نقش خازن در موبایل چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، خازن در موبایل مبحث اصلی این مقاله می‌باشد که به شرح در مورد تعریف خازن و انواع خازن و کاربرد آن در موبایل و نحوه تست سالم بودن خازن خواهیم پرداخت. برد موبایل یکی از اصلی ترین بخش‌های تشکیل دهنده موبایل بوده و معمولا قطعات ریز الکترونیکی زیادی بر روی برد نصب می‌شود که هر کدام از آن‌ها به تنهایی کار مشخصی را انجام می‌دهند. افرادی که به دنبال آموزش تعمیرات موبایل هستند بهتر است که قطعات روی برد را به خوبی شناخته و نحوه تست و تعویض آن‌ها را نیز فرا گرفته، تا بتوان به راحتی گوشی‌ها را عیب یابی و تعمیر نمود.
خازن چیست

خازن یا کاپاسیتور که ابتدای کلمه capacitor است با حرف C نمایش می‌دهند قطعه‌ای است که براي ذخيره انرژي الکتريکي (ولتاژ) توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی)، در مدار استفاده می‌شود و با توجه به این‌که بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود می‌توان از آن برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت و پایدار استفاده کرد. خازن‌ از دو صفحهٔ موازی (رسانا از جنس روی، آلومینیوم، نقره) که در بین صفحات هوا یا عایق (دی الکتریک مانند کاغذ، میکا، پلاستیک، سرامیک، اکسید آلومنیوم، اکسید تانتالیوم) وجود دارد.از خازن‌ها به عنوان فیلتر نیز استفاده می‌کنند زیرا سیگنال‌های متناوب یا AC را به راحتی عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنال‌های مستقیم یا DC می‌شوند.واحد ظرفیت خازن فاراد است.خازن‌ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود.خازن‌ها به راحتی سیگنال‌های غیر مستقیم AC را عبور می‌‌دهند ولی مانع عبور سیگنال‌های مستقیم DC می‌شوند.

انواع خازن

خازن‌ها در انواع مختلف با مشخصه‌ها و کاربردهای گوناگون از خازن‌های ظریف حذف کننده نویز تا خازن‌های توان ولتاژ بالا برای اصلاح توان و مدارات یکسوساز وجود دارند. مقایسه بین انواع مختلف خازن معمولا با توجه به ماده دی الکتریک استفاده شده در بین صفحات ‌هادی خازن صورت می‌گیرد. همانند مقاومت‌ها، انواع مختلف خازن‌ها وجود دارند که به ما امکان تغییر مقدار ظرفیت آن را برای استفاده در مدارات رادیویی یا تنظیم فرکانسی می‌دهند. خازن‌ها تجاری را با استفاده از صفحات نازک آغشته به پارافین یا مایلار مابین صفحات فویل فلزی درست می‌کنند. بعضی از خازن‌ها لوله مانند هستند، که در این نوع خازن‌ها صفحات فویل فلزی به شکل استوانه‌ای پیچانده شده‌اند و ماده عایق دی الکتریک در وسط آن‌ها ساندویچ شده است. خازن‌های کوچک معمولا از مواد سرامیکی ساخته می‌شوند و به منظور مهر و موم کردن در رزین اپوکسی غوطه ور می‌کنند. بهر حال خازن‌ها نقش مهمی ‌در مدارات الکترونیک بازی می‌کنند که در ادامه به انواع مختلف متداول اشاره می‌کنیم.

عدسي
سراميکي
الکتروليتي (آلومینیومی، تانتالیوم)
خازن ورقه ای (کاغذی و پلاستیکی)
میکا
روغنی و گازی
خازن های متغیر

ظرفیت خازن

ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. واحد اندازه‌گیری ظرفیت فاراد است. 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌‌باشد. باید گفت که ظرفیت خازن‌ها یک کمیت فیزیکی هست و به ساختمان خازن وابسته است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد. استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازن‌ها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

کاربرد خازن

بدون اغراق می‌توان گفت که بدون خازن نمی‌توان هیچ مدار الکتریکی پیشرفته‌ای را طراحی کرد.وقتی که الکترودهای خازن را به منبع تغذیه وصل می‌کنیم خازن تا ولتاژ کامل خود شارژ می‌شود و آن را نگه می‌دارد. خازن‌ها کاربرد‌های زیادی برای اهدافی متفاوت دارند که در زیر چند نمونه از کاربرد خازن را شرح دادیم.

