Käyttäjä:Waymus

Komponenttien toiminta suuremmilla taajuksilla ei noudata ideaalimalleja. Häiriöttömän elektroniikkan suunnittelussa nämä poikkeavuudet on tunnettava. Passiivisiksi komponenteiksi kutsutaan komponentteja, jotka kuluttavat energiaa. Pienillä taajuuksilla passiiviset komponentit toimivat melkein ideaalisesti, mutta kun mennään korkeammille taajuuksille niin mikään komponentii ei toimi enää niin kuin pitäisi.

Vastus

Ideaalinen vastus olisi puhtaasti resistiivinen komponentti mutta todellisuudessa suurilla taajuuksilla vastusten taajuusominaisuudet tulevat merkittäviksi. Taajuuden kasvaessa impedanssin itseisarvo pienenee loiskapasitanssin vaikutuksesta, kunnes saavutetaan resonanssitaajuus. Kalvovastusten käyttökelpoinen taajuusalue ulottuu kymmeniin jopa satoihin megahertseihin. Massavastuskset ovat käyttökelpoisia noin megahertsin taajuuten asti, mutta jotkin mallit voivat soveltua korkeammillekkin taajuuksille. Lankavastusten induktanssi voi rajoittaa käyttökelpoisen taajusalueen muutamiin kilohertseihin.

Syitä epäideaalisuuksille ovat

• Loisinduktanssi

Loisinduktanssia voidaan ehkäistä vastuslangan kaksoiskierteen vastakkaisiin suuntiin kulkevilla vastuslangoilla jotka kumoavat toistensa induktanssin.

• Loiskapasitanssi

Jokaisella johdinsilmukalla on loiskapasitanssia viereistensä kierrosten kanssa, sekä usein muuntajan tapauksessa myös ensiökäämityksestä toisiokäämitykseenkin.

• Virranahto

Syynä virranahtoon on sisäisen tai ulkoisen magneettikentän johtimeen indusoivat pyörrevirrat, jotka kulkevat johtimen virran vastaisesti keskellä johdinta sekä sen suuntaisesti johtimen reunoilla.

• Läheisyysvaikutus

Keskellä johdinta pyörrevirrat kumoavat johtimessa kulkevan virran vaikutuksen miltei kokonaan, jolloin lähes kaikki virta pakkautuu reunoille. Läheisyysvaikutusta voidaan vähentää Litz-langalla joka koostuu useasta pienestä yksittäisestä, eristetystä johtimesta.

Kondensaattori

Kondensaattorit jaetaan yleisesti eristeen materiaalin perusteella eri luokkin. Eri tyyppiset kondensaattorit soveltuvat eri käyttötarkoituksiin. Kondensaattoreiden epäideaalisuudet tulevat esiin suurilla taajuksilla kuten vastuksillakin. Kondensaatorin vuotovirta, eli sijaiskytkennässä rinnakkaisvastus, tulee jo esille tasavirroilla.Kondensaattoreissa käytetään myös häviökertoimia ja Q-arvoa. ESR eli ekvivalenttinen sarjavastus aiheutuu monista kondensaattorin sisäisistä häviöistä. ESR kondesaatoreissa tapahtuu tehonhäviötä jotka muuttuu lämmöksi. Monissa sovelluksissa kondensaattori joudutaan jäähdyttämään. ESR voidaan laskea kaavalla $tan(\delta )=ESR*2*pi*f*C$. Kondensaattorin kapasitanssi ja induktanssi muodostavat resonanssipiirin, jonka resonanssitaajuuden yläpuolella kondensaattori käyttätyy lähinnä induktanssin tavoin ja impedanssin itseisarvo alkaa kasvaa.

Kapasitanssiin vaikuttaa

• Taajuus
• Lämpötila
• Jännite
• Ikä

Kela

Kelalla on yleensä huonoimmat laajakaistaiset taajuusominaisuude. Kela koostuu vieriviereen käämitetystä langasta, jolloin vierekkäisten käämilankojen välille muodostuu helposti kapasitanssia. Koska eri käämikierrosten langat ovat aivan vieretysten on niiden välinen kapasitanssi suuri. Käämilanka voi olla hyvin pitkäkin suuri-induktanssisissa keloissa, jolloin langasta muodostuu ohmien luokkaa oleva resistanssi. Kapasitanssi yhdistettynä virranahtautumisesta johtuvaan resistanssin kasvuun pilaavat käämin suurtaajuusominaisuudet. Ilmasydämisen kelan suurtaajuusominaisuudet ovat yleensä paremmat kuin ferromagneettisen sydämmen.

Syitä epäideaalisuuksille ovat

• Kapasitanssi
• Resistanssi
• Virranahto
• Häviöt materiaalissa ja suunnitelussa

Kelan häviöt koostuvat kuparihäviöistä sekä rautahäviöistä eli sydänhäviöistä. Sydänhäviöt taas voidaan jakaa pyörrevirtahäviöihin ja hystereesihäviöihin. Kuparihäviöt saadaan minimoitua minimoimalla kelan resistanssi. Tämä taas toteutetaan pitämällä kelan langanpituus mahdollisimman lyhyenä ja poikkipinta-ala mahdollisimman suurena.

Lähteet

https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/62917/nbnfi-fe201006041964.pdf?sequence=3
http://sgemfinalreport.fi/files/LUT-Matthias_Kampe-MSc-Thesis.pdf