Bisakah kita membangun kapasitor di papan PCB?

Untuk besarnya kapasitor nF atau μF, saya harap saya dapat membangunnya di papan PCB. Kapasitor seperti lapisan logam dua dan sesuatu di antara mereka.

Apakah ini mungkin?

Tidak membeli kapasitor, cukup rancang kapasitor pada papan PCB. Lapisan logam ganda pada papan PCB.

Anda akan mengalami kesulitan mencapai 1 nF dengan hanya meletakkan tembaga pada papan FR-4 dua lapis standar . Kapasitansi diberikan secara kasar oleh persamaan pelat paralel:

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

Pada kasus ini

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

atau

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

Berarti Anda membutuhkan area tembaga 0,038 m ² atau 380 cm ² untuk mencapai 1 nF. Saya menggunakan 4,7 sebagai konstanta dielektrik khas ( relatifitas relatif ) untuk FR-4 dan 1,6 mm sebagai ketebalan papan tipikal.

Tidak jarang membuat kapasitor skala pF dengan daerah tembaga paralel, tetapi biasanya dilakukan di papan multilayer di mana istilah d bisa jauh lebih kecil. Kapasitor yang dibangun semacam ini dapat mencapai ESR dan ESL yang lebih rendah daripada kapasitor diskrit, sehingga sangat berharga untuk mem-bypass catu daya di sirkuit frekuensi sangat tinggi.

Ada juga perusahaan yang membuat bahan khusus yang dapat dilaminasi dalam multilayer PCB untuk memberikan lapisan dielektrik-konstan tinggi, memungkinkan konstruksi nilai kapasitor yang lebih besar dengan pola logam. 3M adalah satu. Ini sering disebut kapasitor tertanam atau kapasitor tertanam. Hubungi toko fabrikasi PCB Anda untuk melihat apakah mereka mendukung jenis bahan ini.

Dimungkinkan untuk membangun kapasitor dengan cara itu, tetapi Anda dapat melupakan µF. Kemungkinan besar akan berada dalam kisaran pF.

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

Ini akan sulit untuk membangun area yang luas pada PCB dan Anda tidak dapat membuat pemisahan plat menjadi kecil karena akan sulit bagi Anda untuk membangunnya dengan cara itu dan Anda juga mungkin menginginkannya untuk dapat memiliki tegangan di atasnya. .

Dan ya, ini berarti Anda mendapatkan kapasitansi di papan dari jejak, biasanya bukan nilai besar tetapi penting, terutama jika Anda memiliki jejak panjang yang saling berdekatan dan Anda menjalankan frekuensi tinggi.

$\varepsilon_r$

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

$\varepsilon_r$

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

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

Bahkan jika kita menggunakan dielektrik yang lebih tipis (inti FR4), dan mungkin bahkan papan multilayer untuk lebih dari dua lempeng, menuju nF akan menjadi besar, dan kita masih jauh dari masuk ke kisaran µF.

Namun, Anda dapat menggunakan beberapa kapasitor di tepi papan Anda, dan mendistribusikan tegangan mereka di papan menggunakan dua pesawat tembaga yang bertindak sebagai kapasitor. Kapasitor diskrit yang disejajarkan dengan kapasitor PCB Anda dapat bertindak sebagai salah satu kapasitor disejajarkan yang hampir sempurna, memberikan logika cepat atau kekuatan Anda mendesain fuzzies hangat.

Anda tidak akan menggunakan kapasitor PCB jika Anda membutuhkan nilai yang tepat atau besar, tetapi Anda dapat menggunakannya untuk membuat sistem distribusi daya yang sangat baik pada desain lengkap Anda.

Bentuk kapasitor yang lebih esoterik menggunakan bidang fringing dan meletakkan kedua elektroda pada kedua lapisan dalam pola fraktal yang saling terkait. Tidak ada solusi bentuk tertutup dan sangat peka terhadap toleransi pembuatan, sehingga praktis tidak berguna dalam kasus ini. Peningkatan kapasitansi akan berada di kisaran 4X hingga 5X. Hanya disebutkan untuk kelengkapannya. TIDAK disarankan sama sekali.

Sebagai percobaan tahun lalu saya mencoba membangun kapasitor dengan membungkus lembaran aluminium foil yang dipisahkan oleh selembar kertas di sekitar gulungan beberapa kali. Saya pikir saya hanya mendapatkan sekitar 20 nF atau lebih. Sangat kecil. Akan sulit untuk mendekati itu di pcb karena saya menggunakan lembaran Al yang relatif besar.

