สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZIMZIM DIY
สำหรับวันนี้ผมจะมาพูดถึง เรื่องของ Capacitor หรือตัว C กันนะครับ ว่า C ที่ต่างประเภทกัน ทำไมบางที ในหลายๆวงจรมัก จะนำมาต่อใช้งานร่วมกัน
ยกตัวอย่าง อย่างเช่น วงจรนี้ เพื่อนๆก็จะเห็นว่า ก่อนที่กระแสไฟจะออกไปที่ Output
จะมี ตัว C ที่เป็นแบบ อิเล็กโทรไลท์ 1 ตัว และก็มี C ที่เป็น แบบเซรามิก อีก 1 ตัว ต่อขนานกัน
ทำไมเราไม่ใช้ C ที่เป็นแบบ อิเล็กโทรไลท์ 2 ตัว ต่อขนานกัน เพื่อให้มัน มีค่าการเก็บประจุที่เยอะขึ้น หรือ ไม่งั้นก็ใช้ C ตัวเดียว ตัวใหญ่ๆไปเลย
แล้วเราจะต่อ C ทั้งสอง ประเภท แบบนี้ไปเพื่ออะไร
ที่มันเป็นแบบนั้นก็เพราะว่า C แต่ละประเภท เนี้ยะ
ถ้าเราต่อมัน ในวงจร โดยมี Frequency หรือ ความถี่เข้ามาเกี่ยวข้อง
มันจะมีพฤติกรรม ที่แปลกประหลาด แตกต่างกันออกไป ตามความถี่ที่มันได้รับ
เรื่องนี้ ก็ถือว่าเป็นเรื่อง ที่ใหญ่ สำคัญเรื่องหนึ่ง นะครับ แต่ไม่ค่อยมีใครพูดถึง สักเท่าไหร่นัก
เพราะฉะนั้นวันนี้เราจะพูดถึงมันกันครับ
ปกติถ้าเพื่อนๆได้เคยติดตามช่อง ZimZim DIY
เพื่อนๆก็จะทราบว่า ตัว C 1 ในหน้าที่หลักๆ ก็คือสามารถ ยอมให้ ไฟฟ้ากระแสสลับไหลผ่านตัวมันไปได้
แต่ สำหรับ ในความเป็นจริง ภายใน ตัว C เอง มันไม่ได้มีค่าการเก็บประจุเพียงอย่างเดียว เท่านั้น
มัน จะมี ค่าความต้านทาน และ ค่าการเหนี่ยวนำ ที่เราไม่ต้องการ อยู่เสมอๆ
ซึ่งค่าเหล่านี้ มันเกิดขึ้นได้จาก วัสดุชิ้นส่วนต่างๆ ทั้งหมดที่งมวล ที่ประกอบ เป็น Capacitor ขึ้นมา
และไม่เว้นแม้แต่ขาของ C เอง มันก็ยังมีค่า ความต้านทาน และ ค่าการเหนี่ยวนำ เกิดขึ้น จำนวนเล็กน้อย
เพราะฉะนั้นก็ถือว่า C มี พฤติกรรมการตอบสนองความถี่ ที่มีลักษณะ เป็น เอกษลักษณ์ ของตัวมันเอง
มาตั้งแต่กำเนิด เกิดมาตั้งแต่กระบวนการผลิตแล้วละครับ
ถ้ามาเพื่อนๆมาดูที่ รูปนี้ คาปาซิเตอร์ตัวนี้ ก็จะมีค่าความจุ อยู่ค่าๆหนึ่ง ใช่ไหมครับ
และก็จะมี ค่าพารามิเตอร์ อื่นๆที่เราไม่ต้องการ เพิ่มมาอีกสองตัว นั้นก็คือ ค่า ESL และ ค่า ESR
อย่าง ค่า ESR ก็คือ ค่าความต้านทานแฝง ลักษณะเด่นของมัน ก็คือ มันจะทำหน้าที่ ต้านทานกระแสๆไฟฟ้า ทุกๆช่วงความถี่ ที่ไหลผ่านเข้ามา
และ ค่า ESL หรือ ค่าความเหนี่ยวนำแฝง ลักษณะเด่นของมัน ก็คือ มันก็จะขัดขวาง กระแสไฟฟ้าAc ที่ไหลผ่านมา ยิ่งความถี่สูง มันก็จะยิ่งก่อกวนมาก
เพื่อ ทำหน้าที่ รักษาสนามแม่เหล็ก อะไรของมัน นั้นแหละครับ
ดังนั้น ค่า ESR และ ESL สำหรับ C ถือว่าไร้ ประโยชน์ และ เป็นตัวถ่วง ความสามารถของตัว Capacitor เอง
ผมจะยกตัวอย่าง สมมุติว่าผมมี C อยุ๋ สองตัว
ซึ่ง C ทั้งคู่ มีค่าการเก็บประจุ ที่เท่ากันอยู่ที่ 10 uF
เพื่อนๆคิดว่า C ตัวไหนมีค่า ESL ESR มากกว่ากันครับ....
