संधारित्र एक भूमिका निभाते हैं महत्वपूर्ण भूमिका वोल्टेज को स्थिर करके, शोर को कम करके और बिजली की गुणवत्ता में सुधार करके बिजली आपूर्ति फ़िल्टरिंग में। आइए इसे चरण दर चरण समझें।
1. विद्युत आपूर्ति में कैपेसिटर का उपयोग क्यों किया जाता है?
बिजली की आपूर्ति में अक्सर वोल्टेज में उतार-चढ़ाव, शोर और तरंग एसी-टू-डीसी रूपांतरण, अचानक लोड परिवर्तन और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) जैसे कारकों के कारण। कैपेसिटर निम्न में मदद करते हैं:
- डीसी आउटपुट को सुचारू बनाना सुधार के बाद.
- उच्च आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करना (ईएमआई)।
- स्थिरीकरण वोल्टेज स्थिर विद्युत वितरण के लिए।
- तरंग वोल्टेज को कम करना एसी-टू-डीसी कन्वर्टर्स में।
2. पावर सप्लाई फ़िल्टरिंग में उपयोग किए जाने वाले कैपेसिटर के प्रकार
आवृत्ति प्रतिक्रिया, धारिता मान और अनुप्रयोग के आधार पर विभिन्न प्रकार के संधारित्रों का उपयोग किया जाता है:
| संधारित्र प्रकार | फ़िल्टरिंग में फ़ंक्शन | सामान्य प्लेसमेंट |
|---|---|---|
| इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर | बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण, बड़ी तरंगों को सुचारू बनाना | संशोधित डीसी आउटपुट के पार |
| सिरेमिक कैपेसिटर्स | उच्च आवृत्ति शोर फ़िल्टरिंग | आईसी पावर के करीब pins |
| टैंटलम कैपेसिटर | स्थिर निम्न-ESR फ़िल्टरिंग | संवेदनशील सर्किट की पावर रेल |
| फिल्म कैपेसिटर | उच्च आवृत्ति एसी फ़िल्टरिंग | ट्रांसफॉर्मर आउटपुट के पार |
3. पावर सप्लाई में कैपेसिटर की स्थिति
🔹 बेसिक एसी-डीसी पावर सप्लाई फ़िल्टरिंग
एक ठेठ रैखिक बिजली आपूर्ति इसमें एक ट्रांसफार्मर, रेक्टिफायर, फिल्टर कैपेसिटर और वोल्टेज रेगुलेटर शामिल होते हैं।
(ए) स्मूथिंग कैपेसिटर (बल्क फ़िल्टरिंग)
के बाद पुल सुधारक, डीसी वोल्टेज है लहर. एक बड़े इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र वोल्टेज को सुचारू करने के लिए इसे आउटपुट पर रखा जाता है।
जहाँ:
- समारोह: स्पंदित डीसी को अधिक स्थिर डीसी में परिवर्तित करता है।
- धारिता चयन का सूत्र:
- जहाँ:
- I = लोड धारा (ए)
- f = तरंग आवृत्ति (हर्ट्ज) (दो बार पूर्ण-तरंग सुधार के बाद एसी मेन्स आवृत्ति)
- वी_रिपल = स्वीकार्य तरंग वोल्टेज (V)
(बी) डीकप्लिंग कैपेसिटर (शोर फ़िल्टरिंग)
- A छोटे सिरेमिक संधारित्र (0.1µF – 1µF) मिलाया जाता है समानांतर में विद्युत अपघटनी संधारित्र के साथ.
- क्यों? इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर अच्छे नहीं हैं उच्च आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करने में, लेकिन सिरेमिक तेजी से जवाब दें वोल्टेज में परिवर्तन के लिए.
🔹 स्विचिंग पावर सप्लाई (एसएमपीएस) में कैपेसिटर
स्विच-मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) का उपयोग उच्च-आवृत्ति स्विचिंग, इसलिए संधारित्र का चयन महत्वपूर्ण है।
(ए) इनपुट कैपेसिटर (ईएमआई फ़िल्टरिंग)
- से पहले स्विचिंग सर्किटतक फिल्म संधारित्र or electrolytic संधारित्र कम कर देता है मुख्य शोर.
- कभी कभी एक्स और वाई सुरक्षा कैपेसिटर ईएमआई दमन के लिए उपयोग किया जाता है।
(बी) आउटपुट कैपेसिटर (रिपल रिडक्शन के लिए कम ईएसआर)
- कम ESR कैपेसिटर (जैसे टैंटालम या सिरेमिक) को रखा जाता है एसएमपीएस विनियामकों का आउटपुट तरंग को कम करने के लिए.
(सी) बाईपास कैपेसिटर (आईसी और माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए)
- प्रत्येक माइक्रोकंट्रोलर (जैसे, Arduino R4 वाईफ़ाई) जरूरत है 0.1µF सिरेमिक संधारित्र पास VCC और GND शोर को दबाने के लिए.
- इनके बिना, पावर स्पाइक्स के कारण माइक्रोकंट्रोलर रीसेट हो सकते हैं।
4. पावर फ़िल्टरिंग के लिए सही कैपेसिटर का चयन
🔹 कौन से कारक मायने रखते हैं?
- धारिता मान (µF)
- अधिक = बेहतर फ़िल्टरिंग, लेकिन बहुत बड़ा होने पर प्रतिक्रिया समय धीमा हो सकता है।
- वोल्टेज आकड़ा
- हमेशा चुनें कम से कम 1.5× अपेक्षित वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 5V सर्किट के लिए, का उपयोग करें 10V-रेटेड संधारित्र).
- ईएसआर (समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध)
- कम ESR कैपेसिटर (जैसे, टैंटालम, पॉलीमर) स्विचिंग पावर सप्लाई के लिए सर्वोत्तम हैं।
- तापमान और जीवनकाल
- इलेक्ट्रोलाइटिक्स समय के साथ खराब हो जाते हैं; सिरेमिक लंबे समय तक चलते हैं।
5. उदाहरण सर्किट
🔹 कैपेसिटर के साथ रैखिक बिजली की आपूर्ति
- इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर C1 (1000µF, 25V) सुधार के बाद डीसी को सुचारू करता है।
- 0.1µF सिरेमिक संधारित्र C2 वोल्टेज रेगुलेटर के पास उच्च आवृत्ति शोर को कम करता है.
🔹 स्विचिंग पावर सप्लाई (बक कनवर्टर)
- इलेक्ट्रोलाइटिक या पॉलिमर कैपेसिटर (कम ESR) आउटपुट रिपल को फ़िल्टर करता है.
- सिरेमिक capacitors को कम करने उच्च आवृत्ति शोर.
निष्कर्ष
संधारित्र हैं आवश्यक बिजली आपूर्ति में तरंगों को फ़िल्टर करें, शोर कम करें, और वोल्टेज को स्थिर करेंके संयोजन का उपयोग करना इलेक्ट्रोलाइटिक, सिरेमिक, और कम ESR कैपेसिटर इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करता है।
