Một tụ điện tách có thể quá lớn?

Đối với dự án của tôi có chứa ATtiny85 chạy ở 32.768 kHz sử dụng tinh thể đồng hồ bên ngoài, tôi nghĩ rằng tôi nên bao gồm một tụ tách rời 1 uF gần chân nguồn MCU để đo tốt. Tuy nhiên, đọc lên có vẻ như hầu hết mọi người đề nghị một tụ điện 0,1 uF. Có thể sử dụng giới hạn giá trị quá lớn (ví dụ 1 uF) có thể gây hại gì không hoặc nó có hoạt động tốt không?

Loại này quan trọng hơn giá trị - nếu đó là phần gốm gắn trên bề mặt nhỏ (ví dụ 0805 hoặc nhỏ hơn), không có bất lợi cho tụ điện có giá trị lớn hơn.

So sánh hai tụ Murata 0603 X7R tương tự bên dưới (đầu trên là 1uF dưới cùng là 100nF):

Nếu bạn nhìn vào một số trở kháng hợp lý như 1 ohm, 1uF là <1 ohm cho 250kHz đến 600 MHz và 100nF từ khoảng 1,8 MHz đến 400 MHz, do đó, 1uF sẽ tốt hơn ở mọi nơi (bộ điều chỉnh tốt sẽ điền vào các tần số thấp hơn và một con chip chậm chạp như ATtiny sẽ không tạo ra bất kỳ cạnh nào có nội dung tần số cao hơn để lo lắng) vì vậy có khả năng là tốt.

Bạn cần truy cập trang web của nhà sản xuất nắp và tải xuống phần mềm hoặc sử dụng các chương trình dựa trên web để có được hành vi thực tế, nó thường được bỏ qua từ datasheets trong vinh quang đầy đủ của nó vì có quá nhiều khả năng. Lưu ý rằng điện dung của 1uF thực sự sẽ ít hơn do điện áp phân cực mà tôi không bận tâm để đặt (đó chỉ là một ví dụ) nhưng bạn nên làm.

Ở 32.768kHz, câu trả lời là tụ điện lớn hơn (1uF của bạn) sẽ ổn.

Ở tần số cao (chính xác hơn là tốc độ chuyển đổi nhanh trên các chân thiết bị), một tụ điện nhỏ hơn là cần thiết để cung cấp trở kháng thấp ở các tốc độ cạnh này (để ngăn chặn sự sụt giảm năng lượng bên trong), mặc dù ở tốc độ cạnh rất nhanh, tụ điện hoạt động trên mức tự động cộng hưởng nào.

Chúng tôi thường cung cấp một tụ điện bỏ qua số lượng lớn (một vài uF) ở gần đó, với các thiết bị có giá trị càng nhỏ càng gần các chân nguồn của thiết bị càng tốt.

Xem câu trả lời này để biết thêm chi tiết về tự cộng hưởng MLCC.

Bạn có thể muốn đọc lên dòng điện rò rỉ.

Nếu bạn đang chạy nó trên tinh thể đồng hồ 32.768 kHz, rất có thể bạn quan tâm rất nhiều đến mức tiêu thụ hiện tại trung bình dài hạn.

Trong nghiên cứu rất hạn chế của tôi, dòng rò nói chung cao hơn ở các tụ điện lớn hơn, mặc dù nó dường như liên quan đến công nghệ xây dựng thực tế.

Một tìm kiếm nhanh cho các số liệu thực tế dẫn tôi đến bài viết này của muRata với một vài gợi ý. Nó cho thấy rằng dòng rò tăng theo điện dung, nhưng chỉ liệt kê các giá trị cho 1 tụ điệnFF.

Chỉ bạn mới có thể trả lời nếu một lượng nhỏ các vấn đề hiện tại như vậy hay không, và bạn phải tìm kiếm một giá trị đại diện hơn cho loại tụ điện cụ thể của bạn. Nó có thể quan trọng hơn đối với các ứng dụng siêu tụ điện so với các ứng dụng chạy bằng pin.

Chênh lệch giá giữa một tụ điện lớn có thể cung cấp một lượng điện tích nhất định nhanh như một nắp nhỏ hơn và một tụ điện lớn có hiệu suất kém hơn, thường sẽ vượt quá chi phí của một nắp nhỏ hơn. Do đó, sử dụng nắp nhỏ hơn cùng với nắp lớn hơn kém hơn thường sẽ cho phép một người đạt được hiệu suất tốt hơn với giá thấp hơn so với sử dụng một nắp. Cố gắng thực hiện với một nắp lớn thường sẽ ngụ ý rằng một hoặc sẽ có hiệu suất tần số cao kém hơn hoặc người khác sẽ chi tiêu nhiều hơn một nên.

