Чи можемо ми побудувати конденсатори на платі?

Для величини nF або µF конденсаторів, я сподіваюся, що зможу їх побудувати на платі друкованої плати. Конденсатор схожий на два металеві шари і щось між ними.

Чи можливо це?

Не купуючи конденсатор, просто спроектуйте конденсатор на платі друкованої плати. Подвійні металеві шари на платі друкованої плати.

Вам буде важко досягти 1 нФ, просто виклавши мідь на стандартну двошарову дошку FR-4 . Ємність задана приблизно рівнянням паралельної пластини:

$C = \dfrac{ \epsilon A }{ d }$

В цьому випадку

$C = \dfrac{(4.7)(8.854 \times 10^{-12}) A }{ (1.6 \times 10^{-3} ) }$

або

$C = A (2.6 \times 10^{-8}\mathrm{F/m^2})$

Значить вам знадобиться .038 м ² або 380 см ² мідної площі для досягнення 1 нФ. Я використовував 4,7 як типову діелектричну константу ( відносна проникність ) для FR-4 та 1,6 мм як типову товщину плати.

Не рідкість робити конденсатори масштабу pF паралельними мідними областями, але це зазвичай робиться на багатошарових платах, де термін d може бути набагато меншим. Цей тип побудованого конденсатора може досягти менших коефіцієнтів ШОЕ та ШВЛ, ніж дискретний конденсатор, тому він цінний для обходу джерел живлення в ланцюгах дуже високої частоти.

Є також компанії, які виготовляють спеціальні матеріали, які можна ламінувати в багатошаровій друкованій платі, щоб забезпечити високий діелектрик-постійний шар, що дозволяє будувати ще більшу величину конденсатора за допомогою металевого малювання. 3М - це одне. Їх часто називають вбудованими конденсаторами або закопаними конденсаторами. Зверніться до магазину виготовлення друкованих плат, щоб дізнатись, чи підтримують вони такі матеріали.

Таким чином можна побудувати конденсатори, але можна забути µF. Це, швидше за все, буде в діапазоні pF.

Я думаю, формула для обчислення ємності пластинчатого конденсатора тут була б доречною. $C = \dfrac{\varepsilon A}{d}$

Буде важко побудувати велику площу на друкованій платі, і ви не можете зробити поділ пластини довільно малим, оскільки це буде важко для вас, щоб побудувати її таким чином, і ви, ймовірно, захочете, щоб вона могла мати деяку напругу на ній .

І так, це означає, що ви отримуєте ємність на платі від слідів, це зазвичай не велике значення, але це має значення, особливо якщо у вас довгі сліди близькі один до одного і ви працюєте на високій частоті.

Для конденсатора на друкованій платі нам потрібно розглянути загальну формулу конденсатора паралельної пластини з площею A, відстані d між пластинами та відносною проникністю .$\varepsilon_r$

$C=\varepsilon_0\varepsilon_r \frac{A}{d}$

Скористаємося деякими загальними числами: наша плата має площу 100 мм х 100 мм = 0,01 м ² , товщина серцевини 1,5 мм, а FR4 (також "епоксидна форма епоксидної форми") як приблизно. 4.2. Таким чином,$\varepsilon_r$

$C=8.85 \cdot 10^{-12} \frac{\mathrm{F}}{\mathrm{m}} \cdot 4.2 \cdot\frac{0.01\space\mathrm{m}^2}{0.0015\space\mathrm{m}}$

$C=248\space\mathrm{pF}$

Навіть якщо ми використали більш тонкий діелектрик (ядро FR4) і, можливо, навіть багатошарову дошку для більш ніж двох пластин, просування до nF буде великим, і ми далеко не потрапляємо в діапазон µF.

Однак ви можете використовувати деякі конденсатори по краях вашої плати і розподіляти їх напругу по всій платі, використовуючи дві мідні площини, що діють як конденсатор. Дискретні конденсатори, паралельні вашому конденсатору друкованої плати, можуть діяти як один майже ідеальний конденсатор з накопиченим шаром, надаючи вашій швидкій логіці чи силовій конструкції теплі нечітки.

Ви не будете використовувати конденсатор друкованої плати, якщо вам потрібні точні або великі значення, але ви можете використовувати його для створення дійсно гарної системи розподілу енергії за повною конструкцією.

Більш езотерична форма конденсатора використовує обляміваючі поля і розкладає обидва електроди на обох шарах за переплетеною фрактальною схемою. Рішення закритої форми не існує, і воно дуже чутливе до толерантності до виготовлення, тому в даному випадку практично марно. Посилення ємності буде в межах від 4X до 5X. Щойно згадується для повноти. НЕ взагалі радять.

Як експеримент минулого року я спробував побудувати конденсатор, кілька разів обернувши аркуші алюмінієвої фольги, розділені аркушем паперу. Я думаю, що я отримав щось близько 20 nF або близько того. Дуже маленький. Було б важко дістатися десь поблизу цього на друкованій платі, оскільки я використовував порівняно величезні аркуші Al.

Чи можливо це? ТАК!

Якщо я сприйму ваше запитання дослівно і дослівно, ви можете створити шапки такої величини на друкованій платі дуже великих розмірів. Я не знаю рівняння обчислення розміру друкованої плати, але я припускаю, що це було б досить більше, ніж вартість конденсатора, який ви хочете побудувати на друкованій платі.

Я будую подвійні бічні ковпачки з "двосторонніми друкованими платами" протягом певного часу. Я варіюю приблизно 30-150 пф. Я завжди покриваю друковану плату на поверхні та краях, щоб сприяти підвищенню можливостей розриву напруги. Я б ніколи не піддавав їх більш ніж на кілька сотень вольт, тому що на частотах радіочастоти вони можуть нагрітися !! Я використовую їх у котушках для антен, і якщо правильно розроблено, без проблем може працювати до 300 Вт (PEP). Я сумніваюся, що міг би впоратися набагато більше, ніж це. Я впевнений, що не дав би їм жодної гарантії працювати на цих рівнях. Я використовую їх у захоплених антенах на своєму QTH та на радіовиходах, але ми завжди на рівні босоніж.

ура! Зауважили дані трохи пізно> вибачтесь, якщо це не те, що очікувалося.

Я часто використовую цей метод для систем високої частоти реактивної потужності. Однак я хочу застерегти, що "звичайний" матеріал ПХБ, як текстоліт зі скловолокна FR4, діє не так, як очікувалося. Він має загар (fi) близько 0,035, що означає, що в моїх конструкціях конденсатор ємності ємністю 100 пФ на 4 кВ та 10 Ампер 100 МГц стає «трохи» гарячим .... У перші секунди 200 С і після хвилини 400 С.

Деякий час я пробував склеювати радіатори з обох сторін, намагався занурити його в теплоносій і т. Д. Логічно це зовсім не приємно. На інфрачервоній фотографії показано рівномірне дійсне температурне поле поверхнею, без жодних змінених накладень навколо дроту, що стирчить, таким чином, впевнені, що причина стоїть на діелектричному нагріванні, а не в ефекті Фуко в міді.

Кінцевим рішенням, яке я знайшов у моєму випадку, було виробництво Rogers Inc. (на виробництві в Бельгії) ПХБ на основі тефлону, яка (є різні матеріали, я даю номер для кращих) має загар (fi) = 0,0003. Різниця коштує справді грошей. І впевнений, що цей конденсатор значно дешевший, ніж Vishay серії kVAR або Jennings тощо.

По-друге: Часто «людям котушок Тесла» потрібні такі речі, як кришки 40 кВ, і вони працюють на таких низьких частотах, як частота кГц, тому діелектричний нагрів для них не так важливий. Тоді немає нічого кращого, ніж підлогове килимове ПВХ-плитка, напівтвердого типу в рулонах, товщиною близько 2 ... 3 мм. Помістіть між собою дві мідні листя і закатайте в «ковбасу». Цей матеріал "як є" може зберігатись до 40 кВ або на граничних 50, і він має епсилон між 2,7 і 3,3 з коефіцієнтом розсіювання між 0,006 і 0,017. Таким чином, за винятком того, що мідь може трохи «ходити» або утворювати повітряні кишені, ПВХ слід вважати набагато кращим матеріалом для конденсаторів порівняно зі скловолокно-епоксидною друкованою платою.

3) Я читав тут про свої випробування щодо паперу. Записується, що цифри на виробах з паперу: целофанова плівка: е = 6,7 ... 7,6 і загар = 0,065 ... 0,01, паперові волокна 6,5 і 0,005; крафт-тканина 1,8 і 0,001-0,0015; тряпково-бавовняна тканина 1,7 і 0,0008-0,0065; дошка 3.2 та 0.008. Що стосується просочених видів паперу, логічно, головний вплив робить просочувальна хімічна речовина. Таким чином, папір є досить втратним матеріалом, проте навіть вона діє краще, ніж друкована плата.