EN
দ্রুত লিঙ্ক
নিরাপত্তা ক্যাপাসিটর বিদ্যুৎ ঝাঁপ, ইলেকট্রোম্যাগনেটিক ব্যাঘাত (EMI) এবং শর্ট সার্কিট সহ বিদ্যুতের বিপদগুলি থেকে মানুষ এবং তাদের সরঞ্জামগুলির বিরুদ্ধে সুরক্ষা উপাদান হিসাবে কাজ করে। আদর্শ ক্যাপাসিটারগুলি মূলত শক্তি সঞ্চয় এবং মুক্তির মাধ্যমে কাজ করে, যখন নিরাপত্তা সংস্করণগুলি বিশেষভাবে এমনভাবে তৈরি করা হয় যেন কিছু ভুল হলেও নিরাপদে কাজ করা যায়। এই বিশেষ ক্যাপাসিটারগুলিতে স্ব-মেরামতকারী উপাদান থাকে এবং অতিরিক্ত শক্তিশালী অন্তরণ স্তর থাকে যা তীব্র ভোল্টেজ পরিস্থিতিতে গুরুতর ব্যর্থতা ঘটা থেকে বাধা দেয়। যেমন ধরুন, ঘরোয়া যন্ত্রপাতি—মাইক্রোওয়েভ ওভেন এবং ওয়াশিং মেশিনগুলি এই ক্যাপাসিটারগুলির উপর নির্ভর করে যাতে হঠাৎ ভোল্টেজ সার্জ সংবেদনশীল অভ্যন্তরীণ সার্কিটগুলি পর্যন্ত পৌঁছানোর আগেই বাধা দেওয়া যায় এবং পরবর্তীতে সমস্যা এড়ানো যায়।
ঘরোয়া ইলেকট্রনিক্সে ক্লাস-এক্স এবং ক্লাস-ওয়াই ক্যাপাসিটারগুলির আলাদা আলাদা নিরাপত্তা কাজ রয়েছে:
ব্যবহারকারীর সুরক্ষা এবং গ্রাউন্ডিং-এ তাদের সরাসরি ভূমিকার কারণে, ক্লাস-X ধরনের তুলনায় ক্লাস-Y ক্যাপাসিটারগুলির কঠোর নিরোধক প্রয়োজন হয় এবং আরও কঠোর পরীক্ষার সম্মুখীন হতে হয়।
বৈশ্বিক মানগুলি যেমন IEC 60384-14 এবং UL 60384-14 নিরাপত্তা ক্যাপাসিটারগুলির জন্য ডিজাইন এবং কর্মক্ষমতার প্রয়োজনীয়তা সংজ্ঞায়িত করে। সার্টিফিকেশন অর্জনের জন্য, উপাদানগুলিকে কঠোর পরীক্ষাগুলি পাস করতে হবে যার মধ্যে রয়েছে:
VDE (জার্মানি) এবং CQC (চীন) এর মতো সংস্থাগুলি থেকে স্বাধীন শংসাপত্রগুলি 2023 এর শিল্প তথ্য অনুযায়ী আধুনিক গৃহস্থালি যন্ত্রপাতিতে 99% এর বেশি নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে অনুমদনের বৈধতা প্রমাণ করে।
এক্স ক্যাপাসিটর (বিশেষ করে ক্লাস এক্স নিরাপত্তা ক্যাপাসিটর) প্রধান এবং নিরপেক্ষ এসি লাইনগুলির মধ্যে সংযুক্ত হয়ে ডিফারেনশিয়াল মোড ব্যাঘাত দমন করে। এই উপাদানগুলি সাধারণ গৃহস্থালি যন্ত্রপাতি যেমন LED ড্রাইভার সার্কিট এবং মাইক্রোওয়েভ ওভেনগুলিতে সুইচিং অপারেশনের সময় তৈরি হওয়া উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ শোষণ করতে সাহায্য করে। লাইনের নিচের অন্যান্য ইলেকট্রনিক সরঞ্জামগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার আগে এই ক্যাপাসিটরগুলি ক্ষতিকারক ভোল্টেজ স্পাইকগুলির জন্য ফিল্টার হিসাবে কাজ করে। IEC 60384-14 এর মতো মানদণ্ড অনুযায়ী সঠিকভাবে ডিজাইন করা হলে, এই ক্যাপাসিটরগুলি পরিচালিত নি:সরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারে। আমরা 150 কিলোহার্টজ থেকে শুরু করে 30 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে প্রায় 40 ডিবি মাইক্রো ভোল্টের হ্রাস নিয়ে কথা বলছি, যা পাওয়ার সিস্টেমগুলিতে EMI সমস্যা মোকাবেলায় এগুলিকে খুব কার্যকর করে তোলে।
