Tổng quan về tụ điện trong mạch điện tử – Hoàng Vina

Tổng quan về tụ điện trong mạch điện tử gồm đơn vị đo, phân loại, cách mắc tụ điện trong mạch điện tử và ứng dụng của tụ điện trong đời sống được tổng hợp qua bài viết sau đây. Cùng theo dõi nhé. 

1. Đơn vị đo giá trị tụ điện

Đơn vị được sử dụng để đo của tụ điện được gọi là ” điện dung “.

“ Điện dung là khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực”

Điện dung được tính theo công thức:

C = ξ . S / d

Trong đó

• C : điện dung tụ điện
• ξ : hằng số điện môi của lớp cách điện.
• d : chiều dày lớp cách điện.
• S : diện tích bản cực của tụ điện.

Đơn vị được dùng để đo giá trị tụ điện là Fara. Được viết tắt ” F “.

Đơn vị F cũng có cách quy đổi riêng của chúng, các đơn vị thường được quy đổi là MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF):

• 1 Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F
• 1 µ Fara = 1.000 n Fara
• 1 n Fara = 1.000 p Fara

2. Phân loại tụ điện theo cấu tạo

Cách phân loại này bao gồm:

• Tụ gốm đa lớp: có bản cực cách điện làm bằng gốm. Đây là loại tụ đáp ứng điện áp và cao tần cao hơn gốm thường từ 4 – 5 lần.
• Tụ mica màng mỏng: Có cấu tạo các lớp điện môi là mica hoặc nhựa màng mỏng (thin film) như: Mylar, Polyester, Polycarbonate, Polystyrene.
• Tụ bạc – tụ mica: Có bàn cực bằng bạc nên khá nặng. Điện dung của loại tụ điện này từ vài pF đến vài nF và độ ổn nhiệt rất bé. Đây là loại dụ dùng cho cao cần.
• Tụ siêu hóa: Sử dụng dung môi là đất hiếm nên nặng hơn tụ nhôm hóa học. Tụ siêu hóa có trị số cực lớn, thậm chí lên tới hàng Farad. Loại tụ này sử dụng như nguồn pin cấp cho các mạch đồng hồ hay các vi xử lý đang cần cấp điện liên tục.
• Tụ hóa sinh: Đây là siêu tụ có thể thay thế cho pin khi lữu trữ điện năng trong thiết bị di động. Trụ này dùng Alginate có trong tảo biển nâu để làm nền dung môi. Lượng điện tích trữ trong tụ siêu lớn và sẽ giảm khoảng 15% sau mỗi chu kỳ sạc (khoảng 10.000 lần).
• Tụ Tantalum: Tụ sử dụng bản cực ngôn mà gel tantal để làm dung môi. Tụ này tuy có thể tích nhỏ nhưng lại có trị số rất lớn.
• Tụ vi chỉnh và tụ xoay: Bao gồm loại tụ kim loại, mica và gốm. Đây là loại tụ có giá trị nhỏ nhất (100pF- 500pF). Tụ có khả năng xoay để thay đổi giá trị điện dung nên được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio, giúp thay đổi tần số cộng hưởng khi xuất hiện thao tác dò đài.

3. Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện

Với tụ hoá: Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ. Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ với cách ghi điện dung là 2200 µF / 35V

Với tụ giấy, tụ gốm: Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu, cách đọc lấy hai chữ số đầu nhân với 10 (Mũ số thứ 3 )

Ví dụ tụ gốm có ghi 474K nghĩa là:

Giá trị = 47 x 10 4 = 470000 p ( Lấy đơn vị là picô Fara)

= 470 n Fara = 0,47 µF

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .

B = ± 0,1 pF.

C = ± 0,25 pF.

D = ± 0,5 pF cho các tụ điện dưới 10 pF, hoặc ± 0,5% cho các tụ điện trên 10 pF.

F = ± 1 pF hoặc ± 1%

G = ± 2 pF hoặc ± 2%

J = ± 5%.

K = ± 10%.

M = ± 20%.

Các thiết bị trong công nghiệp như đo mức, bộ chuyển đổi, bộ điều khiển cũng không thể thiếu các tụ điện…

4. Các kiểu mắc tụ điện trong mạch điện tử

Mắc tụ điện nối tiếp

Hai tụ mắc nối tiếp: C tđ = C1.C2 / (C1 + C2).

Ba tụ mắc nối tiếp: 1 / C tđ = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Khi mắc nối tiếp thế này, điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại:” U tđ = U1 + U2 + U3.

Lưu ý: nếu mắc nối tiếp các tụ điện là các tụ hóa, cần chú ý chiều của tụ điện. Cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ như sơ đồ dưới đây:

Mắc tụ điện song song

Các tụ điện mắc song song sẽ có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại: C = C1 + C2 + C3.

Lưu ý:

Điện áp chịu đựng của tụ điện tương tương, bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất.
Nếu như là tụ hóa thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương với nhau.

5. Ứng dụng của tụ điện trong đời sống

Tụ điện được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử và đây là một linh kiện gần như không thể thiếu. Mỗi mạch điện tụ đều sẽ có một công dụng rõ ràng như: truyền dẫn tín hiệu, lọc điện nguồn, lọc nhiễu, tạo dạo động…

Tụ điện trong mạch lọc nguồn

Trong mạch lọc nguồn ở hình trên, tụ điện hóa có tác dụng lọc cho điện áp một chiều, sau khi đã chỉnh lưu được bằng phẳng để cung cấp cho tải tiêu thụ.

Ta thấy rằng nếu như không có tụ thì áp DC sau đi ốt là điện áp nhấp nhô, khi có tụ điện thì áp này được lọc tương đối bằng phẳng, tụ điện càng lớn thì điện áp DC này càng phẳng.

Tụ điện trong mạch dao động đa hài tạo xung vuông

Bạn có thể lắp mạch trên với các thông số đã cho sẵn trên sơ đồ.

Hai đèn báo sáng sử dụng đèn LED dấu song song với cực CE của hai Transistor, chú ý đấu đúng các chiều âm dương.

Những ứng dụng của tụ điện được áp dụng trong cuộc sống:

• Tụ điện được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện và điện tử.
• Ứng dụng trong hệ thống âm thanh xe ô tô: tụ điện lưu trự năng lượng cho bộ khuyếch đại âm thanh.
• Tụ điện có thể dùng để xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử.
• Tụ điện được sử dụng trong những chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, radar, thí nghiệm vật lý, vũ khí hạt nhân…

Trong thực tiễn, tụ điện được ứng dụng lớn nhất vào việc cung cấp nguồn năng lượng, tích trữ năng lượng… Ngoài ra còn rất nhiều các tác dụng khác như xử lý tín hiệu, mạch điều chỉnh, khởi động động cơ… Hiện nay, các tụ điện gần như là một linh kiện không thể thiếu trong các sản phẩm bếp từ. Nó là linh kiện quan trọng bậc nhất trong bo mạch của bếp từ.

Tụ điện trong mạch điện tử là những thông tin hữu ích cho những ai quan tâm về cách đọc và ứng dụng trong các thiết bị điện hiện nay.