برای جلوگیری از آسیب هنگام خاموش شدن دستگاه‌هایی که از یک منبع نیرو جدا شده اند، بار الکتریکی (شارژ الکتریکی) آن دستگاه را فراهم می‌کنند.
خازن‌ها همچنین به منظور جلوگیری از تاخیر‌ها، اصلاح ضریب قدرت و فیلتر کردن امواجی که
هنگام یکسو سازی ac به dc رخ می‌دهد، استفاده می‌شود.
در برد‌های الکترونیکی برای حذف نویز به وجود آمده در مسیر‌های مسی استفاده شود.
خازن‌ها در جاهای که نیاز به ایجاد تاخیر است، استفاده می‌شود.(تایمر چراغ راه پله)
و یا در برخی از مدارهای نوسان ساز (چشمک زن) این قطعه را می‌توان یافت.
خازن‌ها در مدار های صوتی بسیار به چشم می‌خورد که یا به صورت فیلتر صوتی عمل می‌کنند و یا برای حذف ولتاژ DC از سیگنال صوتی کاربرد دارند.
ذخیره انرژی
حافظه‌های دیجیتال (digital memory)
نیروهای پالسی (pulsed power) و سلاح
تهویه مطبوع (power conditioning)
استارتر موتور
پردازش سیگنال
سنسور

نقش خازن در موبایل

از خازن‌ها بعنوان ذخیره کننده‌های ولتاژ استفاده می‌شود. این قطعه در انواع مختلفی ساخته و عرضه می‌شوند و بسته به استفاده در مدار مورد نظر کاربرد متفاوتی دارند ، یکی از کاربردهای آن در موبایل برای فلش دوربین است که نیاز به ولتاژ بالا داریم و این ولتاژ را خازن برای ما تامین می‌کند. خازن در موبایل دو وظیفه‌ی عمده دارد . نخست این که نویز‌ها و هارمونیک‌ها و فرکانس‌های مزاحم را در مسیر تغذیه حذف نماید و سپس در مدار آنتن به عنوان تغویت کننده و نویز گیر مورد استفاده قرار می‌گیرد (طریقه ی تشخیص خازن در مسیر تغذیه بدین گونه می‌باشد که باید یکی از پایه‌های آن به زمین متصل باشد ) انواع خازن در موبایل معمولا از مدل خازن سرامیکی و تانتالیومی هستند.

خازن سرامیکی: این مدل خازن‌ها قطبی نیستند (قطب مثبت و منفی ندارند) معمولا به رنگ‌های کرم ، قهوه‌ای و طوسی در مدارات موبایل استفاده می‌شوند. دی الکتریک این خازن‌ها از جنس سرامیک می‌باشد، ضعف این خازن‌ها حساسیتشان به دما است ودر صورت افزایش دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند که همین امر باعث تغییر در عملکرد موبایل می‌شود، در کل این خازن‌ها زیاد خراب می‌شوند. بیشترین کاربرد این خازن در موبایل به عنوان نویزگیر است.

خازن تانتالیومی: این نوع خازن‌ها از نوع قطبی هستند (یعنی دارای قطب مثبت و منفی است). اکثرا به رنگ زرد با یک نوار قهوه‌ای که معرف قطب مثبت است می‌باشند، نوع دیگری از این خازن‌ها به رنگ قرمز یا نارنجی است،که پایه مثبت آن به وسیله یک زائده مشخص شده ، در مدل‌های دیگر از خازن‌های تانتالیومی به رنگ سفید-مشکی هستند که طرف سفید پایه مثبت را مشخص می‌کند.

