Конденсаторы
1. Основные понятия
Конденсатор представляет собой радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. В качестве диэлектрика применяют бумагу, слюду, стеклоэмаль, керамику, воздух и др.
Конденсаторы применяют в схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсаций напряжений выпрямителей.
В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на контурные, разделительные, блокировочные, фильтровые и подстроечные. По характеру изменения емкости и в зависимости от конструкции они делятся на три группы: постоянной емкости, полупеременные (подстроечные) и переменной емкости. Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от конструкции, параметров и назначения в свою очередь, подразделяются на две группы: низкочастотные (бумажные, металлобумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пленочные и металлопленочные).
Рисунок 1 Обозначение конденсаторов на схемах электрических принципиальных: а) постоянной емкости; б) подстроечный; в) переменный; г) электролитический.
2. Основные характеристики конденсаторов
Конденсаторы независимо от группы и вида характеризуются параметрами: номинальным значением и допустимым отклонением емкости, рабочим напряжением и электрической прочностью, температурным коэффициентом емкости, допустимой реактивной мощностью и тангенсом угла потерь.
Номинальное значение емкости конденсатора зависит от геометрических размеров пластин и вида диэлектрика. При изменениях температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации изменяются диэлектрические свойства материала и, следовательно, емкость.
3 Маркировка конденсаторов
Сокращенные обозначения емкости конденсаторов читаются таким же образом, как и обозначения сопротивлений резисторов. При этом, буквенное обозначение процента отклонения номинального сопротивления или емкости, приведенное ниже, для этих элементов одинаковое.
Что бы не возникла путаница при расшифровке маркировок, следует учитывать, что в большинстве БРЭА процент отклонения резисторов и конденсаторов составляет ±5, ±10, реже ±20.
Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:
Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например
К группе низкочастотных конденсаторов постоянной емкости относятся бумажные, металлобумажные, электролитические, а также некоторые пленочные конденсаторы. Перечисленные виды конденсаторов обладают большой емкостью и используются в качестве блокировочных, разделительных и фильтрующих элементов в цепях постоянного, переменного и пульсирующего токов.
5. Высокочастотные конденсаторы постоянной емкости
К высокочастотным конденсаторам постоянной емкости относятся слюдяные, керамические, стеклокерамические и стеклянные. Их применяют в генераторах, усилителях радио- и промежуточной частот.
6. Подстроечные и переменные конденсаторы
Подстроенные конденсаторы (рисунок 2) применяются для точной подстройки емкостей колебательных контуров. Обычно эти конденсаторы включаются параллельно основным контурным конденсаторам большой емкости. Конструктивно они состоят из двух керамических элементов: неподвижного основания (статора) и подвижного диска (ротора).
Рисунок 2. Подстроечные конденсаторы
На ротор и статор методом вжигания нанесены тончайшие серебряные обкладки в виде секторов.
Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) применяются в радиоприемных устройствах для плавной настройки колебательных контуров в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.
7. Ремонт, проверка и взамозаменяемость конденсаторов
Для конденсаторов постоянной емкости характерны такие неисправности, как пробой диэлектрика, увеличение тока утечки из-за ухудшения изоляции, изменение номинального значения емкости и обрыв выводов. Определить неисправность конденсатора по внешнему виду очень трудно. Сопротивление исправных конденсаторов (за исключением электролитических) составляет десятки и сотни мегом. Измерить его у конденсаторов емкостью до 0,05 мкФ с помощью омметра практически невозможно.
Неисправность конденсаторов переменной емкости с воздушным диэлектриком заключается в замыкании между роторными и статорными пластинами. При работе радиоприемника такой дефект выражается в виде шорохов, треска или пропадания приема радиостанций в некоторых точках шкалы.
При параллельном соединении емкости конденсаторов складываются:
В обоих случаях рабочие напряжения конденсаторов должны быть не ниже максимального действующего напряжения в данной цепи.
Литература: С.С. Боровик, М.А. Бродский.
В начало |
В сочетании с катушками индуктивности они образуют резонансные контуры, широко используемые в БРЭА.
У некоторых электролитических конденсаторов допустимое отклонение составляет 50 % и более. Конденсаторы с небольшим допустимым отклонением емкости от номинального значения применяются в каскадах радиочастоты, где требуется повышенная точность настройки контуров, с большим допуском — в блокировочных и развязывающих цепях.
В зависимости от вида конденсатора ТКЕ может быть положительным или отрицательным. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный — уменьшению. Значения ТКЕ выражаются в миллионных долях изменения емкости, отнесенных к 1 °С. Для большинства типов конденсаторов они находятся в пределах от до 1/град. В зависимости от значения ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делят на группы. У слюдяных конденсаторов группа обозначается соответствующей буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветная отметка. Кроме того, для обозначения ТКЕ используются буквы, указывающие знак ТКЕ (М — минус, П — плюс, МП — близок к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ в миллионных долях. Для конденсаторов других типов ТКЕ не регламентируется. Низкочастотные керамические конденсаторы маркируются буквой Н.
Керамические конденсаторы с отрицательным ТКЕ являются термокомпенсирующими и применяются для компенсации изменения емкости конденсаторов колебательных контуров.
Редко встречается ±2 и очень редко все что ниже этого значения.
Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости
Обкладки и бумажные ленты свертывают в рулон и заключают в корпус из картона, керамики или металла. Выводы обкладок изготовляют из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки. Выводы присоединяются к фольговым обкладкам путем сварки. 
Они используются в цепях с пульсирующим током для отфильтровывания переменных напряжений.
Они обладают высокой стабильностью, малыми допустимыми отклонениями номинальной емкости (±2%), достаточной температуростойкостью, малыми габаритами и массой. Номинальная емкость высокочастотных конденсаторов бывает от единиц до сотен пикофарад, а предельная емкость некоторых из них может быть до 1 мкФ. Наиболее точные и стабильные конденсаторы используют как контурные, а остальные — как разделительные, фильтровые и термокомпенсирующие.
