยก ผลเหลือ 10×0.70×0.80×0.90 = 5.04 µF ถ้าข้อกำหนดตัวควบคุมสมมติต้องการอย่างน้อย 6 µF ก็ยังไม่พอแม้ชื่อชิ้นส่วนเป็น 10 µF
เมื่อใช้ข้อมูลจริงต้องตรวจว่ากราฟหรือขอบเขตผู้ผลิตรวมปัจจัยใดแล้ว ไม่คูณเผื่อซ้ำจนเกินเหตุ และไม่คูณปัจจัยที่มีความสัมพันธ์กันราวกับเป็นอิสระเสมอไป ตัวอย่าง 5.04 µF ใช้สอนการสร้างงบเงื่อนไขเท่านั้น ไม่ใช่สูตรลดค่ามาตรฐานของตัวเก็บประจุเซรามิกทุกชนิด การคัดเลือกต้องพิจารณารหัสชิ้นส่วน ขนาด และแรงดันทำงานที่ตรงกัน
- กรณีแรก
ESR 0.20 Ω → ประมาณ 79.6 kHz
- กรณีสอง
ESR 0.020 Ω → ประมาณ 795.8 kHz
- สัดส่วน
ESR ลดสิบเท่า ซีโรสูงสิบเท่า
- ข้อจำกัด
ยังตัดสินเสถียรภาพทั้งวงไม่ได้จากค่านี้
โมเดลสมมติ C = 10 µF
ความจุเพิ่มส่งผลมากกว่าแรงดันกระเพื่อม
การเพิ่มความจุอาจลดการยุบระยะสั้นเมื่อโหลดเปลี่ยน แต่ทำให้ต้องชาร์จประจุมากขึ้นตอนเปิดและอาจกระทบเวลาเริ่มทำงาน รวมถึงเงื่อนไขการจำกัดกระแสหรือพลังงานย้อนเมื่ออินพุตดับ ต้องตรวจช่วงค่าที่วงควบคุมอนุญาต ไม่ถือว่าไม่มีค่าสูงสุดที่ต้องสนใจเพียงเพราะข้อกำหนดแสดงขั้นต่ำเด่นที่สุด
ตำแหน่งติดตั้งก็สำคัญ ตัวเก็บประจุที่อยู่ห่างผ่านสายหรือลายวงจรมีความเหนี่ยวนำและความต้านทานคั่น จึงไม่เทียบกับชิ้นที่ติดใกล้ขาเอาต์พุตและกราวด์ตามคำแนะนำ แม้ผลรวมค่า C เหมือนกัน การประเมินเสถียรภาพควรใช้แผนผังตำแหน่งทางกายภาพร่วมกับค่า ไม่ใช้เพียงรายการชิ้นส่วนในตาราง
ตรวจการตอบสนองภายใต้ช่วงโหลดที่เกี่ยวข้อง
จัดบอร์ดทดลองแรงดันต่ำตามวงจรอ้างอิงของรุ่น แล้วเปลี่ยนโหลดภายในช่วงที่อนุญาตเพื่อดูการฟื้นตัว ทั้งตอนเพิ่มและลดโหลด เก็บรูปโดยต่อกราวด์โพรบสั้นเหมาะสมและไม่ใช้การกรองปิดบังการสั่น การสั่นหลังเปลี่ยนโหลดเป็นเหตุให้ตรวจค่าความจุ ESR และวงควบคุม แต่ยังต้องแยกผลจากแหล่งจ่ายต้นทางและอุปกรณ์สร้างโหลด
หากเปลี่ยนตัวเก็บประจุให้ปิดพลังงานและยืนยันการคายประจุด้วยวิธีที่เหมาะสมก่อน ไม่ทำให้ลัดวงจรเพื่อเร่งกระบวนการ หลังเปลี่ยนให้ตรวจค่าอินพุต กระแส และอุณหภูมิซ้ำ เพราะการเปรียบเทียบที่สภาพโหลดหรือแรงดันเผื่อต่างกันจะไม่แยกผลของตัวเก็บประจุได้ชัด การที่เปิดติดและแรงดันเฉลี่ยตรงไม่ได้รับรองการตอบสนองในทุกช่วง
เขียนเหตุผลการเลือกให้ตรวจได้
เอกสารเลือกชิ้นส่วนควรระบุความจุชื่อ ความจุขั้นต่ำที่คาดในงาน ช่วง ESR ที่เกี่ยวข้อง และข้อกำหนดของตัวควบคุมซึ่งนำมาเทียบ พร้อมตำแหน่งติดตั้ง การระบุว่าใช้ความจุมากพอหรือใช้ ESR ต่ำอย่างเดียวไม่บอกว่าพิจารณาวงป้อนกลับแล้วหรือยัง ต้องแสดงเส้นทางเหตุผลจากข้อมูลผู้ผลิตไปถึงเงื่อนไขบอร์ดจริง
ในภาพของบท ค่า 79.6 และ 795.8 kHz เป็นผลคำนวณโมเดล ESR ส่วน 5.04 µF เป็นอีกแบบฝึกสำหรับงบความจุ ไม่ใช่ผลการวัดหรือเกณฑ์ของสินค้ารุ่นใด ทั้งสองตัวอย่างชี้ว่าการเปลี่ยนชิ้นส่วนต้องมองค่าที่ทำงานจริงกับตำแหน่งในวงควบคุม ไม่ตัดสินจากตัวเลขบนฉลากเพียงค่าเดียว
