ตัวเก็บประจุในแหล่งจ่ายไฟมีหน้าที่อะไร? และการไม่ใช้ตัวเก็บประจุจะมีผลเสียอย่างไร?

ตัวเก็บประจุมีบทบาทสำคัญในแหล่งจ่ายไฟ โดยหลักแล้วใช้เพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าขาออกราบเรียบและกรองสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ด้วยการเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ชั่วคราวและปล่อยออกมาเมื่อมีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงขึ้น ตัวเก็บประจุจึงช่วยรักษาเสถียรภาพและคุณภาพของกระแสไฟฟ้าขาออก ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดผลกระทบจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและสัญญาณรบกวน ซึ่งอาจรบกวนประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

นอกจากนี้ ตัวเก็บประจุในแหล่งจ่ายไฟยังช่วยจัดการกับการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลดอย่างฉับพลัน เมื่ออุปกรณ์ดึงพลังงานมากขึ้น ตัวเก็บประจุจะจ่ายกระแสที่จำเป็นโดยไม่ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างมาก ทำให้แหล่งจ่ายไฟคงที่ ความสามารถนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่แรงดันไฟฟ้าคงที่นั้นมีความสำคัญ เช่น ในอุปกรณ์เสียงที่ละเอียดอ่อนหรือวงจรดิจิทัลที่แม่นยำ เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของกระแสไฟฟ้า

นอกจากนี้ ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ตัวเก็บประจุมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการความถี่ในการสวิตชิ่งและช่วยในกระบวนการแปลงพลังงาน บทบาทของตัวเก็บประจุมีสองประการ ประการแรก คือ ช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการเปลี่ยนสถานะโดยการเก็บประจุไว้ชั่วคราว และประการที่สอง คือ ช่วยปรับให้สัญญาณเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟราบเรียบเพื่อป้องกันการรบกวนในวงจร การทำงานแบบสองประการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟนั้น ทำให้มั่นใจได้ว่าพลังงานถูกใช้ไปอย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า

ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมที่ชำรุดอาจส่งผลเสียอย่างมากต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ช่างเทคนิคส่วนใหญ่เคยเห็นสัญญาณบ่งบอกแล้ว เช่น การบวม การรั่วไหลของสารเคมี หรือแม้แต่ฝาปิดที่หลุดออก เมื่อตัวเก็บประจุเหล่านี้ชำรุด วงจรที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุจะไม่ทำงานตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งส่วนใหญ่มักส่งผลกระทบต่อแหล่งจ่ายไฟ ตัวอย่างเช่น ตัวเก็บประจุที่ชำรุดอาจส่งผลต่อระดับเอาต์พุต DC ของแหล่งจ่ายไฟ DC เนื่องจากไม่สามารถกรองแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ผันผวนได้อย่างมีประสิทธิภาพตามที่ตั้งใจไว้ ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้า DC เฉลี่ยต่ำลงและทำให้เกิดพฤติกรรมที่ผิดปกติเนื่องจากระลอกคลื่นที่ไม่ต้องการ ซึ่งแตกต่างจากแรงดันไฟฟ้า DC ที่สะอาดที่คาดหวังไว้ที่โหลด ตัวอย่างเช่น ด้านล่างแสดงแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นที่ทำงานได้ดี ดังที่คุณเห็น เอาต์พุต (เส้นสีเขียว) เป็นแรงดันไฟฟ้า DC ที่ค่อนข้างสะอาดโดยมีระลอกคลื่นต่ำมาก ระลอกคลื่นคือส่วนประกอบ AC ที่ไม่ต้องการซึ่งตัวเก็บประจุมีหน้าที่กรองหรือ (ทำให้เรียบ) ออกไป ที่ขอบขาขึ้นของรูปคลื่นที่ได้รับการแก้ไข (ในสีม่วง) ตัวเก็บประจุจะชาร์จ เมื่อสัญญาณลดลง พลังงานที่สะสมอยู่ในตัวเก็บประจุจะจ่ายแรงดันไฟฟ้าเพียงพอให้กับโหลดเพื่อต่อใช้งานต่อไปจนกว่าจะถึงช่วงสัญญาณเพิ่มขึ้นครั้งถัดไป

ตัวอย่างถัดไปแสดงแหล่งจ่ายไฟเดียวกัน แต่มีตัวเก็บประจุตัวกรองเอาต์พุตที่ชำรุด เนื่องจากค่า ESR (Equivalent Series Resistance) ของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น วงจรจึงไม่ทำงานตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งทำให้เกิดสองสิ่งขึ้น คือ เหมือนกับว่ามีตัวต้านทานเพิ่มอีกตัวต่ออนุกรมกับตัวเก็บประจุ และพื้นที่ผิวของแผ่นตัวเก็บประจุลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ค่าความจุลดลง ดังนั้นแทนที่จะกรองคลื่นรบกวน AC ที่ไม่ต้องการออกไป คลื่นรบกวนนั้นจะปรากฏขึ้นทั้งในส่วนของตัวต้านทานที่เพิ่มเข้ามาใหม่ภายในตัวเก็บประจุ และค่าความจุที่ลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้แรงดันเอาต์พุตไม่สะอาด (เส้นสีเขียว) โดยมีระดับ DC เฉลี่ยต่ำกว่าที่ต้องการสำหรับโหลด ดังนั้นเมื่อแรงดันที่ถูกแปลงเป็นกระแสตรง (สีม่วง) เพิ่มขึ้น ตัวเก็บประจุจะไม่สามารถเก็บพลังงานได้เพียงพอ ดังนั้นเมื่อแรงดันลดลง แรงดันเอาต์พุต (สีเขียว) จึงลดลงไปอยู่ในระดับที่ต่ำลง

การเปลี่ยนตัวเก็บประจุโดยทั่วไปจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ วงจรสามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้อีกครั้ง – กรองแรงดันไฟกระเพื่อมที่ไม่ต้องการและส่งแรงดันไฟ DC ที่สะอาดไปยังโหลด แต่ทำไมตัวเก็บประจุเหล่านี้จึงเสีย? จะทำอย่างไรเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์นี้? จะป้องกันไม่ให้เกิดซ้ำได้อย่างไร? ประการแรก ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์มีอายุการใช้งานจำกัด ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียมส่วนใหญ่รับประกันอายุการใช้งาน 1,000 – 10,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิที่กำหนด ขึ้นอยู่กับค่าความจุและแรงดันไฟฟ้า สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ (เช่นในเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จ่ายไฟให้กับปุ่ม "เปิด") จะเทียบเท่ากับ 42 วันถึง 1 ปีครึ่ง อายุการใช้งานโดยรวมยังขึ้นอยู่กับโหลดที่แหล่งจ่ายไฟรับ อุณหภูมิแวดล้อมรอบตัวเก็บประจุ (อายุการใช้งานจะยาวนานขึ้นอย่างมากเมื่ออุณหภูมิในการทำงานลดลง) และรอบการใช้งาน (จำนวนชั่วโมงต่อวันที่แหล่งจ่ายไฟทำงาน) อุณหภูมิในการทำงานสูงเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่เสียบ่อยที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

บทความจาก :https://qr.ae/pCWki4