Диэлектриком между обкладками служит керамический материал ротора. Ротор жестко закреплен на оси. При вращении ротора изменяется взаимное положение обкладок статора и ротора, что приводит к изменению емкости конденсатора. Когда сектор или капля припоя на роторе расположены против вывода на статоре, то емкость будет максимальной, а при повороте на 180° относительно указанного положения — минимальной.
В противном случае это указывает на то, что ухудшилась изоляция диэлектрика. Конденсаторы с указанным дефектом необходимо заменить исправными. Следует отметить, что проверка исправности неэлектролитических конденсаторов небольшой емкости при помощи омметра не всегда бывает достаточной, так как при внутреннем обрыве выводов стрелка прибора будет оставаться на месте.
Если стрелка прибора перемещается до значения 50—100 кОм, это указывает на пониженное сопротивление изоляции. Отсутствие показаний прибора при зарядке-разрядке конденсатора свидетельствует о наличии обрыва. Проверку обрыва или уменьшения емкости можно также производить путем параллельного подключения в схему проверяемого конденсатора заведомо исправного конденсатора такой же емкости и с таким же рабочим напряжением. Если работоспособность радиоаппарата восстановится, то проверяемый конденсатор неисправен и его следует заменить.
Так, например, можно заменить бумажный конденсатор в УЗЧ слюдяным такого же номинала. В развязывающих фильтрах, блокирующих цепях можно производить замену другими конденсаторами емкостью в 2—3 раза большей, если позволяют габариты. При замене конденсаторов в колебательных контурах обязательно нужно учитывать не только значения номинальной емкости и допустимого отклонения, но и ТКЕ.
«Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры». Минск; «Вышэйшая школа», 1989г.1.1.4. Маркировка конденсаторов
Новая
маркировка конденсаторов
включает в себя четыре позиции.
Первая
позиция — буква или две буквы обозначают
группу или разновидность конденсаторов:
К — конденсатор постоянной емкости, КТ
— конденсатор подстроечный, КП —
конденсатор переменной емкости, КН —
конденсатор нелинейный (вариконд).
Вторая позиция — число или цифра,
обозначающая, кроме варикондов,
разновидность диэлектрика конденсатора.
для конденсаторов постоянной емкости
установлены следующие кодированные
обозначения: 10— конденсаторы керамические
на номинальное напряжение ниже 1600 В, 15
— конденсаторы керамические на
номинальное напряжение выше 1600 В, 20 —
конденсаторы кварцевые, 21 — конденсаторы
стеклянные, 22 — конденсаторы
стеклокерамические, 23 — конденсаторы
стеклоэмалевые, 31 — конденсаторы
слюдяные малой мощности, 32 — конденсаторы
слюдяные большой мощности, 40 конденсаторы
бумажные на номинальное напряжение
ниже 1600 В с фольговыми обкладками, 41 —
конденсаторы бумажные на номинальное
напряжение 1600 В и выше с фольговыми
обкладками, 42 — конденсаторы бумажные
с металлизированными обкладками, 50 —
конденсаторы электролитические фольговые
алюминиевые, 51 — конденсаторы
электролитические танталовые фольговые,
ниобиевые и др.
; 52 — конденсаторы
электролитические танталовые
объемно-пористые, 53 — конденсаторы
оксидно-полупроводниковые, 60 —
конденсаторы воздушные, 61 — конденсаторы
вакуумные, 70 — конденсаторы полистирольные
с фольговыми обкладками, 71 — конденсаторы
полистирольные с металлизированными
обкладками, 72 — конденсаторы фторопластовые,
73 — конденсаторы полиэтилентерефталатные
с металлизированными обкладками, 74 —
конденсаторы полиэтилентерефталатные
с фольговыми обкладками, 75 — конденсаторы
комбинированные, 76 — конденсаторы
лакопленочные, 77 — конденсаторы
поликарбонатные.
Для
переменных и подстроечных конденсаторов
цифра второй позиции маркировки означает:
1 — конденсаторы переменные или
подстроечные вакуумные, 2 — конденсаторы
переменные или подстроечные воздушные,
З — конденсаторы переменные или
подстроечные с газообразным диэлектриком,
4— конденсаторы переменные или
подстроечвые с твердым диалектриком.
Для
варикондов число (или цифра) второй
позиции маркировки обозначает или
минимальный коэффициент нелинейности
по напряжению постоянного тона, если
вариконды управляются напряжением
постоянного тока, или минимальный
коэффициент нелинейности по напряжению
переменного тока, если вариконд
управляется таким напряжением, или
коэффициент прямоугольности для
варикондов с прямоугольной петлей
гистерезиса.
Третья
позиция — буква, обозначающая назначение
конденсатора. для конденсаторов
постоянной емкости приняты следующие
обозначения этой позиции: П — конденсаторы
предназначены для работы в цепях
постоянного и переменного тока, Ч —
конденсаторы предназначены для работы
в цепях переменного тока, И — конденсаторы
предназначены для работы в импульсном
режиме. Отсутствие буквы в этой позиции
означает, что конденсатор предназначен
для работы в цепях постоянного или
пульсирующего напряжения.
У
переменных и подстроечных конденсаторов
третья пози ция отсутствует.
У
варикондов третья позиция в маркировке
означает: Ч — управляемые напряжением
переменного тока, П — управляемые
напряжением постоянного тока, ВТ —
вариконды с прямо угольной петлей
гистерезиса.
Четвертая
позиция — число (или цифра), обозначающие
порядковый номер разработки конденсатора
и, как следствие, его типоразмер.
В
старой маркировке конденсаторов
тип обозначается
буквами в соответствии с типом используемых
в них диэлектриков.
По этому признаку
различают конденсаторы бумажные,
металлобумажные, электролитические,
слюдяные, пленочные, керамические,
стеклокерамические и стеклоэмалевые.