Còn về việc tổng lượng điện dung có thể quá lớn hay không, đó là chức năng của nguồn điện. Một nắp có điện trở loạt thấp sẽ hấp thụ về cơ bản tất cả dòng điện có thể nhận được cho đến khi được sạc. Nếu một người kết nối một loạt các nắp có tổng cộng 1000uF với nguồn cung cấp bị giới hạn ở mức 10mA, thì sẽ mất 300ms giây để đường ray công suất của thiết bị đạt đến ba volt và trong thời gian đó, nắp sẽ được vẽ đủ 10mA. Tuy nhiên, nếu nguồn cung cấp có thể xuất ra 1A mà không gặp khó khăn, thì các nắp sẽ sạc đến điện áp đầy đủ chỉ trong 3ms thay vì 300.

Cũng lưu ý rằng nếu một thiết bị (hoặc hệ thống con có nắp bộ lọc riêng) sẽ thường xuyên được bật nguồn, sử dụng nhanh và sau đó tắt nguồn đủ lâu để nắp xả, thì tất cả năng lượng được sử dụng để cấp nguồn cho nắp sẽ về cơ bản lãng phí khi thiết bị hoặc hệ thống con bị tắt nguồn. Nhân đôi kích thước của các nắp bộ lọc sẽ tăng gấp đôi lượng lãng phí.

Hãy nghĩ về ATtiny như một điện trở thay đổi (tải động). Tất cả các nguồn cung cấp năng lượng trong thế giới thực đều có điện trở nguồn cộng với dây vào thiết bị và một số điện cảm từ dây và PS. Nếu ATtiny thu được nhiều dòng điện hơn vì bật nhiều bóng bán dẫn hơn (điều này có thể xảy ra trong khung thời gian ns), nó sẽ gây ra sụt áp từ điện trở và độ tự cảm của dây dẫn, có thể xấu. Vì vậy, một tụ lọc được đặt để giữ điện áp không đổi, ATtiny sẽ rút một số năng lượng từ tụ trong thời gian ngắn mà nó cần.

$R=V*I$

Bây giờ hãy nghĩ nếu bạn đặt một tụ điện khổng lồ song song với ATtiny, nó sẽ không khác nhiều so với một điện trở nhỏ. Tuy nhiên nó sẽ ảnh hưởng đến thời gian khởi động của mạch. Nếu bạn đặt một tụ điện 1F song song với ATtiny, có thể mất vài phút để sạc lên tùy thuộc vào nguồn cung của bạn! 1uF sẽ ổn. Hãy nhớ rằng các tụ điện cũng có điện trở loạt không được xem xét trong mô hình đơn giản này.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nói chung, giới hạn giá trị nhỏ hơn là có bởi vì nó có tần số tự cộng hưởng cao hơn. Ở tần số dưới đó, nó trông giống như một cái nắp. Ở trên, nó trông giống như một cuộn cảm.

Đừng để bị lừa bởi các biểu đồ trở kháng chỉ hiển thị trở kháng chứ không phải là KIND của trở kháng.

Hãy nghĩ về các nắp lớn hơn là một bể để bổ sung điện tích do những thứ như dòng điện cực đại và những cái nhỏ hơn ở đó để làm tăng hiệu ứng của các chuyển tiếp ngắn (xung hiện tại) và ngăn chặn sự dẫn của chúng đến phần còn lại của mạch.

Đây không phải là chính xác NGHIÊM TÚC nhưng đó là một quy tắc đúng đắn.

BẠN CÓ THỂ CÓ NHIỀU NĂNG LỰC. Tuy nhiên, tất cả phụ thuộc vào loại nguồn cung cấp. Trong cầu diode lỗi thời và nguồn cung cấp năng lượng làm trơn, bạn càng có nhiều điện dung, góc dẫn của diode càng ngắn khi chỉnh lưu nguồn điện. Các góc dẫn ngắn lần lượt dẫn đến các dòng cực đại lớn hơn (vì trung bình vẫn giữ nguyên các đỉnh phải cao hơn khi dòng chảy trong thời gian ngắn hơn). Hiệu quả của việc đó là bạn có thể vượt quá xếp hạng hiện tại cao nhất trên điốt và nấu chúng.

Ngày nay với bộ chuyển đổi chế độ chuyển đổi hiện đại, một điều như vậy là rất hiếm và nói chung là điều bạn không cần phải lo lắng.

Cụ thể với một cái gì đó giống như một runnig ATTiny ở một vài kHz từ một tinh thể đồng hồ, bạn không có gì phải quan tâm. (Một ARM chạy ở tốc độ 1 GHz sẽ là một vấn đề khác và sự quan tâm và chăm sóc nhiều hơn sẽ được biện minh).