Podemos construir capacitores em uma placa PCB?

Pela magnitude dos capacitores nF ou µF, espero poder construí-los em uma placa PCB. O capacitor é como uma camada de dois metais e algo entre eles.

Isso é possível?

Não comprando o capacitor, apenas projete-o na placa PCB. Camadas duplas de metal na placa PCB.

Você terá dificuldade em atingir 1 nF apenas colocando o cobre em uma placa FR-4 de duas camadas padrão . A capacitância é dada aproximadamente pela equação da placa paralela:

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

Nesse caso

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

ou

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

Isso significa que você precisaria de 0,038 m ² ou 380 cm ² de área de cobre para atingir 1 nF. Utilizei 4,7 como uma constante dielétrica típica ( permissividade relativa ) para FR-4 e 1,6 mm como uma espessura típica da placa.

Não é incomum fabricar capacitores de escala pF por regiões paralelas de cobre, mas normalmente é feito em placas multicamadas, nas quais o termo d pode ser muito menor. Esse tipo de capacitor construído pode atingir ESR e ESL mais baixos que um capacitor discreto, por isso é valioso para ignorar fontes de alimentação em circuitos de frequência muito alta.

Também existem empresas que fabricam materiais especiais que podem ser laminados em um PCB multicamada para fornecer uma camada de alta constante dielétrica, permitindo a construção de um valor ainda maior do capacitor por meio de estampagem de metal. 3M é um. Estes são chamados de capacitores embutidos ou capacitores enterrados. Entre em contato com a loja de fabricação de placas de circuito impresso para ver se elas suportam esse tipo de material.

É possível construir capacitores dessa maneira, mas você pode esquecer µF. Provavelmente estaria na faixa de pF.

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

Vai ser difícil construir uma grande área em uma placa de circuito impresso e você não pode tornar a separação de placas arbitrariamente pequena, pois será difícil construí-la dessa maneira e você provavelmente também desejará que ela possa ter alguma tensão nela. .

E sim, isso significa que você obtém capacitância no quadro a partir dos traços, geralmente não é um valor alto, mas é importante, especialmente se você tiver traços longos próximos um do outro e estiver executando uma alta frequência.

$\varepsilon_r$

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

$\varepsilon_r$

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

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

Mesmo se usarmos um dielétrico mais fino (núcleo FR4) e talvez até uma placa multicamada para mais de duas placas, chegar à nF será grande e estamos longe de entrar na faixa de µF.

No entanto, você pode usar alguns capacitores nas bordas da sua placa e distribuir sua tensão pela placa usando dois planos de cobre que atuam como capacitores. Os capacitores discretos paralelos ao seu capacitor PCB podem atuar como um capacitor concentrado quase perfeito, dando à sua lógica rápida ou ao design de energia os pontos quentes.

Você não usará um capacitor de PCB se precisar de valores exatos ou grandes, mas poderá usá-lo para criar um sistema de distribuição de energia realmente bom em seu projeto completo.

Uma forma mais esotérica de capacitor usa campos marginais e coloca os dois eletrodos nas duas camadas em um padrão fractal entrelaçado. Não existe uma solução fechada e é muito sensível à tolerância de fabricação, sendo praticamente inútil nesse caso. O aumento da capacitância estaria na faixa de 4X a 5X. Apenas mencionado para ser completo. NÃO é de todo aconselhado.

Como experimento, no ano passado, tentei construir um capacitor envolvendo folhas de papel alumínio separadas por uma folha de papel em volta de um rolo algumas vezes. Eu acho que só tenho algo em torno de 20 nF ou mais. Muito pouco. Seria difícil chegar perto disso em um PCB, pois eu estava usando folhas relativamente grandes de Al.

Isso é possível? SIM!

Se eu fizer sua pergunta literal e literalmente, você poderá criar limites dessa magnitude em PCBs de tamanho muito grande. Não sei a equação de cálculo do tamanho da placa de circuito impresso, mas presumo que seria bastante maior que o custo do capacitor que você deseja construir na placa de circuito impresso.

Eu venho construindo tampas laterais duplas com placas de "PCB de dupla face" por algum tempo. Eu alcancei cerca de 30-150 pf. Eu sempre revesti o pCB na superfície e nas bordas para ajudar a aumentar a capacidade de quebra de tensão. Eu nunca os sujeitaria a mais do que algumas centenas de volts, porque nas frequências de RF eles podem ficar bem quentes! Eu os uso em bobinas de armadilha para antenas e, se adequadamente projetados, podem suportar até 300w (PEP) sem problemas. Duvido que o poderia lidar com muito mais do que isso. Eu com certeza não daria a eles nenhuma garantia de trabalhar nesses níveis. Eu os uso em antenas presas no meu QTH e em saídas de rádio, mas estamos sempre em níveis de potência "descalços".

aplausos Anotou os dados um pouco tarde> desculpe-se se não era o que era esperado.

Costumo usar esse método para sistemas de alta freqüência e alta potência reativa. No entanto, quero advertir que o material PCB "normal", como o textolite de fibra de vidro FR4, não atua como o esperado. Tem tan (fi) em torno de 0,035, o que significa que, nas minhas construções, o capacitor do tanque de 100 pF a 4 kV e 10 Amp de 100 MHz fica "um pouco" quente ... Nos primeiros segundos, 200 C e depois do minuto 400 C.

Algum tempo tentei colar os radiadores nos dois lados, mergulhá-lo no líquido de arrefecimento etc. Logicamente, não é nada agradável. A foto infravermelha mostrava o campo uniforme de temperatura por uma superfície, sem nenhum adesivo alterado ao redor do fio preso, portanto, com certeza, fica o aquecimento dielétrico e não o efeito Foucault no cobre.

A solução definitiva que encontrei no meu caso foi a Rogers Inc. (fabricada na Bélgica) fabricada com PCB à base de teflon, que (existem materiais diferentes, dou o melhor para o número) tem tan (fi) = 0,0003. A diferença vale o dinheiro, de fato. E com certeza este capacitor é muuuuch mais barato que o Vishay da série kVAR ou Jennings etc.

Em segundo lugar: muitas vezes o "Tesla enrola as pessoas" precisa de coisas como tampas de 40 kV, e elas estão trabalhando em temperaturas tão baixas quanto as frequências da faixa de kHz, portanto o aquecimento dielétrico não é tão importante para eles. Então não há nada melhor do que telhas de PVC para carpetes, do tipo semi-duro em roletes, com aproximadamente 2 ... 3 mm de espessura. Coloque dois folia de cobre entre e enrole na "linguiça". Este material "como está" pode persistir até 40 kV ou no extremo 50, e possui epsilon entre 2,7 e 3,3 com fator de dissipação entre 0,006 e 0,017. Assim, exceto que o cobre pode "andar" levemente ou formar bolsas de ar, o PVC deve ser visto como um material muito melhor para capacitores em comparação com o PCB de fibra de vidro-epóxi.

3) Li aqui sobre as provações de alguém sobre papel. Fica escrito que figuras em produtos de papel: filme celofane: e = 6,7 ... 7,6 e tan = 0,065 ... 0,01, fibras de papel 6,5 e 0,005; tecido kraft 1.8 e 0.001-0.0015; tecido de pano de algodão 1.7 e 0.0008-0.0065; prensas 3.2 e 0.008. No caso de tipos de papel impregnados, logicamente, o produto químico impregnado causa um impacto principal. Assim, o papel é um material com perdas, no entanto, até age melhor que o PCB.