У бумажных конденсаторов диэлектриком
является бумажная лента, у металлобумажных,
которые являются разновидностью бумажных
конденсаторов, обкладки представляют
собой тончайший слой металла, нанесенного
путем вакуумного распыления на
конденсаторную бумагу-диэлектрик. У
диэлектрических конденсаторов в качестве
диэлектрика используется тонкий (до
долей микрона) оксидный слой, образованный
на поверхности металла электрическим
путем, у слюдяных, керамических,
стеклокерамических и стеклоэмалевых
конденсаторов в качестве диэлектрика
используются соответственно слюда,
керамика, стеклокерамика и стеклоэмаль.
В
соответствии со старой маркировкой
конденсаторов приняты следующие
обозначения их типов для бумажных
конденсаторов: КВГ — бумажные
герметизированные, КБГИ — бумажные
герметизированные в цилиндрическом
корпусе из изоляционного материала,
КБГ-М1 и КБГ-М2 — бумажные герметизированные
в металлическом цилиндрическом корпусе,
КБГ-МП бумажные герметизированные в
металлическом прямоугольном плоском
корпусе, КБГ-МП — бумажные герметизированные
в металлическом прямоугольном корпусе,
БГМ (К40П) — бумажные герметизированные
малогабаритные, БГМ-1 (К40П-IБ) — конденсаторы
типа БГМ с одним изолированным выводом,
БГМ-2 (К40П-2Б) конденсаторы типа БГМ с
двумя изолированными выводами, БМ —
конденсаторы бумажные малогабаритные,
БМ-1 — конденсаторы типа БМ с вкладными
контактными узлами, БМ-2 — конденсаторы
типа БМ с паянными контактными узлами,
БМТ — конденсаторы бумажные малогабаритные
теплостойкие, БМГТ (К40П-1) — конденсаторы
бумажные малогабаритные опрессованные,
КБП — конденсаторы бумажные проходные
(предназначены для подавления
индустриальных помех), КПБ-Р — конденсаторы
типа КПБ с креплением на резьбе, КПБ-Ф
— конденсаторы типа КПБ с креплением
фланцем, КПБ-С конденсаторы типа КПБ с
креплением скобой, БП-П — конденсатор
бумажный плоский парафинированный.
Для
металлобумажных конденсаторов: МБГ —
конденсаторы металлобумажные
герметизированные, МБГП — конденсаторы
типа МБГ в прямоугольном корпусе, МБГЦ
— конденсаторы типа МБГ в цилиндрическом
корпусе, МБГО — конденсаторы металлобумажные
герметизированные однослойные, МБГО-1
— конденсаторы типа МБГО без крепящих
лапок, МБГО-2 — конденсаторы типа МБГО
с лапкам и для крепления, МБГТ —
конденсаторы металлобумажные
герметизированные термостойкие, МБГ-Н
— конденсаторы из металлизированной
бумаги низковольтные, МБГЧ — конденсаторы
металлобумажные герметизированные
частотные, МБМ — конденсаторы
металлобумажные малогабаритные, МБМЦ
— конденсаторы металлобумажные
малогабаритные цилиндрические.
Для
электролитических конденсаторов: КЭ —
конденсаторы электролитические с
алюминиевым анодом, КЭ-1а — конденсаторы
типа КЭ без крепежной планки, КЭ-1б —
конденсаторы типа КЭ с планкой для
крепления, КЭ-2 — конденсаторы типа КЭ,
которые крепятся гайкой, КЭ-3 — конденсаторы
типа КЭ, которые имеют два проволочных,
один или два лепестковых вывода, ЭГЦ —
конденсаторы электролитические
герметизированные цилиндрические, ЭМ
— конденсаторы электролитические
малогабаритные, ЭФ — конденсаторы
электролитические фотоосветительные,
ЭМИ — конденсаторы электролитические
миниатюрные, ЭК — конденсаторы
электролитические кольцевые, ЭТО —
конденсаторы электролитические
танталовые и объемно-пористые, ОП —
конденсаторы электролитические
окисно-полупроводниковые, ЭТ и ЭТН —
конденсаторы электролитические
танталовые.
Перечисленные
обозначения электролитических
конденсаторов могут дополняться одной
или двумя буквами, которые обозначают:
Н — неморозоустойчивые (от —10 до +60°С),
М — морозоустойчивые (от —40 до +600 С), ПМ
— повышенной морозоустойчивости (от
—50 до +60° С), ОМ — особо морозоустойчивые
(от —60 до + 60С).
Для
слюдяных конденсаторов: КСО — конденсаторы
слюдяные опрессованные, КСОТ —
конденсаторы типа КСО тепло и влагостойкие,
СГО — конденсаторы слюдяные
герметизированные образцовые, КВ —
конденсаторы слюдяные высокочастотные,
КС Г — конденсаторы слюдяные
герметизированные, СГМ. — конденсатор
слюдяные герметизированные малогабаритные.
Для
пленочных и металлопленочных конденсаторов:
МПГ— конденсаторы металлопленочные
полистирольные герметизированные, МПГЦ
— конденсаторы типа МПГ в цилиндрическом
металлическом корпусе, МПГП — конденсаторы
типа МПГ в прямоугольном корпусе, МПО
и МПГО — конденсаторы металлопленочные
однослойные и однослойные герметизированные,
ПМ — конденсаторы полистирольные
малогабаритные, ПМ-1 — конденсаторы
типа ПМ открытые, ПО — конденсаторы
пленочные открытые, ПСО — конденсаторы
пленочные стирофлексные открытые, ПОВ
— конденсаторы пленочные открытые
высоковольтные, ФТ — конденсаторы
фторопластовые термостойкие.
