Конденсаторы типы: в чему измеряется и как расчитывается

Как выбрать конденсатор?

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов (температурные характеристики, тип корпуса и так далее), которые делают тот или иной тип конденсаторов (электролитический, керамический и пр.) наиболее предпочтительным для вашего проекта.

В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника.

Например, результат поиска для DIP конденсаторов  c рабочим напряжением 450 В серии HP3 производства компании Hitachi с емкостью 56…680 мкФ приведен на Рис.1.

Рис. 1. Результат поискового запроса для  имеющихся на складе конденсаторов серии HP3 с рабочим напряжением 450 В от Hitachi  с емкостью в диапазоне  56…560 мкФ

Конденсаторы (Рис. 2) представляют собой двухвыводные компоненты, используемые для фильтрации, хранения энергии, подавления импульсов напряжения и других задач. В самом простом случае они состоят из двух параллельных пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком.

Рис. 2. Конденсаторы различных типов

Конденсаторы хранят электрический заряд. Единицей емкости является Фарад (Ф). Это название было дано в честь Майкла Фарадея, который в свое время стал пионером в области практического использования конденсаторов.

Конденсаторы могут быть полярными и неполярными. К полярным относятся почти все электролитические и танталовые конденсаторы. Они должны подключаться с учетом полярности напряжения. Если перепутать выводы «-» и «+», то это приведет к короткому замыканию. К неполярным относятся керамические, слюдяные и пленочные конденсаторы. Они могут работать при любой полярности приложенного напряжения, что делает их подходящими для применения в цепях переменного тока.

Несмотря на широкое распространение конденсаторов, выбор конкретной модели бывает достаточно сложным. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются в вашем проекте, но у конденсаторов есть и множество других характеристик, таких как полярность, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсаторов пригодным для конкретного приложения. Ниже перечислены наиболее популярные типы конденсаторов с кратким описанием их достоинств и особенностей.

Типы конденсаторов

Существует несколько типов конденсаторов, которые отличаются электрическими характеристиками и стоимостью. Ниже приведено описание наиболее популярных типов конденсаторов: алюминиевых электролитических, керамических, танталовых, пленочных, слюдяных и полимерных (твердотельных). Кроме того, для каждого типа представлены наиболее подходящие приложения, а также информация о корпусных исполнениях и примеры конкретных серий.

Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

Описание: алюминиевые электролитические конденсаторы (Рис. 3) являются полярными, поэтому их нельзя использовать в цепях переменного напряжения. Они могут иметь высокую номинальную емкость, но отклонение от номинала обычно составляет до 20%.

Приложения: алюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, которые не требуют высокой точности и работы с переменными напряжениями. Чаще всего они применяются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, то есть для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях напряжения.

Корпусное исполнение: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

• 25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
• 50 В серия ECA-1HM  от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4.7…3300 мкФ.
• 450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.

Для поверхностного монтажа:

• 16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
• 50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

Рис.4. Керамические конденсаторы

Описание: существует два основных типа керамических конденсаторов (Рис. 4): многослойные чип-конденсаторы (MLCC) и керамические дисковые. MLCC пользуются большой популярностью и широко применяются в электронных устройствах, поскольку обладают высокой стабильностью и малым уровнем потерь. Они отличаются низким последовательным сопротивлением (ESR) и минимальной погрешностью номинала по сравнению с электролитическими или танталовыми конденсаторами. Вместе с тем их максимальная емкость невелика и достигает всего нескольких десятков мкФ. Из-за высокой удельной емкости MLCC имеют очень малые габариты и отлично подходят для размещения на печатных платах.

Приложения: поскольку керамические конденсаторы являются неполярными, то их можно применять в цепях переменного тока. Они широко используются в качестве «универсальных» конденсаторов, например, для высокочастотной развязки, фильтрации, подстройки резонаторов и подавления электромагнитных помех. Как MLCC, так и керамические дисковые конденсаторы подразделяются на два класса:

Керамические конденсаторы I класса – точные (+/- 5%) и стабильные конденсаторы с минимальной зависимостью емкости от температуры. Конденсаторы NP0/C0G отличаются минимальным температурным коэффициентом 30 ppm/K. К сожалению, их максимальная емкость ограничена несколькими нанофарадами (нФ). Поскольку они очень стабильны и точны, то их чаще всего используют в системах с частотным регулированием, например, в резонансных схемах для радиочастотных приложений.