หลายๆคนทายถูก ครับ นั้นก็คือ C แบบ อิเล็กโทรไลท์จะมีค่า เหล่านี้ ที่สูงกว่า อย่างชัดเจน
ที่จริงถึง แม้ว่า C ทั้งสองตัวนี้จะมีค่าการเก็บประจุที่เท่ากันก็จริง
แต่ C เซรามิกจะทำงานได้ดีกว่า ที่ความถี่สูง เพื่อความเข้าใจมากขึ้น
เรามาดู กราฟ ความแตกต่างของ C แต่ละประเภท จากเส้นกราฟตรงนี้กันครับ
เส้นพวกนี้เราจะเรียกว่าเส้น อิมพีแดนซ์ หรือ ค่าความต้านทาน ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
ก็จะเห็นได้ว่า
C ทั้งหมดทำงานได้ ค่อนข้างดี ที่ความถี่ที่ต่ำกว่า 1kHz ลงไป
แต่เมื่อความถี่ของ กระแสสลับเพิ่มขึ้น อิมพีแดนซ์์ ของมันก็จะลดลง ลงมาทั้งหมด
ถ้าสังเกตุ ช่วงความถี่ สัก 2 - 3 กิโลเฮิร์ต C แบบอิเล็กโทรไลต์ จะเริ่มมี อิมพีแดนซ์์ ที่มีค่า คงที่อยู่อย่างงั้น ไม่เพิ่มไม่ลด ซึ่งจะเริ่มเป็นอุปสรรค
แต่สำหรับ C เซรามิก ที่ความถี่ เกิน 3 kHz ขึ้นไป อิมพีแดนซ์ก็จะ จะลดลงเรื่อยๆ จนไปถึงระดับ MhZ ก็ถือว่าเป็นเรื่องที่ดีครับ
เพราะฉะนั้น C บางตัว เราอาจจะไม่สามารถ เลือกเฉพาะ ค่าความจุของมันมาใช้ เพียงอย่างเดียว
เราจะต้องดู ประเภทของมันด้วย
ผมจะพามาดูอย่าง
บอร์ดวงจร Buckcoverter ที่ทำมาจาก IC TPS 54331D ตัวนี้
ซึ่งช่องต่างประเทศ ของคุณ Afrotechmods เคยได้ทดสอบเอาไว้ ดีมากๆ เด๊่ยว ผมขออนุญาต นำเนื้อหาบางส่วน มายกตัวอย่าง ละกันนะครับ
สมมุติว่าวงจรนี้ เราป้อน input ที่ 10 Volte และ มี output ออกมาที่ 3.3V และตรง Output มีโหลอยู่ที่ 650mA
เมื่อเช็คดูที่ ออสซิโลสโคป กับพบว่า เอาพุตของแหล่งจ่าย ว่ามี ริปเปิ้ล
ที่เป็นสัญญาณรบกวน อยู่ ประมาณ 40mV VPP
คิดเป็น ประมาณ 1.2% ของแรงดันไฟขาออก 3.3V
ถ้าเรามาดูที่แผนผัง ไดอะแกรม เราจะเห็นว่า ลายวงจร เขาใช้ C เซรามิก 47uF สองตัว
ขนานกันอยู่ เพื่อให้ได้ค่าความรุ รวม 94 uF
แต่ในคลิปเขาทดลองว่า ถ้าเพิ่มความจุโดย
โดยแกะ ตัว C แบบเซรามิกออก
แล้วใส่ C อิเล็กโทรไลค์ ไปเพียง ตัวเดียวค่าความจุ 220uF เข้าไป
ผลปรากฎว่า.... output มีระลอกคลื่น มากกว่าเดิม เพิ่มเป็น 330 mV Vpp
ทั้งที่ ความจุ มากกว่าของเดิมกว่า สองเท่า
ถ้าคิดดู มันเท่ากับ 10% ของ Output DC 3.3V ที่ออกมาเลยนะครับครับ
เพราะฉะนั้น
ตัว C แบบ เล็กโทรไลค์ จะไม่มีประโยชน์ ในการกรองความถี่สูง
ตัว Buck ดีๆ ก็อาจจะใช้เป็น C ประเภท เซรามิก หรือพวก แทนทาลัม แทน หรือ C เกรดคุณภาพ
เพื่อให้ลดสัญญาณรบกวนตรงนี้ได้
หรือ เราก็จะเห็นเขา วาง C อิเล็กโทรไลต์ และ C เซรามิก ขนานกันเพื่อให้ได้ค่าความจุที่สูงขึ้นและ ให้ ค่า ESR กับ ค่า ESL ต่ำ น้อยลง นั้นเอง
สำหรับคลิปนี้ ผมขออธบิายำว้เท่านี้ก่อน
ถ้าเพื่อนๆ อยากได้ข้อมูลที่ จากสมาชิกท่านอื่นๆ มากขึ้น หรือ ต้องการแชร์ประสบการณ์
สามารถมาโต้วาที กันได้ ที่ ชุมชน ของเราได้เลยครับ ที่หัวข้อ ตรงนี้
ก็จะเพื่อนๆหลายๆ บอกเคล็ดลับ เกร็ดความรู้ดีๆเอาไว้
หรือแสดงความคิดเห็นใต้คลิปเข้ามาได้ครับ
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