Y ক্যাপাসিটরগুলি, যা ক্লাস-Y উপাদান নামেও পরিচিত, লাইভ বা নিউট্রাল তারের সাথে ভূমি সংযোগের মধ্যে সংযুক্ত হয়ে সাধারণ মোড শব্দের বিরুদ্ধে কাজ করে। এখানে যা ঘটে তা হল এই ক্যাপাসিটরগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির সংকেতগুলিকে মূল বৈদ্যুতিক সার্কিট থেকে সরিয়ে আসলে ভূমিতে পুনঃনির্দেশ করে। ফ্রিজ এবং ওয়াশারের মতো ধাতব কেসিংযুক্ত গৃহস্থালির যন্ত্রপাতি নিয়ে কাজ করার সময় এটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। আজকাল অধিকাংশ Y ক্যাপাসিটর আত্ম-নিরাময় ধাতুকৃত ফিল্ম দিয়ে তৈরি করা হয় যা তাদের ফুটো হওয়া কারেন্টকে খুব কম রাখে, সাধারণত 0.5 ন্যানোঅ্যাম্পিয়ারের নিচে। আজকের বাজারে পাওয়া সাধারণ ভোক্তা পণ্যগুলির জন্য UL 60384-14-এ বর্ণিত নিরাপত্তা মানের মধ্যে এই ধরনের কর্মক্ষমতা স্বাচ্ছন্দ্যের সাথে থাকে।
2023 সালে 65W ল্যাপটপ পাওয়ার অ্যাডাপ্টার নিয়ে গবেষণা করতে গিয়ে গবেষকদের এই X2 এবং Y2 সেফটি ক্যাপাসিটরগুলি সম্পর্কে একটি আকর্ষক তথ্য পাওয়া যায়। বাজারে উপলব্ধ সস্তা, অ-প্রমাণিত সংস্করণগুলির তুলনায় এগুলি প্রায় 60% ইলেকট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ কমিয়ে দেয়। এখানে চাবিকাঠি ছিল একটি দ্বি-পর্যায়ী ফিল্টারিং ব্যবস্থা তৈরি করা, যেখানে AC লাইনগুলির মধ্যে 1 মাইক্রোফ্যারাড রেট করা একটি X2 ক্যাপাসিটর স্থাপন করা হয়েছিল এবং প্রতিটি লাইন এবং গ্রাউন্ড পয়েন্টের মধ্যে 2.2 ন্যানোফ্যারাডের Y2 ক্যাপাসিটরগুলি স্থাপন করা হয়েছিল। এই ব্যবস্থাটি ডিজাইনারদের নি:সন্দেহে FCC Part 15 Class B মানগুলি পূরণ করতে সাহায্য করেছিল। এখন প্রায় সবাই এই পদ্ধতিটি অনুসরণ করে। বর্তমানে বাজারে উপস্থিত সমস্ত AC-DC কনভার্টারের 85% এর বেশি এই পদ্ধতিতে তৈরি হয় কারণ উৎপাদনকারীরা তাদের পণ্যগুলিকে ছোট এবং আরও ভালো করে তুলতে চায়, বিশেষ করে যেহেতু আধুনিক পাওয়ার সাপ্লাই ডিজাইনে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড প্রযুক্তি আরও বেশি প্রচলিত হয়ে উঠছে।