Для
конденсаторов керамических,
стеклокерамических и стеклоэмалевых:
КТ, КД (КТК, КДК) — конденсаторы керамические
трубчатые и дисковые, КДМ — конденсаторы
дисковые малогабаритные, КТМ —
конденсаторы трубчатые малогабаритные,
КТНБ — конденсаторы керамические
трубчатые негерметизированные блочные,
КТП — конденсаторы трубчатые проходные,
КДУ — конденсаторы керамические дисковые
ультракоротковолновые; КТП, КО и КДО —
конденсаторы керамические трубчатые
проходные, и дисковые опорные, КП —
конденсаторы керамические пластинчатые,
КПС — конденсаторы пластинчатые
сегнетоэлектрические, КПМ — конденсаторы
пластинчатые малогабаритные, КЛС —
конденсаторы керамические литые
секционные, КМ — конденсаторы керамические
монолитные, КГК — конденсаторы
герметизированные керамические, КОБ —
конденсаторы керамические опрессованные,
ВК-2 — вариконды (керамические конденсаторы
с сегнетодиэлектрическим диэлектриком,
проницаемость которого изменяется в
зависимости от напряженности электрического
поля), КС — конденсаторы стеклоэмалевые,
СКМ — конденсаторы стеклокерамические
многослойные, ДС — конденсаторы дисковые
стеклоэмалевые.
Для
конденсаторов подстроечных
стеклокерамических: КПК — конденсаторы
подстроечные керамическае, КПК-М —
конденсаторы подстроечные керамические
малогабаритные, КПК-М-Н — конденсаторы
типа КПК-М для навесного монтажа, КПК-М-П
— конденсаторы типа КПК-М для печатного
монтажа, КПКТ — конденсаторы керамические
подстроечные трубчатые.
Выбор конденсатора – типы конденсаторов
- TI Training home
- Выбор компонентов импульсного источника питания
- Выбор конденсатора
- Выбор конденсатора — типы конденсаторов
Выбор компонентов импульсного источника питания
МЕНЮ
Выбор конденсатора (5)
Выбор катушки индуктивности (2)
Электронная почта
Привет.
Меня зовут Марк Дэвис Марш, и я собираюсь рассказать о выборе конденсаторов. В частности, мы будем говорить о различных типах конденсаторов, которые вы можете использовать в импульсном источнике питания. И это для переключения компонентов питания.
Если вы посмотрите на эту диаграмму, это будет просто краткий обзор того, какой тип напряжения и какой диапазон емкости вы бы использовали для различных типов конденсаторов. Итак, если вы посмотрите на нижнюю ось, это напряжение — от двух вольт до нескольких сотен вольт, а ось Y — это емкость от нескольких пикофарад до, возможно, миллифарада или двух. И то, что вы можете видеть на этой диаграмме, это то, что вы можете видеть, что нижний вид левого угла, это то, где вся керамика полезна.
Таким образом, вы можете либо получить высоковольтные диэлектрики класса 1 с низкой емкостью, такие как COG, или, если вам нужна большая емкость, вы можете перейти на керамические конденсаторы X5R/X7R. Это класс 2, и они дадут вам большую емкость и более низкий диапазон напряжения.
Если вам нужно иметь большую емкость при более высоких напряжениях, это, как правило, даст вам электролитический конденсатор. Обычно это все, что сделано в диапазоне высокого напряжения и большой емкости. Но если вам нужна большая емкость и нужен только диапазон напряжения от 5 до 16 вольт, вы можете использовать полимерный конденсатор.
Итак, давайте кратко рассмотрим алюминиевые электролиты. Как правило, это наименее дорогие конденсаторы с учетом емкости, которую они вам дают. Это делается в основном из фольги, затем вы заворачиваете эту фольгу, кладете ее в банку, и затем у вас есть жидкий электролит, и это дает вам конденсатор. Из-за этого метода создания конденсатора вы в конечном итоге получите большое предполагаемое серьезное сопротивление. Таким образом, у вас будет большое сопротивление с этим конденсатором, и, как правило, он имеет большую индуктивность, потому что он имеет длинные провода, чтобы выбраться из него. Так что у него будет высокое ESR, высокая индуктивность. Это не делает его очень полезным для высоких частот.
Еще одна проблема с алюминиевым электролитом — это сам жидкий электролит. При высоких температурах он практически исчезнет, и вы останетесь без электролита, а конденсатор может выйти из строя. Так что, как правило, для упаковки у вас есть версии для поверхностного монтажа и осевые версии с выводами. Как правило, он поставляется в большой круглой банке. И вы можете видеть, что маркировка минусовой клеммы имеет черную полосу. И если вы удалили версии, то короткий терминал будет вашим отрицательным терминалом.
Итак, преимущества алюминиевых электролитов— конечно же низкая стоимость. Это серьезное преимущество. Долгая история — поэтому они производятся по всему миру и имеют очень стабильные цепочки поставок. И они имеют большую емкость для доступного пространства. И действительно, это единственный выбор для очень высоких напряжений.
Недостатки, как мы уже говорили, большие паразиты. У них высокий ESR, высокий ESL, поэтому большое сопротивление, большая индуктивность. Кроме того, высыхание электролита может быть проблемой при высоких температурах.
А при низких температурах электролит фактически начнет замерзать, и вы получите еще более высокое ESR, чем при нормальных температурах. Таким образом, при температурах от 0 до минус 40 градусов сопротивление можно увеличить в 10 раз.
Другое дело, что длительное хранение может привести к образованию оксидных барьерных слоев. Это также может вызвать дополнительный нагрев, что приведет к более быстрому высыханию электролита и может привести к сбоям. Так что в основном вы не хотите использовать старые алюминиевые конденсаторы в своем продукте. Если они у вас лежат на полке, они там давно, просто купите новые.
Керамика — так что это один из самых полезных конденсаторов для развязки. В основном они будут использоваться во всем вашем проекте для высокочастотной развязки. Он в основном состоит из чередующихся слоев электродов из керамического материала. И тип керамического материала будет определять его свойства.
Таким образом, есть диэлектрики класса 1 и класса 2, причем класс 1 обладает наиболее благоприятными свойствами, а класс 2 имеет некоторые побочные эффекты.
И эти побочные эффекты включают эффект смещения напряжения, температурный эффект, эффекты старения. Так что вы увидите это в диэлектриках класса 2.
Итак, давайте посмотрим на класс 1 и диэлектрики класса. Теперь существует миллион различных кодов заказа для диэлектриков класса 1 и класса 2. И у нас есть диаграмма, которая показывает, что означают различные коды заказа.
