Как определить тип конденсатора
Сегодня на рынке электронных компонентов существует множество различных типов конденсаторов, и каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Одни способны работать при высоких напряжениях, другие отличаются значительной емкостью, третьи имеют малую индуктивность, а третьи отличаются исключительно малым током утечки. Все эти факторы определяют применение конкретных типов конденсаторов.
Рассмотрим, какие конденсаторы бывают. Вообще их очень много, но здесь мы рассмотрим основные популярные типы конденсаторов, и разберемся, как определить этот тип.
Конденсаторы электролитические алюминиевые , например, К50-35 или К50-29, состоят из двух скрученных в рулон тонких полос алюминия, между которыми в качестве диэлектрика помещена пропитанная электролитом бумага. Рулон помещен в герметичный алюминиевый цилиндр, на одном из концов которого (радиальный тип корпуса) или на двух концах которого (аксиальный тип корпуса) расположены контактные выводы.
Выводы могут быть под пайку или винтовые.
Емкость электролитических конденсаторов измеряется в микрофарадах и может быть от 0,1 мкФ до 100 000 мкФ. Значительная емкость электролитических конденсаторов, по сравнению с конденсаторами других типов, является их основным преимуществом. Максимальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может достигать 500 вольт. Максимально допустимое рабочее напряжение, а также емкость конденсатора указаны на его корпусе.
У этого типа конденсаторов есть и недостатки. Первый из них — полярность. На корпусе конденсатора минусовая клемма отмечена знаком минус, эта клемма должна присутствовать, когда конденсатор в цепи работает при более низком потенциале, чем другой, иначе конденсатор не сможет нормально накапливать заряд, и будет наиболее вероятно, взорвется или будет поврежден в любом случае, если потребуется длительное время держать его под напряжением с неправильной полярностью.
Из-за полярности электролитические конденсаторы применимы только в цепях постоянного или пульсирующего тока, но не непосредственно в цепях переменного тока, только выпрямленным напряжением можно заряжать электролитические конденсаторы.
Вторым недостатком этого типа конденсатора является большой ток утечки. По этой причине использовать электролитический конденсатор для длительного хранения заряда не получится, но в качестве промежуточного фильтрующего элемента в активной цепи он вполне пригоден.
Третий недостаток заключается в том, что емкость этого типа уменьшается с ростом частоты (ток пульсаций), но эта проблема решается установкой на платы параллельно электролитическому конденсатору керамического конденсатора относительно небольшой емкости, обычно на 10000 меньше этой соседнего электролитического.
Подробнее см. здесь: Электролитические конденсаторы
Теперь поговорим о танталовых конденсаторах . Пример — К52-1 или смд А. В их основе пятиокись тантала. Суть в том, что при окислении тантала образуется плотная непроводящая оксидная пленка, толщину которой можно контролировать технологически.
Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
Производственная цепочка довольно сложная. Сначала из чистого прессованного порошка тантала создается анод, который спекается в глубоком вакууме при температуре от 1300 до 2000°С до получения пористой структуры.
Затем методом электрохимического окисления формируется диэлектрик в виде пленки пятиокиси тантала, толщину которой регулируют изменением напряжения при электрохимическом окислении, в результате получают толщину пленки от сотен до тысяч ангстрем , но пленка имеет такую структуру, которая обеспечивает высокое электрическое сопротивление.
Следующий этап – формирование электролита, представляющего собой полупроводниковый диоксид марганца. Пористый танталовый анод пропитывают солями марганца, затем нагревают до появления на поверхности двуокиси марганца; процесс повторяется несколько раз, пока не будет получено полное покрытие. Полученную поверхность покрывают слоем графита, затем наносят серебро – получается катод. Затем конструкция помещается в компаунд.
Танталовые конденсаторы по свойствам аналогичны алюминиевым электролитическим, но имеют особенности.
Их рабочее напряжение ограничено 100 вольтами, емкость не превышает 1000 мкФ, собственная индуктивность меньше, поэтому танталовые конденсаторы применяются и на высоких частотах, достигающих сотен килогерц.
Недостаток их в том, что они крайне чувствительны к превышению максимально допустимого напряжения, по этой причине танталовые конденсаторы чаще всего выходят из строя из-за пробоя. Линия на корпусе танталового конденсатора указывает на положительный электрод — анод. Свинцовые или танталовые конденсаторы SMD можно встретить на современных печатных платах многих электронных устройств.
