ตัวเก็บประจุ ชนิดอิเล็กทรอไลต์

 รูป  ตัวเก็บประจุ  อิเล็กทรอไลต์ ขนาดต่างๆ   

ตัวเก็บประจุมีหลายชนิดแต่ที่นิยมใช้งานมากมี 4  ชนิด


1)  ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์
2)  ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก
3)  ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิค
4)  ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุ  /  คาปาซิเตอร์ ชนิดต่างๆ

ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์ 

( Aluminum Electrolytic Capacitor )

รูปแสดงการใช้งานตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์  ในวงจร

ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์มีชื่อเรียกตามไดอิเล็กตริกที่ใช้ทำฉนวนเป็นอิเล็กทรอไลต์ชนิดของเหล็วซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นของออกไซด์กั้นระหว่างแผ่นตัวนำทั้ง 2    ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์  ( Aluminum electrolytic capacitor) มีขั้วบวก (+) และลบ  ( - )  ระบุไว้การใช้งานต้องต่อให้ถูกขั้ว ถ้าต่อผิดขั้วสารเคมีข้างในจะเปลี่ยนแปลงทำให้ฉนวนเสียหายและอาจระเบิดได้   ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์สามารถผลิตได้ตั้งแต่ค่าความจุต่ำถึงค่าความจุสูง   0.1 µF ถึง  2,700,000 µF (2.7 F)
พิกัดแรงดันมีสเปคทนแรงดันต่ำจนถึงแรงดันสูงถึง    630VDC    รุ่นมาตรฐานสำหรับใช้งานทั่วไป ส่วนรุ่นที่ได้รับการปรับปรุงสเปคให้ดีขึ้นจะมีคุณสมบัติที่เหมาะกับวงจรเฉพาะงานมากขึ้น    ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์แต่ละรุ่นจะมีคุณสมบัติเด่น  2-3 ข้อหรืออาจมากกว่า    ยกตัวอย่าง   เช่น สเปคระบุว่า   Long  Life 20000 Hour at  105°C หมายถึงรุ่นนี้ใช้งานทนมากกว่ารุ่นมาตรฐาน   สเปคระบุว่า  For  Power Supply หมายถึงเหมาะกับวงจรเหล่งจ่ายไฟ    ,   Automotive  สำหรับใช้งานวงจรในยานยนต์ ,  For General Audio Equipment หมายถึงเหมาะสำหรับใช้ทำวงจรขยายสัญญาณเสียง     Low Impedance and Long life for switch power supply หมายถึงมีค่าความต้านไฟสลับต่ำและอายุใช้งานยาวนานซึ่งเหมาะสำหรับทำวงจรสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลาย   ถ้าเราเอารุ่นมีสเปค Standard หรือ General Purpose ไปใช้กับวงจรสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายตัวเก็บประจุจะร้อนมากและเสียเร็ว  ผลคือแหล่งจ่ายไฟก็จะอายุใช้งานสั้นเสียง่าย เป็นต้น   ถ้าใช้งานวงจรในยานยนต์ต้องใช้รุ่นที่ระบุสเปคเป็น Automotive Grade  เพราะจะมีสเปคที่เข้มกว่าแบบอื่นซึ่งเกี่ยวข้องกับสเปคทางไฟฟ้าสเปคทางกลและความปลอดภัยที่มีมาตรฐานกำหนดไว้     การใช้งานตัวเก็บประจุต้องดูคุณสมบัติเด่นของตัวเก็บประจุด้วยแล้วเลือกใช้ให้ถูกกับชนิดของวงจร 

แสดงโครงสร้างตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์    

ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์    ยังแบ่งย่อยออกเป็น  3 แบบย่อย

 1)  อิเล็กทรอไลต์แบบของเหลวหรือเปียก    (non-solid (liquid, wet) aluminum electrolytic capacitor)  แบบนี้ราคาไม่แพง นิยมใช้งานมากที่สุดและเป็นตัวเก็บประจุที่เราพบบ่อยที่สุดในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

2)   อิเล็กทรอไลต์แบบของแข็งชนิด  manganese dioxide   (solid manganese dioxide aluminum electrolytic capacitor)  ได้รับการพัฒนาสเปคให้มีค่าความจุต่อพื้นที่สูงมากในขณะที่มีขนาดเล็ก   อายุการใช้งานยาวนาน ทำงานเสถียรในระยะยาวเมื่อเทียบกับแบบแรก  มีค่าความต้านทาน ESR ต่ำ ทนกระแสริปเปิ้ลได้สูงกว่า  ทนกระแสพุ่งได้มากกว่า  ไม่มีการระเหยของน้ำยาอิเล็กทรอไลต์    ตัวเก็บประจุชนิดนี้นิยมใช้ในวงจรฟิลเตอร์   วงจรคัปปลิ้งและดีคัปปลิ้งในงานอุตสาหกรรม  วงจรอุปกรณ์ในยานยนต์ วงจรเครื่องมือแพทย์   มีราคาแพงกว่าแบบแรก ข้อมูลจากหลายแหล่งระบุว่าชนิดที่ 2 นี้เลิกผลิตไปแล้ว ( obsolete)