Итак, если вы посмотрите на конденсатор COG, вы можете заблокировать его в коде заказа, что означает ноль частей на миллион на градус C с точки зрения температурного воздействия. Это имеет множитель 0, а затем имеет начальный допуск плюс-минус 30% в определенном диапазоне температур. Таким образом, вы можете использовать это для декодирования конденсаторов.
Электрика класса 1 в основном ваши лучшие исполнители. Однако их емкость ограничена несколькими нанофародами. Поэтому, если вам нужна большая емкость, вам нужно перейти на конденсатор класса 2, такой как X5R или X7R, и это может дать вам емкость до 100–150 микрофарад.
Но у них есть побочные эффекты, о которых мы говорили. Диэлектрики класса 2 в основном имеют больше температурных эффектов, а также имеют снижение номинального напряжения. Снижение номинального напряжения произойдет, если вы используете конденсатор вблизи его максимального номинального напряжения. На самом деле у вас будет значительно меньшая емкость, чем в противном случае. Итак, у вас был конденсатор на 16 вольт, и вы используете его на 12 вольт. У вас может быть только 60% выходной емкости, которую вы ожидали.
Таким образом, преимущества керамических конденсаторов — керамические конденсаторы имеют низкую стоимость. Они достаточно маленькие, простые в изготовлении. Это снижает стоимость, так что это хорошо. Есть много производителей на выбор. А для небольших корпусов они довольно прочные и надежные. Это действительно лучший выбор для любого высокочастотного обхода. Если вам нужно обойти высокочастотный шум, керамические конденсаторы, особенно тип 1, — ваш лучший выбор.
Они не поляризованы, так что вы не перевернете их или не взорвете случайно.
И они имеют очень низкое последовательное сопротивление и индуктивность. Недостатки для класса 1, вы очень ограничены для них емкостью, которую вы можете иметь. Класс 2, хотя он достигает 150 микрофарад, этого может быть недостаточно для вашего решения. А также, чтобы получить такое большое количество керамических емкостей, вам понадобится гораздо больший размер корпуса.
Большие размеры корпуса склонны к растрескиванию от вибрации, а также подвержены пьезоэлектрическому эффекту. Другими словами, быстрые изменения напряжения на них вызовут изменение размера их тела. И если этот сдвиг происходит на слышимой частоте, вы на самом деле услышите, как они издают очень четкий тон, или они начнут петь, как говорят люди.
Еще одна проблема с керамикой заключается в том, что у них, как правило, нет спецификаций, которые охватывают большинство основных данных, которые вам нужны, таких как их сопротивление, их индуктивность или их собственная резонансная частота. К счастью, некоторые другие производители начали размещать эту информацию либо в Интернете, либо в своих калькуляторах SPICE.
И еще одна проблема с керамикой заключается в том, что на самом керамическом конденсаторе нет кода, очень сложно визуально осмотреть и увидеть, какой конденсатор вы поместили. Так что иногда это очень затрудняет отладку вашего дизайна.
Итак, давайте посмотрим на танталовые конденсаторы. Танталовые конденсаторы — более старая технология. В основном он разработан, когда танталовый анод прижимается к проволоке, а затем вокруг него выращивается оксид марганца. И это затем инкапсулируется в прокси.
Так что же делает этот метод? Это на самом деле дает вам довольно большую емкость для такого объема. Таким образом, танталовый конденсатор имеет очень большую емкость для своего размера, и это может быть полезно во многих различных приложениях. Но частота отказов, как правило, очень высока, когда вы превышаете 50% номинального напряжения для этого типа конденсатора. И вы не хотите, чтобы этот тип конденсатора вышел из строя по причинам напряжения или тока, потому что они имеют тенденцию выходить из строя в огненном шаре.
Давайте посмотрим на упаковку танталового конденсатора. Это, как правило, довольно стандартно. Вы либо придете в таком золотом футляре, либо вы придете в одном из этих оранжевых шаров из тантала с двумя торчащими проводами. Просто чтобы немного сбить с толку, в отличие от алюминиевого электролита, где сплошная линия обозначает отрицательную клемму, на тантале сплошная линия обозначает положительную клемму. Таким образом, вы не хотите, чтобы перевернуть их назад.
Итак, преимущества танталовых конденсаторов — большая емкость в маленьком корпусе. Вы можете получить до нескольких милфарад. Для своего размера они имеют довольно низкое последовательное сопротивление. Но по сравнению с керамическими или полимерными колпачками их стойкость все же достаточно высока. И они имеют более низкую эффективную индуктивность.
Недостатки. Снижение номинальных характеристик на 50% для поддержания низкого уровня отказов деталей на миллион является существенным недостатком для тантала. По сути, это означает, что купленный вами тантал с номинальным напряжением 50 вольт теперь подходит для напряжения около 25 вольт.
И это ограничит диапазон напряжения, в котором они полезны.
Также они имеют достаточно высокую стоимость. Исторически сложилось так, что у тантала был дефицит предложения, и это действительно поддерживает его стоимость. Другим существенным недостатком является то, что они имеют очень ограниченный пусковой импульсный ток. Таким образом, вы действительно не хотите когда-либо использовать их на входе источника питания с возможностью горячей замены. Большой пусковой ток при быстрой зарядке конденсатора может превышать среднеквадратичное значение тока конденсатора. Когда это превышено, конденсатор может довольно эффектно выйти из строя.
Если мы посмотрим на этот слайд в правом нижнем углу, вы увидите, что осталось от тантала после того огненного шара. Вы увидите большой кратер в конденсаторе, где он горел. Так что очень хочется соблюдать полярность напряжения на этих частях. Не превышайте номинальное напряжение. Определенно хотите снизить их номинал, и вы не хотите превышать номинальный бросок пускового тока.
Итак, полимер… полимер — это, по сути, новая версия танталового конденсатора. И что они сделали? Они заменили оксид марганца мономером, в основном разновидностью пластика. И его можно вылечить при комнатной температуре.
Итак, что это делает? Он на самом деле имеет несколько приятных эффектов. Один из них, пожалуй, самый важный, это то, что конденсаторы этого типа больше не выходят из строя так эффектно. Так что вы не получите огненный шар, который вы сделали с танталом.