Конденсаторы дисковые керамические однослойные , например, типов К10-7В, К10-19, КД-2, характеризуются относительно большой емкостью (от 1 пФ до 0,47 мкФ) при небольших размерах. Их рабочее напряжение колеблется от 16 до 50 вольт. Их особенности: малые токи утечки, малая индуктивность, что позволяет им работать на высоких частотах, а также малые габариты и высокая температурная стабильность емкости.
Такие конденсаторы успешно работают в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.
Тангенс угла потерь tanδ обычно не превышает 0,05, а максимальный ток утечки не превышает 3 мкА. Керамические конденсаторы устойчивы к внешним факторам, таким как вибрация частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.
Конденсаторы дисковые керамические широко применяются в сглаживающих фильтрах источников питания, при фильтрации помех, в цепях межкаскадной связи и практически во всех электронных устройствах.
Маркировка на корпусе конденсатора указывает его номинал. Три числа расшифровываются следующим образом. Если первые две цифры умножить на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости этого конденсатора в пф. Так, конденсатор с номером 101 имеет емкость 100 пФ, а конденсатор с номером 472 — 4,7 нФ.
Конденсаторы керамические многослойные , например, К10-17А или К10-17Б, в отличие от однослойных, имеют в своей структуре чередующиеся тонкие слои керамики и металла.
Поэтому их емкость больше, чем у однослойных, и легко может достигать нескольких микрофарад. Максимальное напряжение здесь также ограничено 50 вольтами. Конденсаторы этого типа способны, как и однослойные, исправно работать в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.
Высоковольтные керамические конденсаторы , способные работать при высоком напряжении от 50 до 15000 вольт. Их емкость лежит в пределах от 68 до 100 нФ, и такие конденсаторы могут работать в цепях постоянного, переменного или пульсирующего тока.
Встречаются в сетевых фильтрах в качестве конденсаторов X/Y, а также во вторичных цепях питания, где используются для устранения синфазных помех и шумопоглощения, если цепь высокочастотная. Иногда без использования этих конденсаторов выход устройства из строя может угрожать жизни людей.
Особым типом высоковольтного керамического конденсатора является высоковольтный импульсный конденсатор , используемый для мощных импульсных режимов.
Примером таких высоковольтных керамических конденсаторов являются отечественные К15У, КВИ и К15-4. Эти конденсаторы способны работать при напряжении до 30 000 вольт, а импульсы высокого напряжения могут следовать на высоких частотах, до 10 000 импульсов в секунду. Керамика обеспечивает надежные диэлектрические свойства, а особая форма конденсатора и расположение пластин предотвращает пробой снаружи.
Такие конденсаторы очень популярны как схемотехника в мощной радиоаппаратуре и очень востребованы, например, у теплостроителей (для конструирования катушек Тесла на разряднике или на лампах — SGTC, VTTC).
Конденсаторы полиэфирные (полиэтилентерефталатные, лавсановые) , например К73-17 или КЛ21, на основе металлизированной пленки, широко применяются в импульсных источниках питания и ЭПРА. Их корпус из эпоксидного компаунда придает конденсаторам влагостойкость, термостойкость и делает их устойчивыми к агрессивным средам и растворителям.
Полиэфирные конденсаторы выпускаются емкостью от 1 нФ до 15 мкФ и рассчитаны на напряжение от 50 до 1500 вольт.
Их отличает высокая температурная стабильность при большой емкости и малых размерах. Цена полиэфирных конденсаторов не высока, поэтому они очень популярны во многих электронных устройствах, в частности в балластах энергосберегающих ламп.
Маркировка конденсатора содержит в конце букву, обозначающую допуск отклонения емкости от номинальной, а также букву и цифру в начале маркировки, обозначающие допустимое максимальное напряжение, например 2А102Дж - конденсатор для максимального напряжения 100 вольт, емкость 1 нФ, допустимое отклонение емкости +-5%. Таблицы маркировки можно легко найти в Интернете.
Широкий диапазон емкостей и напряжений позволяет использовать полиэфирные конденсаторы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.
Конденсаторы полипропиленовые , например, К78-2, в отличие от полиэстера, имеют полипропиленовую пленку в качестве изолятора. Конденсаторы этого типа выпускаются емкостью от 100 пФ до 10 мкФ, а напряжение может достигать 3000 вольт.