বাজার গবেষণা অনুযায়ী, 2032 সালের মধ্যে ইএমআই সাপ্রেশন ক্যাপাসিটর খাতটি বছরে প্রায় 7% হারে প্রসারিত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। স্মার্ট হোম প্রযুক্তিতে ছোট উপাদানের চাহিদা থেকে এই বৃদ্ধি ঘটছে, যেখানে জায়গার ব্যাপারটি খুবই গুরুত্বপূর্ণ। আজকাল অনেক আধুনিক ডিভাইসে 10 মিমি-এর কম উচ্চতার ফিল্টারের প্রয়োজন। ভয়েস অ্যাসিসট্যান্ট, নজরদারি ক্যামেরা এবং আমাদের সবার ঘরে ছড়িয়ে থাকা ছোট ইন্টারনেট হাবগুলি নিয়ে ভাবুন। তাদের কম শক্তি সহ স্ট্যান্ডবাই মোডগুলিতে বিশেষ ক্যাপাসিটর দিয়ে পূর্ণ। উৎপাদকরা 2.4 GHz ব্যান্ডে কাজ করা ওয়াইফাই সংকেত থেকে বাধা কমাতে X7R সিরামিক উপকরণ এবং স্ট্যাকড ফিল্ম প্রযুক্তি মিশ্রিত করছেন। সবচেয়ে ভালো অংশটি হল? এই সমাধানগুলি স্পর্শ সুরক্ষার জন্য কঠোর নিরাপত্তা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে, তাই আকার যতই ছোট হোক না কেন, ব্যবহারকারীদের কোনও ঝুঁকির সম্মুখীন হতে হয় না।
ব্যবহারকারীদের বৈদ্যুতিক শক থেকে রক্ষা করার জন্য নিরাপত্তা ধারকগুলি অপরিহার্য, যা দুটি প্রধান ঝুঁকি নিয়ন্ত্রণ করে: ইনসুলেশনের মাধ্যমে লিকেজ কারেন্ট (IEC 60335-1 অনুযায়ী ≈0.75 mA-এ সীমাবদ্ধ) এবং 100 µA ছাড়িয়ে যাওয়া ট্রান্সিয়েন্ট টাচ কারেন্ট। এদের দৃঢ় গঠন এই ঝুঁকিগুলিকে আবদ্ধ রাখে, ভোল্টেজ সার্জ বা উপাদান ব্যর্থতার সময়ও।
আইসোলেটেড AC/DC কনভার্টারগুলিতে, ক্লাস-Y ধারকগুলি হাই-ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট শান্ট হিসাবে কাজ করে, যা অ্যাক্সেসযোগ্য ধাতব অংশগুলি থেকে লিকেজ কারেন্ট পুনঃনির্দেশিত করে। যখন 60 সেকেন্ডের জন্য 3 kV AC-এ পরীক্ষিত রেইনফোর্সড ইনসুলেশনের সাথে এটি যুক্ত হয় (IEC 62477 অনুযায়ী), তখন এই সেটআপ চ্যাসিস লিকেজকে 0.25 mA-এর কমে সীমাবদ্ধ করে—মানুষের অনুভূতির স্তরের চেয়ে 67% এর বেশি কম।
গ্যালভানিক আইসোলেশন বাধা জুড়ে দুই পাশে ক্লাস Y ক্যাপাসিটরগুলির সঠিক ইনস্টলেশন প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি সার্কিটগুলির মধ্যে ত্রুটিপূর্ণ কারেন্ট অতিক্রম করা থেকে বাধা দেয়। UL 60384-14 স্ট্যান্ডার্ডের অধীনে সার্টিফায়েড উপাদানগুলি 250 ভোল্ট AC তে চালানোর সময় সর্বোচ্চ মাত্র 5 ন্যানোঅ্যাম্পিয়ারে লিকেজ কারেন্ট নিয়ন্ত্রণে রাখে। যখন এই ক্যাপাসিটরগুলি লাইভ এবং নিউট্রাল লাইনগুলির মধ্যে বা বিকল্পভাবে প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডের গ্রাউন্ড প্লেন এবং সরঞ্জামের হাউজিংগুলিতে থাকা বাহ্যিক কানেক্টরগুলির মধ্যে স্থাপন করা হয়, তখন এটি প্রযোজ্য। এটি সঠিকভাবে করা শুধুমাত্র ভালো ইঞ্জিনিয়ারিং অনুশীলন নয়, বরং বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের ডিজাইন ও উৎপাদন সংক্রান্ত সমস্ত প্রয়োজনীয় নিয়মাবলী মেনে চলার পাশাপাশি সময়ের সাথে সাথে নিরাপত্তা বজায় রাখার জন্য এটি অপরিহার্য।