Apakah ini mungkin? IYA!

Jika saya menjawab pertanyaan Anda dengan kata demi kata dan secara harfiah, Anda dapat membuat batas sebesar itu pada PCB dengan ukuran yang sangat besar. Saya tidak tahu persamaan menghitung ukuran PCB tapi saya menganggap itu akan cukup besar dari biaya kapasitor yang ingin Anda bangun di PCB.

Saya telah membangun topi sisi ganda dengan papan "PCB sisi ganda" untuk sementara waktu. Saya berkisar sekitar 30-150 hal. Saya selalu melapisi pCB pada permukaan dan tepian untuk membantu meningkatkan kemampuan pemecahan tegangan. Saya TIDAK PERNAH akan membuat mereka lebih dari beberapa ratus volt, karena pada frekuensi RF, mereka bisa menjadi sangat panas !! Saya menggunakannya dalam trap-coils untuk antena, dan jika dirancang dengan benar dapat menangani hingga sekitar 300w (PEP) tanpa masalah. Saya ragu yang bisa menangani lebih dari itu. Saya yakin tidak akan memberi mereka jaminan untuk bekerja di level tersebut. Saya menggunakannya dalam antena yang terperangkap di QTH saya dan acara radio, tetapi kami selalu berada pada level daya "bertelanjang kaki".

sorakan Mencatat data sedikit terlambat> minta maaf jika ini bukan yang diharapkan.

Saya sering menggunakan metode ini untuk daya frekuensi tinggi daya reaktif tinggi. Namun, saya ingin memperingatkan, bahan PCB "normal" seperti FR4 glass-fiber textolite tidak seperti yang diharapkan. Ini memiliki tan (fi) sekitar 0,035 yang berarti bahwa dalam konstruksi saya kapasitor tangki 100 pF pada 4 kV dan 10 Amp 100 MHz mendapat "sedikit" panas .... Dalam detik pertama 200 C dan setelah menit 400 C.

Beberapa kali saya mencoba lem-pada radiator kedua belah pihak, mencoba merendamnya ke dalam pendingin dll. Secara logis itu tidak baik sama sekali. Foto Inframerah menunjukkan medan suhu yang seragam pada suatu permukaan, tanpa ada perubahan patch di sekitar kawat yang menempel, dengan demikian dipastikan alasannya adalah pemanasan dielektrik dan bukan efek Foucault pada tembaga.

Solusi utama yang saya temukan dalam kasus saya, adalah Rogers Inc. memproduksi PCB berbasis teflon (yang diproduksi di Belgia), yang (ada bahan berbeda, saya berikan nomor untuk yang terbaik) memiliki tan (fi) = 0,0003. Perbedaannya memang sepadan dengan uangnya. Dan tentu saja kapasitor ini lebih murah dari Vishay seri kVAR atau Jennings dll.

Kedua: Seringkali "kumparan Tesla orang" membutuhkan barang-barang seperti tutup 40 kV, dan mereka bekerja pada frekuensi rentang kHz yang sangat rendah, sehingga pemanasan dielektrik tidak begitu penting bagi mereka. Lalu tidak ada yang lebih baik dari ubin lantai PVC, jenis semi-keras dalam roulon, sekitar 2 ... 3 mm tebal. Masukkan dua folia tembaga di antara dan gulung ke dalam "sosis". Materi ini "sebagaimana adanya" dapat bertahan hingga 40 kV atau pada ekstrim 50, dan memiliki epsilon antara 2,7 dan 3,3 dengan faktor disipasi antara 0,006 dan 0,017. Jadi, kecuali bahwa tembaga dapat "berjalan" sedikit atau membentuk kantong udara, PVC harus dilihat sebagai bahan yang jauh lebih baik untuk kapasitor dibandingkan dengan PCB serat-gelas-epoksi.

3) Saya membaca di sini tentang pencobaan seseorang tentang kertas. Tetap tertulis bahwa angka pada produk kertas: film plastik: e = 6,7 ... 7,6 dan tan = 0,065 ... 0,01, serat kertas 6,5 dan 0,005; jaringan kraft 1.8 dan 0.001-0.0015; jaringan kain katun 1,7 dan 0,0008-0,0065; papan tekan 3.2 dan 0.008. Untuk jenis kertas yang diresapi, secara logis, bahan kimia peresapan membuat dampak utama. Oleh karena itu, kertas ini merupakan bahan yang agak rontok, namun bahkan lebih baik daripada PCB.