Керамические конденсаторы II класса менее точны, но обеспечивают более высокую удельную емкость (номинальные значения — до десятков мкФ) и, следовательно, подходят для фильтрации и развязки. Среди их недостатков можно отметить большой коэффициент напряжения. Например, даже при приложении напряжения, равного половине рабочего, обычно наблюдается снижение емкости на 50%.

• X5R может работать в диапазоне — 55…85°C с изменением емкости +/- 15%;
• X7R может работать в диапазоне — 55…125°C с изменением емкости +/- 15%;
• Y5V — в диапазоне от — 30…+ 85°C с изменением емкости -20/ +80%.

Корпусные исполнения: наиболее распространены корпуса для поверхностного монтажа 0201, 0402, 0603, 0805, 1206 и 1812. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе. Например, 0402 составляет 0,04х0,02″, 0603 — 0,06х0,03″ и так далее.

Примеры:

Тип NP0/C0G:

• 0402 — серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
• 0603 — серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.

Тип X7R:

• 0402 — серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
• 0603 — серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
• 1206 — серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
• 0805 — серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.

Для монтажа в отверстия:

Рис. 5. Танталовые конденсаторы

Описание: танталовые конденсаторы (Рис. 5) – это подтип электролитических конденсаторов с высоким уровнем поляризации. При их использовании необходимо проявлять осторожность, поскольку они имеют склонность к катастрофическим отказам даже при воздействии импульсов напряжения с амплитудой, лишь немного превышающей номинальное рабочее напряжение. Танталовые конденсаторы могут иметь высокую номинальную емкость и отличаются высокой временной стабильностью. Они меньше по размеру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Но алюминиевые электролиты могут выдерживать более высокие максимальные напряжения.

Приложения: из-за малого тока утечки, стабильности и высокой емкости танталовые конденсаторы часто используются в схемах выборки-хранения, в которых требуется обеспечивать минимальный ток утечки для продолжительного хранения заряда. Также, благодаря малым размерам и долговременной стабильности, они применяются для фильтрации по цепям питания.

Корпусные исполнения: танталовые конденсаторы выпускаются как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (SMD). Тем не менее, чаще всего используются именно SMD-компоненты. В дюймовой системе типоразмер А соответствует размеру 1206 (0,12х0,06″), типоразмер В соответствует размеру 1210, типоразмер C соответствует размеру 2312, типоразмер D — размеру 2917.

Примеры:

• Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
• Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
• Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
• Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
• Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
• Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

Рис. 6. Пленочные конденсаторы

Описание: пленочные конденсаторы (Рис. 6) являются неполярными, что позволяет использовать их в цепях переменного напряжения. Они отличаются малыми значениями эквивалентного сопротивления (ESR) и последовательной индуктивности (ESL).

Приложения: пленочные конденсаторы часто применяются в схемах с аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, они способны работать с высоким пиковым током и, таким образом, могут применяться в снабберных цепочках для фильтрации индуктивных выбросов напряжения в DC/DC-преобразователях.

Примеры:

Рис. 7. Слюдяной конденсатор

Описание: слюдяные конденсаторы (Рис. 7) являются неполярными, отличаются малой величиной потерь, высокой стабильностью и обладают отличными характеристиками на высоких частотах.

Приложения: эффективны при работе в составе радиочастотных схем. Они могут стоить несколько долларов за штуку, поэтому в маломощных приложениях чаще используют керамические конденсаторы. Однако слюдяные конденсаторы благодаря высокому напряжению пробоя остаются практически незаменимыми для таких приложений, как  радиопередатчики высокой мощности.

Примеры:

• серия CD производства CDE с диапазоном доступных емкостей 0,001…47 нФ (монтаж в отверстия) рабочим напряжением до 500 В .

Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Описание: твердотельные конденсаторы являются полярными, так же как и другие электролитические конденсаторы, но имеют ряд преимуществ, например, меньшие потери благодаря низкому последовательному сопротивлению ESR и длительный срок службы. Для обычных алюминиевых электролитов существует риск высыхания электролита при низких температурах, но твердотельные конденсаторы благодаря применению твердого полимерного диэлектрика обладают высокой надежностью даже при очень низких температурах.