IEC 60601-1 স্ট্যান্ডার্ডগুলি দ্বারা নির্ধারিত 10 মাইক্রোঅ্যাম্পের নীচে স্পর্শ কারেন্ট রাখতে রোগীদের মনিটরের মতো চিকিৎসা সরঞ্জামগুলি অত্যন্ত কম ক্যাপাসিট্যান্সের ক্লাস Y ক্যাপাসিটার (প্রায় 4.7 nF বা তার কম) এর উপর নির্ভর করে। তবে গৃহস্থালির যন্ত্রপাতির ক্ষেত্রে পরিস্থিতি আলাদা। অনেক রান্নাঘরের গ্যাজেটই আসলে 10 nF ক্লাস Y ক্যাপাসিটার দিয়ে ভালোভাবে কাজ করে এবং এখনও 100 মাইক্রোঅ্যাম্পের নিরাপত্তা মার্জিনের মধ্যে থাকে। এমনকি যখন 150% ভোল্টেজ স্পাইক হয়, তখনও এই উপাদানগুলি বেশ ভালোভাবে টিকে থাকে। এটি দেখায় যে প্রতিটি অ্যাপ্লিকেশন প্রসঙ্গে জড়িত প্রকৃত ঝুঁকির ভিত্তিতে উৎপাদকরা ক্যাপাসিটারের স্পেসিফিকেশন সামঞ্জস্য করে থাকে।
এসি ইনপুট সার্কিট নিয়ে কাজ করার সময়, প্রথম সুরক্ষা স্তর হিসাবে সেফটি ক্যাপাসিটরগুলি প্রায়শই অপরিহার্য। ক্লাস-X ক্যাপাসিটরগুলি লাইভ এবং নিউট্রাল সংযোগের মধ্যে ডিফারেনশিয়াল শব্দ কমাতে সাহায্য করে, আর ক্লাস-Y ক্যাপাসিটরগুলি লাইভ/নিউট্রাল থেকে গ্রাউন্ডে চুরি হওয়া সেই বিরক্তিকর কমন মোড শব্দগুলি নিয়ন্ত্রণ করে। IEC/UL 60384-14 নিয়ম অনুযায়ী, এই উপাদানগুলি 4 কিলোভোল্ট সার্জ সহ্য করতে সক্ষম হতে হবে এবং সাধারণ ভোক্তা যন্ত্রগুলিতে 500 মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ারের নিচে লিকেজ কারেন্ট বজায় রাখতে হবে। বেশিরভাগ ইঞ্জিনিয়ার 0.1 থেকে 1 মাইক্রোফ্যারাড পর্যন্ত X2 ক্যাপাসিটর এবং 1 থেকে 10 ন্যানোফ্যারাড পর্যন্ত Y2 ক্যাপাসিটর একসাথে ব্যবহার করে থাকেন। এই সেটআপটি 250 ভোল্ট পর্যন্ত এসি ভোল্টেজের জন্য সেফটি চেক পাশ করে এমন ভালো EMI ফিল্টার তৈরি করে, এছাড়া ডিসি আউটপুট মসৃণভাবে চলতে থাকে এবং খুব বেশি ব্যাঘাত ছাড়াই।
স্মার্টফোন এবং অন্যান্য আইওটি গ্যাজেটগুলি দিন দিন আরও পাতলা হয়ে যাচ্ছে, যার মানে হল ঘন সেন্টিমিটার প্রতি ক্ষমতা আগের চেয়ে বেশি ধারণ করার প্রয়োজন নিরাপত্তা ক্যাপাসিটরগুলির। আজকাল 200 মাইক্রোফ্যারাডের বেশি প্রতি ঘন সেন্টিমিটার দক্ষতা একটি সাধারণ প্রয়োজনীয়তা হিসাবে দেখা যাচ্ছে। X2Y-এর সারফেস মাউন্ট কনফিগারেশনের দিকে ঝোঁক প্রায় বাজারে থাকা 65 ওয়াট GaN চার্জারগুলিতে ঐতিহ্যবাহী থ্রু-হোল ডিজাইনগুলিকে সরিয়ে দিয়েছে। কিন্তু যখন উপাদানগুলি এতটাই ছোট হয়ে যায় তখন একটি ধরনের সমস্যা দেখা দেয়—তাপ ব্যবস্থাপনা ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি বাস্তব সমস্যা হয়ে দাঁড়ায়। এখানেই শীর্ষ প্রস্তুতকারকরা ধাতুময় পলিপ্রোপিলিন ফিল্ম প্রযুক্তি ব্যবহার করে তাদের সমাধান নিয়ে এগিয়ে আসেন। এই উপকরণগুলিকে বিশেষ করে তোলে তাদের ক্ষুদ্র ত্রুটির পরে নিজেদের মেরামত করার ক্ষমতা, এবং অপারেশনের সময় তাপমাত্রা 125 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছালেও ক্যাপাসিট্যান্সকে প্রায় 5% চিহ্নের কাছাকাছি স্থিতিশীল রাখার ক্ষমতা।
গত বছরের প্রায় 12,000 বিভিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই ডিজাইন দেখলে একটি আকর্ষক তথ্য পাওয়া যায়: প্রায় 9-এর মধ্যে 10-এ হয় Class-X অথবা Class-Y ক্যাপাসিটার অন্তর্ভুক্ত ছিল। বর্তমানে EMI নিয়মাবলী যেমন কঠোর হয়ে উঠেছে, বিশেষ করে স্মার্ট হোম গ্যাজেট এবং চিকিৎসা প্রযুক্তির যন্ত্রপাতি বাজারে ঢুকে পড়ায় এটা যুক্তিযুক্ত। ছোট Y1 ক্যাপাসিটারগুলি 48V সার্ভার পাওয়ার সাপ্লাইগুলিতেও খুব জনপ্রিয় হয়ে উঠছে, সদ্য প্রাপ্ত তথ্য অনুযায়ী প্রতি বছর প্রায় 22% হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে। এদিকে, অটোমোটিভ গুণমানের X2 সংস্করণগুলি বৈদ্যুতিক যান চার্জারগুলিতে ব্যবহৃত অংশগুলির প্রায় 40% গঠন করে। বাজার বিশ্লেষকদের মতে, 5G নেটওয়ার্ক এবং সৌর/বায়ু শক্তি স্থাপনার চাহিদা বিশ্বব্যাপী বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে 2030 সাল পর্যন্ত এই প্রবৃদ্ধি প্রায় 6.8% এর যৌগিক বার্ষিক প্রবৃদ্ধির হারে চলতে থাকবে।
নিরাপত্তা ক্যাপাসিটরগুলি মূলত ক্লাস-এক্স এবং ক্লাস-ওয়াই ধরনের হয়। ক্লাস-এক্স ক্যাপাসিটরগুলি লাইভ এবং নিউট্রাল লাইনগুলির মধ্যে ডিফারেনশিয়াল-মোড শব্দ দমনের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেখানে ক্লাস-ওয়াই ক্যাপাসিটরগুলি ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিতে লাইভ/নিউট্রাল এবং গ্রাউন্ডযুক্ত ধাতব চ্যাসিসের মধ্যে কমন-মোড শব্দ হ্রাস করার জন্য তৈরি করা হয়েছে।
নিরাপত্তা ক্যাপাসিটরগুলি সংবেদনশীল অভ্যন্তরীণ সার্কিটগুলিতে ভোল্টেজ সার্জ এবং তড়িৎচৌম্বকীয় ব্যাঘাত পৌঁছানো রোধ করতে সাহায্য করে, এর ফলে শর্ট সার্কিটের মতো ঝুঁকি এবং ব্যবহারকারীদের বিদ্যুৎ শক থেকে রক্ষা করা হয়।
IEC 60384-14 এবং UL 60384-14 এর মতো আন্তর্জাতিক মানগুলি নিরাপত্তা ক্যাপাসিটরগুলির জন্য ডিজাইন এবং পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে, যা ঘরের যন্ত্রগুলিতে নির্ভরযোগ্য কার্যকারিতা নিশ্চিত করার জন্য ভোল্টেজ সহনশীলতা, তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা এবং জ্বলন প্রতিরোধের মতো দিকগুলি কভার করে।