Еще одним приятным эффектом является гораздо более низкое ESR, чем при использовании оксида марганца. И это дает вам конденсатор с очень высокой емкостью, который не воспламеняется, а также имеет очень низкое ESR. Так что его можно использовать в гораздо большем количестве приложений, чем танталовый конденсатор.
Итак, что касается стиля упаковки, полимеры и другие органические конденсаторы бывают нескольких разных стилей. По сути, вы увидите, что они приходят в черном футляре. И снова, на этот раз, у них будет белая или серая линия, обозначающая положительный вывод.
Или некоторые органические вещества, такие как OSCON, могут поставляться в металлической банке, похожей на алюминиевый электролит. И теперь в этом стиле отрицательная клемма снова обозначена линией, просто чтобы не загромождать ее и не ставить колпачки задом наперед.
Преимущества полимера — теперь у них есть существенные преимущества. У них низкое ESR, может быть, не такое низкое, как у керамики, но все же достаточно низкое, особенно для такой величины емкости, которую они имеют. Имеют низкую индуктивность. В зависимости от метода построения, но в целом они имеют очень хорошие характеристики на высоких частотах.
Как правило, это более новая технология, которая очень хорошо работает для импульсных источников питания. Они могут быть низкопрофильными. И низкий профиль, высокая емкость, безусловно, является преимуществом. У них нет коэффициента напряжения, как у вашей керамики класса 2, поэтому величина емкости, которую вы купили, — это то, что вы получите, и это может быть значительным преимуществом.
Недостатки полимеров — главный недостаток — высокая стоимость. Как и тантал, может быть, даже немного больше, чем тантал с точки зрения стоимости. Так что это определенно недостаток, на который вам нужно обратить внимание в стоимости вашего списка материалов. Они также очень нетерпимы к скачкам напряжения и обычно имеют более низкие диапазоны напряжения. Поэтому, поскольку у вас более низкий диапазон напряжения, вам обязательно нужно убедиться, что вы не превысите его и не повредите деталь.
Так что, что касается отказа полимера, они действительно гораздо менее склонны к катастрофическому отказу, чем тантал. Но они все еще могут выдыхаться, и они все еще могут курить. Но вы не получите того большого шара пламени, который вы получили бы от тантала. А с органикой, типа ОСКОНа, при выходе из строя будут сильно дымить. Вы действительно не хотите вдыхать этот дым. Это нехорошо для вас.
Итак, давайте взглянем на несколько быстрых сравнительных таблиц, и вам будет удобнее их просмотреть на досуге.
И я просто пройдусь по ним очень быстро. На этой диаграмме в основном указаны параметры вашего конденсатора слева, а затем различные химические вещества вверху.
Так, например, слева у вас есть сопротивление, индуктивность, свойства самовосстановления и различные свойства конденсаторов. Вверху у вас есть электролитический алюминий, тантал, керамика. И там, где эти двое встречаются в сетке, вы в основном получаете нумерацию или систему ранжирования, где один — лучший, а пять — худший.
Если он отображается зеленым цветом, то этот тип конденсатора подходит для этого типа параметров. Если он отображается красным цветом, то этот конденсатор не очень хорош с этими параметрами. Итак, вы видите, керамика, довольно много зелени. На самом деле это очень хороший, универсальный тип конденсатора. И этот график имеет почти такую же настройку.
У вас есть параметры слева и различные химические вещества вверху. Но этот, вместо того, чтобы просто дать рейтинг того, подходит ли параметр в целом для этой химии или нет, на самом деле содержит подробную информацию о количестве ESR, которое он обычно может иметь, или о фактическом диапазоне температур, для которого подходит конденсатор.
. Итак, немного больше подробностей для вас, чтобы вы могли ознакомиться и как-то почувствовать способности различных химических конденсаторов и то, для чего они полезны.
Так что спасибо за ваше время. Это была моя презентация о различных типах конденсаторов для импульсных источников питания. И хорошего дня.
Предыдущий
Далее
Описание
1 марта 2015 г.
В этой презентации обсуждаются различные типы конденсаторов.
Скачать слайды вебинара
Дополнительная информация
Что такое пленочный конденсатор и различные типы пленочных конденсаторов с их применением
Конденсаторы являются одним из обязательных пассивных электрических компонентов, присутствующих в самых разных цепях. Если вы увлечены электронными схемами, занимаетесь самоделкой, вам необходимо понимать типы конденсаторов, чтобы правильно использовать их в соответствующих схемах. Здесь, в этой статье, мы поможем вам расшифровать и понять использование одного из наиболее распространенных типов конденсаторов, называемых 9.
0045 пленочные конденсаторы . Мы уже обсудили основы конденсаторов, их типы и где их использовать. Обратите внимание, что пленочные конденсаторы известны под многими названиями, некоторые из них — полиэфирные конденсаторы и майларовые конденсаторы , в этой статье рассматриваются все они в целом.
Как правило, конденсаторы можно разделить на две широкие категории: поляризованные и неполяризованные . Пленочный конденсатор представляет собой тип неполяризованного конденсатора и довольно популярен благодаря своей универсальности и низкой стоимости. Читайте дальше, чтобы узнать больше о пленочных конденсаторах: что такое пленочные конденсаторы, как они производятся и что делает их такими популярными среди себе подобных. Давайте начнем с краткого введения в это маленькое пассивное устройство.
Что такое пленочный конденсатор?
Пленочный конденсатор представляет собой неполяризованный конденсатор , а его диэлектрик изготовлен из тонкой пластиковой пленки .