Приложения: используются вместо электролитов в высококачественных материнских платах и DC/DC-преобразователях.

Примеры:

Описание: конденсаторная сборка (capacitor array)  — это группа конденсаторов, конструктивно объединенных в одном корпусе, причем любой из конденсаторов может быть отдельно от остальных подключен к внешней цепи. Существует много различных типов сборок, которые отличаются количеством конденсаторов, типом диэлектрика, величиной отклонения емкости конденсатора от номинального значения, максимальным рабочим напряжением, типом корпуса и др.

Приложения: конденсаторные сборки широко применяются в мобильной и носимой аппаратуре, в материнских платах компьютеров и цифровых приставках, в радиочастотных модемах и усилителях, в автомобильных и медицинских приложениях и т.д.

Корпусные исполнения: конденсаторные сборки выпускаются как в DIP корпусах, так и в SMD исполнении. Наиболее популярные типоразмеры сборок для поверхностного монтажа 0508, 0612, 0805 представлены в нашем каталоге.

Примеры:

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

1. использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением  250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
2. воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый  список подходящих по указанным параметрам компонентов.

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Заключение

В данном руководстве были рассмотрены некоторые наиболее популярные типы конденсаторов. Кроме них существуют суперконденсаторы, кремниевые конденсаторы, оксид-ниобиевые и подстрочные конденсаторы, которые обладают уникальными преимуществами по величине емкости, уровню надежности или возможности подстройки. Однако в большинстве электронных схем вы чаще всего увидите один из шести рассмотренных выше типов конденсаторов.

Журнал:
https://blog.octopart.com/archives/2016/03/how-to-select-a-capacitor

Разновидности конденсаторов по типу диэлектрика

Электролитические конденсаторы

В радиоэлектронике используются огромное количество всевозможных конденсаторов. Все они различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск.

Но это лишь основные параметры. Ещё одним немаловажным параметрам может служить то, из какого диэлектрика состоит конденсатор. Рассмотрим более подробно, какие бывают конденсаторы по типу диэлектрика.

В радиоэлектронике применяются полярные и неполярные конденсаторы. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные включаются в электронную схему в строгом соответствии с указанной полярностью. К полярным конденсаторам относятся так называемые электролитические конденсаторы. Наиболее распространены радиальные алюминиевые электролитические конденсаторы. В отечественной маркировке они имеют обозначение К50-35.

Радиальный электролитический конденсатор

У аксиальных конденсаторов проволочные выводы размещены по бокам цилиндрического корпуса, в отличие от радиальных конденсаторов, выводы которых размещаются с одной стороны цилиндрического корпуса. Аксиальными электролитами являются конденсаторы с маркировкой К50-29 К50-12, К50-15 и К50-24.

Аксиальные электролитические конденсаторы серии К50-29 и импортный фирмы PHILIPS

В обиходе радиолюбители называют электролитические конденсаторы “электролитами”.

Обнаружить их можно в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры. В основном они служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения. Также электролитические конденсаторы активно применяются в усилителях звуковой частоты (усилках) для разделения постоянной и переменной составляющей тока.

Электролитические конденсаторы обладают довольно значительной ёмкостью. В основном, значения номинальной ёмкости простираются от 0,1 микрофарады (0,1 мкФ) до 100.000 микрофарад (100000 мкФ).

Номинальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может быть в диапазоне от 10 вольт до нескольких сотен вольт (100 – 500 вольт). Конечно, не исключено, что есть и другие образцы, с другой ёмкостью и рабочим напряжением, но на практике встречаются они довольно редко.

Стоит отметить, что номинальная ёмкость электролитических конденсаторов уменьшается по мере роста срока их эксплуатации.

Поэтому, для сборки самодельных электронных устройств, стоит применять либо новые купленные, либо те конденсаторы, которые эксплуатировались в электроаппаратуре небольшой срок. В противном случае, можно столкнуться с ситуацией неработоспособности самодельного устройства по причине неисправности электролитического конденсатора. Наиболее распространённый дефект “старых” электролитов – потеря ёмкости и повышенная утечка.

Перед повторным применением стоит тщательно проверить конденсатор, ранее бывший в употреблении.

