1. Điện áp danh định
Dung lượng và điện áp chịu đựng được ghi trên thân tụ điện phân nhôm là hai thông số quan trọng nhất khi chọn tụ điện. Trong thực tế, tụ có dung lượng lớn nên được sử dụng ở những nơi dòng điện thay đổi nhanh, nhưng điều đó không có nghĩa là dung lượng càng lớn càng tốt.
- Dung lượng càng lớn, chi phí và kích thước có thể tăng lên.
- Tụ có dung lượng lớn, dòng điện sạc cao hơn và thời gian sạc dài hơn, ảnh hưởng đến hiệu suất mạch.
Điện áp làm việc danh định: Đây là điện áp DC tối đa mà tụ có thể chịu đựng ổn định trong phạm vi nhiệt độ hoạt động cho phép.
Trong mạch AC, cần lưu ý điện áp AC tối đa không được vượt quá điện áp DC danh định của tụ. Các mức điện áp thường gặp của tụ điện cố định gồm:
6.3V, 10V, 16V, 25V, 50V, 63V, 100V, 200V, 250V, 400V, 450V, 475V, 500V, 600V, 630V.
Nguyên tắc lựa chọn:
- Trong mạch lọc, điện áp chịu đựng của tụ phải lớn hơn ít nhất 1.42 lần giá trị hiệu dụng của điện áp AC.
- Dự trữ biên độ điện áp ít nhất 15% so với điện áp hoạt động thực tế.
- Điện áp danh định cao hơn mức cần thiết giúp giảm điện trở nội, dòng rò, góc tổn hao và tăng tuổi thọ. Ví dụ, tụ 50V có thể hoạt động tốt với mạch 48V, nhưng sử dụng lâu dài có thể làm giảm tuổi thọ tụ điện.
2. Tổn hao điện môi (Dielectric Loss)
Tổn hao điện môi là năng lượng bị tiêu tán khi tụ điện hoạt động trong một trường điện. Nó thường được biểu diễn dưới dạng tangent (tan δ) của góc tổn hao, tính toán dựa trên điện trở tương đương nối tiếp (ESR) của tụ và điện kháng dung (1/ωC) tại tần số 120Hz.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tan δ:
- Tần số đo tăng → tan δ tăng
- Nhiệt độ giảm → tan δ tăng
- Điện áp chịu đựng cao hơn → tan δ giảm
Tụ điện có góc tổn hao lớn không phù hợp với mạch tần số cao. Hệ số tiêu tán (Dissipation Factor – DF) xuất hiện trong tất cả các loại tụ điện, và đôi khi được biểu diễn bằng tan δ.
- DF càng thấp thì hiệu suất tụ điện càng cao.
- Tuy nhiên, tụ điện phân nhôm thường có DF cao hơn so với các loại tụ khác.
- Nhiệt độ và tần số cao làm tăng DF, ảnh hưởng đến hiệu suất mạch.
Tóm lại:
- Lựa chọn tụ có điện áp danh định cao hơn điện áp làm việc thực tế để đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất.
- Xem xét yếu tố tổn hao điện môi (tan δ), đặc biệt trong các mạch tần số cao để tránh hao hụt năng lượng.