تست خرابی خازن در موبایل

تست خازن به صورت کلی به این گونه می‌باشد که قطعه مربوطه را از مدار خارج کرده و رنج مولتی متر را بر حسب عدد درج شده روی خازن در قسمت حالت تست خازن تنظیم نموده سپس عدد مشاهده شده را با عدد خازن تطبیق می‌دهیم در صورته خرابی خازن عدد صفر و یا عددی کم تر از عدد اصلی به ما نشان خواهد داد . اما در مدار موبایل تشخیص خرابی خازن کار آسانی نیست اما می‌توان با کمک مولتی متر و تنظیم آن روی رنج بازر (حالت بوق خور اهمتر) تا حدودی از سالم بودن آن پی برد. چگونگی تست خازن در حالت تست بوق به این صورت است که دو سر اهمتر را روی دو سر خازن قرار داد و با شنیدن صدای تک بوق به سالم بودن آن پی ببریم . و یا روی حالت اهمتر باید عددی را به ما نشان دهد و پس از مدتی عدد صفر شود. توجه داشته باشید که خازن نباید در مدار اتصال کوتاه باشد و یا همواره دارای مقاومت باشد در صورت داشتن هر یک از این دو مورد خازن باید تعویض شود و یا از مدار حذف شود.
نکته بسیار مهم دیگر این که خازن می‌تواند ic خراب را به ما معرفی کند.وقتی یک ic دچار سوختگی می‌شود و خرابی آن به نحوی است که باعث جریان کشی گوشی شود در این حالت معمولا خازن‌های اطراف آن آی سی همگی یا قسمتی از آن‌ها هر دو پایه شان با زمین راه می‌دهد(بوق می‌زند) یا به اصطلاح سیم شده‌اند.با به وجود آمدن همچین شرایطی باید این نکته را در نظر داشت که خرابی این همه خازن با هم و یکباره تقریبا امری غیر ممکن است و در این حالت باید آی سی که خازن‌های اطراف آن سیم شده‌اند ابتدا آی سی را از روی برد برداشته سپس خازن‌ها را تست می‌کنیم. خرابی خازن می‌تواند باعث خاموشی گوشی گردد زیرا خازن یک پایه اش به زمین متصل است و درصورتی که دو پایه خازن به هم راه بدهند (سیم شود) ولتاژی که به پایه مثبت خازن وارد می‌شود از خازن عبور می‌کند و به زمین(منفی) وصل می‌شود که در این صورت جریان ورودی خنثی می‌شود و مانع روشن شدن گوشی می‌شود.

روش تست خازن سرامیکی : برای آزمایش این نوع خازن‌ها ابتدا مولتی متر را روی حالت بازر می‌گذاریم،پراب‌ها را دو سر خازن می‌گذاریم(جهت آن مهم نیست) ، اگر بوق نزد خازن سرامیکی سالم است. در صورت خرابی اتصال می‌شود و یکسره صدای بوق می‌آید.
روش تست خازن تانتالیومی : برای آزمایش ابتدا باید خازن را تخلیه کنیم ، برای این کار به وسیله یک سیم لاکی آن را به دو سر خازن وصل می‌کنیم تا هیچ انرژی الکتریکی در خازن موجود نباشد و خازن تخلیه می‌شود، مولتی متر را روی دامنه اهم تنظیم می‌کنیم ، پراپ مثبت و منفی را براساس جهت مشخص شده روی خازن به دو سر آن می‌گذاریم، مقاومت نمایشی به طور دائم در حال تغییر است تا بعد از مدتی به عدد ثابت 1 می‌رسد، در این حالت سالم می‌باشد. برای تست بازر هم دو سر پراپ را براساس جهت وصل می‌کنیم لحظه‌ای یک صدای بوق کوتاه (صدای بیپ) شنیده می‌شود و بعد قطع می‌شود.از آنجایی که بیشتر خازن‌های تانتالیومی در مدارات به عنوان نویزگیر و فیلتر استفاده می‌شوند (مثلاً در مدارات پاور و صوت) خرابی این خازن‌ها باعث ایجاد نویز در اسپیکر و یا میکروفن هنگام مکالمه می‌شودکه می‌بایست تعویض شوند.

نکات خاص در استفاده از خازن‌

در مدارهای حساس مانند مدارهای نوسانگر بهتر است از خازن با کیفیت خوب مانند خازن تانتالیوم استفاده کنید.
اگر خازن در مدار AC استفاده می‌شود، باید ولتاژ کار 400 ولت باشد.ولتاژ کار خازن الکترولیتی بر روی بدنه آن چاپ می‌شود.
یک خازن با ولتاژ کاری سه برابر بیشتر از ولتاژ منبع تغذیه انتخاب کنید. به عنوان مثال، اگر منبع تغذیه 12 ولت باشد، از خازن 25 ولت یا 40 ولت استفاده کنید.
برای مقاصد یکسو سازی، بهتر است یک خازن با ظرفیت بالا مانند 1000 uF استفاده کنید.
در تامین برق مدار‌های صوتی، بهتر است از یک خازن 2200 uF یا 4700 uF استفاده کنید.
جریان نشتی یکی دیگر از مشکلات استفاده از خازن‌های پرکاربرد است.بعضی از شارژرها حتی بعد از این که خازن به طور کامل شارژ شد بدون استفاده نیز نشتی خواهند داشت.این مساله بیشتر در مدارهای تایمر که زمان چرخه بستگی به زمان شارژ و دشارژ دارد.خازن‌های تانتالوم با داشتن جریان نشتی کم‌تر برای استفاده در این تایمرها مناسب‌تر هستند.