Эти пластиковые пленки иногда металлизированы и доступны на рынке под названием «металлизированный конденсатор». Эти конденсаторы иногда также называют металлизированными конденсаторами или пластиковыми конденсаторами . Тонкопленочные конденсаторы — это не что иное, как биполярные конденсаторы с пластиковыми пленками в качестве диэлектрика. Эти пленки либо металлизируют, либо просто укладывают слоями, формируя рулон или конфету прямоугольной формы. Широко используемые диэлектрики: полипропилен (ПП)/полиэтилентерефталат (ПЭТФ)/политетрафторэтилен (ПТФЭ)/полифениленсульфид (ППС) 9.0013
Основным преимуществом использования пленочного конденсатора является то, что он имеет очень низкий коэффициент искажения и исключительные частотные характеристики. Широкий ассортимент пластиковой пленки, используемой для изготовления различных пленочных конденсаторов, делает их универсальными. Кроме того, эти конденсаторы не изнашиваются быстро и подходят для высоковольтных и высокочастотных приложений , таких как цепи связи/развязки, АЦП, аудиосхемы и многие другие.
Мы также ранее обсуждали обходные и развязывающие конденсаторы, которые являются обычными приложениями для конденсаторов.
Понимание пленочного конденсатора, полиэфирного конденсатора, майларового конденсатора и полипропиленового конденсатора
Прежде чем мы продолжим читать нашу статью, нам необходимо понять значение популярных терминов пленочный конденсатор, полиэфирный конденсатор, майларовый конденсатор и полипропиленовый конденсатор. . Существует много типов пленочных конденсаторов, основанных на типе пластикового диэлектрического материала, используемого в конденсаторе, из которых полиэфирных конденсаторов и Полипропиленовые конденсаторы являются наиболее часто используемыми.
Полиэфирный конденсатор, также известный как Полиэфирные пленочные конденсаторы , имеют диэлектрический материал, изготовленный из полимера, называемого полиэтилентерефталат (ПЭТ) .
По этой причине этот конденсатор иногда называют PET Film Capacitor . Есть много производителей полиэфирных конденсаторов, среди которых Hostaphan является ведущим. Обращаясь к наименованию поставщика, полиэфирный конденсатор также иногда называют 9.0045 Майларовый конденсатор . Типичный майларовый конденсатор показан ниже.
Полипропиленовый конденсатор — это другой тип пленочного конденсатора, в котором диэлектрический материал изготовлен из полипропилена (PP), отсюда и название полипропиленовый пленочный конденсатор или PP Film Capacitor . Ниже показан типичный полипропиленовый конденсатор.0046 используются в качестве диэлектрика, их свойства немного меняются, но общая функциональность и применение практически остаются прежними. Мы вернемся к деталям позже, но прежде давайте углубимся в историю.
Краткая история пленочных конденсаторов
До появления пленочных конденсаторов в цепях развязки использовались бумажные конденсаторы.
Бумажные конденсаторы использовали пропитанную бумагу, которая была помещена с металлическими полосами и свернута в цилиндрические формы. Однако, поскольку в этих конденсаторах в качестве диэлектрика использовалась бумага, они не только были подвержены дефектам окружающей среды, но и были довольно громоздкими. Поэтому ученые начали поиск решения, которое минимизировало бы эти проблемы.
Это было время, когда пластмассовая промышленность процветала, и ученые обнаружили, что использование определенных пластиковых пленок в качестве диэлектрика обеспечивало долговременную стабильность его электрических параметров. Это также помогло уменьшить размер, так как многослойная бумага была заменена всего несколькими листами пластика. По мере развития технологий размер этих конденсаторов был уменьшен за счет использования более тонкого пластика с высокой надежностью.
Типы пленочных конденсаторов и их применение
Вскоре после того, как был представлен первый пленочный конденсатор, пластмассовая промышленность начала разрабатывать более тонкие и прочные изделия.
Различные типы конденсаторов из пластиковой пленки использовались на протяжении многих лет в качестве диэлектрика для различных применений в цепях. Есть некоторые пленочные конденсаторы, в которых пластиковая пленка просто помещается между алюминиевой фольгой, а есть другие, где пластиковая пленка металлизируется в процессе, при котором металл наносится на саму пленку. В общем, пленочные конденсаторы можно разделить на две группы.Типы 0045 основаны на конструкции . Обратите внимание, что классификация основана только на конструкции.
Пленочные/фольговые конденсаторы
Как следует из названия, пленочные/фольговые конденсаторы используют пластиковые пленки в качестве диэлектрика и помещаются внутрь двух слоев электродов, изготовленных из алюминиевой фольги . Эти чередующиеся слои имеют такую структуру, что металлические слои не контактируют друг с другом. Эти конденсаторы могут быть как индуктивными, так и неиндуктивными.
Индуктивно-пленочный конденсатор из фольги намотан таким образом, что алюминиевая фольга расположена в центре двух пленок. Алюминиевые фольги соединены друг с другом не напрямую, а через подводящий провод, удерживающий всю обмотку. На рис. 1 показано его графическое изображение.
Алюминиевая фольга в неиндуктивном конденсаторе из фольги расположена таким образом, что каждая фольга в определенной степени выходит из пленок, как показано на рис. 2.
Характеристики пленочного конденсатора
- Высокое сопротивление изоляции
- Хорошая стабильность емкости
- Высокая эффективность даже при высокой частоте
- Используемый диэлектрик: полипропилен (ПП)/ полиэтилентерефталат (ПЭТ)/политетрафторэтилен (ПТФЭ)
Применение пленочного конденсатора
Применение пленочного/фольгового конденсатора зависит от типа используемого диэлектрика.
- Пленочные/фольговые конденсаторы из ПЭТ подходят для соединения, развязки и шунтирования.
- Пленочные/фольговые конденсаторы из полипропилена (ПП) являются хорошим вариантом для использования в цепях, требующих высокой частоты переключения, таких как резонансные и генераторные цепи, источники питания и т. д.
Металлопленочные конденсаторы
Основное различие между пленочно-фольговым конденсатором и металлизированным конденсатором заключается в том, что в последнем вместо слоистых металлических электродов вплавлены в пластиковый диэлектрик с обеих сторон. Несмотря на то, что это увеличивает стоимость, а также добавляет дополнительный этап в производственный процесс, он имеет более высокую стабильность и меньшие размеры, чем конденсатор с пленочной фольгой. Толщина пластиковой пленки может составлять всего 0,6 мкм, чтобы получить желаемое значение емкости.