3)   อิเล็กทรอไลต์แบบโพลีเมอร์  (solid polymer aluminium electrolytic capacitor)  ใช้โพลีเมอร์ซึ่งมีสภาพเป็นอิเล็กทรอไลต์แบบของแข็ง    มีกระแสรั่วไหลต่ำ  มีความต้านทาน ESR ต่ำ

ทนกระแสริปปิ้ลได้สูง มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าแบบแรก       มีราคาแพงกว่าแบบแรก  ส่วนมาก C  แบบที่3 นี้ใช้ในวงจรแหล่งจ่ายไฟ

ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์มีรูปทรงหลายแบบ เช่น    แนวตั้ง แนวนอน  แบบขายาว  ขาเขี้ยว  แบบ SMD

1) รูปทรงกระบอกแนวตั้ง
2) รูปทรงกระบอกแนวนอน

3) รูปทรงกระบอก ขาเขี้ยว

4) แบบ SMD

5) รูปทรงกระบอกตัวใหญ่ขามีน๊อต

ที่ตัวเก็บประจุจะมี Marking หรือข้อความระบุรายเอียดสเปคมีดังนี้

-   ชื่อรุ่นและชื่อผู้ผลิต รวมถึง Logo เครื่องหมายทางการค้า

-   ค่าความจุ

-   % ความคลาดเคลื่อน

-   พิกัดแรงดันใช้งานสูงสุดระบุเป็นไฟ DC หรือ  AC

-   พิกัดอุณหภูมิใช้งานและอุณหภูมิสภาพแวดล้อมที่ใช้ในการทดสอบสเปค

-   วันเดือนปีสัปดาห์ที่ผลิต

รูปแสดงขั้ว -   ของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์
ขั้วลบจะขาสั้นและมีแถบสีขาวแสดงขั้ว  -
ส่วนขั้วบวก  คือ ขายาว

ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์    Aluminum Electrolytic Capacitor 

ตัวเก็บประจุรูปทรงกระบอกแนวตั้ง

ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์    Aluminum Electrolytic Capacitor 

    ตัวเก็บประจุรูปทรงกระบอก 2 ขาสั้น หรือขาเขี้ยว

ตัวเก็บประจุแบบ SMD และมีเคสเป็นโลหะ

ตัวเก็บประจุรูปทรงกระบอกแนวนอน  มีขาอยู่แกนกลาง
ตัวเก็บประจุแนวนอนแบบมีขั้ว  ที่ตัว C จะมีขั้ว + -  ระบุไว้

ตัวเก็บประจุแนวนอนแบบไม่มีขั้ว ที่ตัว C จะเขียนว่า NP = No polarity
หรือ  Bi-polar

   ตัวเก็บประจุรูปทรงกระบอกขาเขี้ยวและมีหลายขา

                                                    

ตัวเก็บประจุรูปทรงกระบอกตัวใหญ่ขามีน๊อต

คุณสมบัติ ข้อดีข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์มาตรฐาน (อิเล็กทรอไลต์แบบของเหลวหรือเปี่ยก )

ข้อดี

- ราคาไม่แพง

- มีค่าความจุและพิกัดแรงดันให้เลือกใช้งานหลายค่ามากในท้องตลาด

- มีรูปร่างหลายแบบให้เลือกใช้งาน

- ผลิตค่าความจุสูงได้   โครงสร้างมีความหนาแน่นของพลังงานต่อพื้นที่สูงกว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มและแบบเซรามิค หมายถึงสามารถผลิตตัวเก็บประจุให้มีค่าความจุสูงได้ขณะที่ใช้พื้นที่ไม่มาก

- ทนพลังงานทรานเซี้ยนได้ดี

ข้อเสีย

- มีอายุใช้งานจำกัดเนื่องจากน้ำยาอิเล็กทรอไลต์อาจระเหยและแห้ง

- มีค่าความต้านทาน ESR และค่าความต้านทานไฟสลับ Z สูง ทีอุณหภูิมต่ำ

- มีความไวต่อแรงกดทางกล ถ้าถูกกดหรือทำให้บุปค่าความจุจะเปลี่ยนค่าและโครงสร้างข้างในตัวเก็บประจุก็จะเสียหายด้วย

-  การใช้งานต้องคำนึงและต่อให้ถูกขั้ว  ถ้าต่อผิดขั้วตัวเก็บประจุจะเสียหายและอาจระเบิด
-  การรั่วของฉนวนไดอิเล็กทริกสูง   ความต้านทานและความเหนี่ยวนำภายในมีค่าสูงทำให้มีข้อจำกัดในการใช้งานกับความถี่สูง
-  ความเสถียรต่ออุณหภูมิต่ำ  ค่าความคลาดเคลื่อนสูง  เมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานคุณภาพของน้ำยาที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนจะลดลง

การใช้งานตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์ 
นิยมใช้งานหลักในวงจรแหล่งจ่ายไฟ วงจรกรองกระแสและเก็บพลังงาน

- วงจรฟิลเตอร์ในแหล่งจ่ายไฟ

- วงจรคับปลิ้งในเครื่องเสียง

- วงจร DC Link ใน Converter   , Drive  , UPS

- ใช้ในวงจรพื้นฐานทั่วไป

-  C  มอเตอร์สต๊าท  ( ใช้ตัวประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์ชนิดไม่มีขั้ว )