Характеристики металлизированного пленочного конденсатора:
- Свойство самовосстановления: это свойство позволяет конденсатору восстанавливаться, а не замыкаться накоротко, в случае контакта электродов друг с другом.
Это, в свою очередь, повышает надежность работы конденсатора 9.0004 - Компактный размер и форма
- Используемый диэлектрик: полипропилен (PP)/полиэтилентерефталат (PET)/политетрафторэтилен (PTFE)/ полифениленсульфид (PPS)
Это, в свою очередь, повышает надежность работы конденсатора 9.0004
Применение металлизированных пленочных конденсаторов:
Металлопленочные конденсаторы широко используются в силовых электронных схемах, включая цепи постоянного тока, импульсные цепи, переключающие цепи и т. д. Металлопленочные конденсаторы малой мощности находят свое применение в развязке и фильтрация приложений.
Особенности и применение пленочных конденсаторов
Помимо обычного использования конденсаторов для накопления электрических зарядов, пленочные конденсаторы также выполняют другие функции. Биполярная природа и исключительные частотные характеристики делают их популярными в высокочастотных схемах . В общем, типичное значение емкости для этих конденсаторов находится в диапазоне от 1 нФ до 30 мкФ .
Эти маленькие пассивные компоненты могут иметь номинальное напряжение от 50 В до 2 кВ, поэтому его можно использовать в самых разных приложениях.
Одним из интересных фактов является то, что в этих пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика используются различные типы пластиковой пленки. Каждый тип пленки обеспечивает различные температурные и частотные характеристики конденсатора в целом. Следовательно, при правильном выборе диэлектрика можно выбрать оптимальное решение для своих нужд в своих цепях. Например, если вы ищете пленочный конденсатор для включения в цепь, предназначенную для мощных/высокочастотных приложений, например, в индукционных нагревателях, 9Пленка 0045 PP capacito r будет лучшим выбором.
На приведенном ниже рисунке показано сравнение частотных и температурных характеристик 4 различных диэлектриков из пластиковой пленки, а именно PP, PPS, PEN и PET. Единственная разница между этими конденсаторами заключается в диэлектрическом материале, и вы можете заметить, что изменение температуры и частоты совершенно очевидно.
Пленочные конденсаторы известны главным образом своим низким коэффициентом рассеяния, стабильной емкостью и высоким сопротивлением изоляции среди прочих нравятся отрицательные температурные характеристики и высокая надежность. Поэтому они являются популярным выбором для широкого спектра применений. От простых схем выборки/хранения для АЦП, колебательных схем, таймеров до поиска места в блоках связи/развязки высокопроизводительных силовых электронных схем , эти пленочные конденсаторы обеспечивают оптимальную производительность.
За последние несколько десятилетий эти конденсаторы заменили керамические и электролитические конденсаторы во многих цепях автомобильных и промышленных устройств. Давайте сравним пленочный конденсатор с другими популярными конденсаторами и узнаем, что делает их лучшим выбором для определенных приложений.
Чем пленочный конденсатор отличается от электролитического конденсатора и керамического конденсатора?
Первое различие, которое совершенно очевидно между этими тремя конденсаторами, это тип используемого диэлектрика и их конструкция.
В то время как в пленочных конденсаторах используются тонкие листы пластиковой пленки, в керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используются листы из керамического материала. Оба они биполярны по своей природе. С другой стороны, электролитические конденсаторы имеют оксиды, действующие как диэлектрики, и имеют полярную природу.
Различия в их производстве и диэлектриках оказывают огромное влияние на их характеристики. Как уже говорилось, конденсаторы из пластиковой пленки/металлизированной пленки доступны в широком диапазоне значений емкости . Керамические конденсаторы, с другой стороны, идеально подходят только для цепей с низкими требованиями к емкости. Для конкретных приложений, таких как обработка аналоговых сигналов и аудиосхемы, пленочные конденсаторы предпочтительнее керамических из-за с низким коэффициентом искажения , который они предлагают. Кроме того, при высоких емкостях керамические конденсаторы, как правило, имеют высокие нелинейности, которые влияют на характеристики цепей.
Для таких применений, как цепи связи/развязки, предпочтительны конденсаторы с высокой емкостью и низкой стоимостью. Таким образом, как электролитические, так и пленочные конденсаторы являются хорошим выбором. Еще одним важным фактором, который учитывается при проектировании таких схем, является значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) и ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) конденсатора. Как уже говорилось, пленочные конденсаторы имеют лучше значение ESR и ESL и очень меньший коэффициент искажения по сравнению с электролитическими конденсаторами, поэтому они предпочтительнее алюминиевых электролитических конденсаторов.
Кроме того, если мы сравним время старения между этими тремя конденсаторами, пленочные конденсаторы, как правило, дольше всего сопротивляются стадии износа. Это делает их лучшим выбором для высоковольтных и высокочастотных приложений.
Конструкция пленочного конденсатора
Стандартный метод изготовления этих конденсаторов начинается со снятия тонкого слоя пластиковой пленки.
Толщина этой пленки определяет значение емкости. Поскольку значение емкости увеличивается с уменьшением расстояния между электродами, поэтому меньшая толщина пленки указывает на более высокое значение емкости . В общем, типичное значение емкости для этих конденсаторов находится в диапазоне от 1 нФ до 30 мкФ .
После того, как пленка извлечена в соответствии с желаемым значением емкости и напряжением пробоя, она металлизируется алюминием или цинком и скатывается в «основной рулон». В случае пленочного/фольгового конденсатора пленки просто чередуются между листами алюминиевой фольги, образуя рулон. На рисунке ниже показана блок-схема различных этапов изготовления металлизированного пленочного конденсатора .
Этот рулон затем обрабатывается с помощью различных процессов, таких как резка, намотка и сплющивание, в соответствии с размером конденсатора и желаемыми электрическими характеристиками. Как только конденсатор приобретает желаемую форму и размер, выступающие электроды подвергаются процессу металлизации, называемому «Schoopage».