Опытные радиомеханики могут многое рассказать про качество электролитических конденсаторов. В пору широкого распространения советских цветных телевизоров в ходу была очень распространённая неисправность телевизоров по причине некачественных электролитов. Порой доходило до того, что телемастер заменял практически все электролитические конденсаторы в схеме телевизора, после чего аппарат исправно работал долгие годы.

В последнее время всё большее распространение получают компактные электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Их габариты значительно меньше, чем классических выводных.

Конденсаторы электролитические алюминиевые для SMD монтажа на плате CD — привода

Также существуют миниатюрные танталовые конденсаторы. Они имеют довольно малые размеры и предназначены для SMD монтажа. Обнаружить их легко на печатных платах миниатюрных МР3 плееров, мобильных телефонов, материнских платах ноутбуков и компьютеров.

Танталовые электролитические конденсаторы на печатной плате MP-3 плеера

Несмотря на свои маленькие размеры, танталовые конденсаторы имеют значительную ёмкость. Они аналогичны алюминиевым электролитическим конденсаторам для поверхностного монтажа, но имеют значительно меньшие размеры.

Танталовый SMD конденсатор ёмкостью 47 мкФ и рабочее напряжение 6 вольт.
Печатная плата компьютерного CD-привода

В основном в компактной аппаратуре встречаются танталовые конденсаторы на 6,3 мкФ, 10 мкФ, 22 мкФ, 47 мкФ, 100 мкФ, 470 мкФ и на рабочее напряжение 10 -16 вольт. Столь небольшое рабочее напряжение связано с тем, что напряжение источника питания в малогабаритной электронике редко превышает порог в 5 – 10 вольт. Конечно, есть и более высоковольтные экземпляры.

Кроме танталовых конденсаторов в миниатюрной электронике используются и полимерные для поверхностного монтажа. Такие конденсаторы изготавливаются с применением твёрдого полимера. Он выполняет роль отрицательной обкладки – катода. Плюсовым выводом – анодом — в полимерном конденсаторе служит алюминиевая фольга. Такие конденсаторы хорошо подавляют электрические шумы и пульсации, обладают высокой температурной стабильностью.

На танталовых конденсаторах указывается полярность, которую необходимо учитывать при их использовании в самодельных конструкциях.

Кроме танталовых конденсаторов в SMD корпусах есть и выводные с танталовым диэлектриком. Их форма напоминает каплю. Отрицательный вывод маркируется полосой на корпусе.

Такие конденсаторы также обладают всеми преимуществами, что и танталовые для поверхностного монтажа, а именно низким током утечки, высокой температурной и частотной стабильностью, более высоким сроком эксплуатации по сравнению с обычными конденсаторами. Активно применяются в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике.

Выводной танталовый конденсатор ёмкостью 10 микрофарад и рабочее напряжение 16 вольт

Среди электролитических конденсаторов есть и неполярные. Выглядят они, так же как и обычные электролитические конденсаторы, но для них не важна полярность приложенного напряжения. Они применяются в схемах с переменным или пульсирующим током, где использование полярных конденсаторов невозможно. К неполярным относятся конденсаторы с маркировкой К50-6. Отличить полярный конденсатор от неполярного можно, например, по отсутствию маркировки полярности на его корпусе.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Какие бывают конденсаторы? Типы конденсаторов, их характеристики

Многие интересуются, имеют ли конденсаторы типы? Конденсаторов в электронике существует множество. Такие показатели, как емкость, рабочее напряжение и допуск, являются основными. Не менее важен тип диэлектрика, из которого они состоят. В этой статье будет рассмотрено подробнее, какие типы конденсаторов бывают по виду диэлектрика.

Классификации конденсаторов

Конденсаторы являются распространенными компонентами в радиоэлектронике. Они классифицируются по множеству показателей. Важно знать, какими моделями, в зависимости от характера изменения величины, представлены разные конденсаторы. Типы конденсаторов:

1. Устройства с постоянной емкостью.
2. Приборы с переменным видом емкости.
3. Подстроечные модели.

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

• бумага;
• металлическая бумага;
• слюда;
• тефлон;
• поликарбонат;
• электролит.

По способу установки данные приборы предназначены для печатного и навесного монтажа. При этом типы корпусов конденсаторов SMD-модификации бывают:

• керамическими;
• пластиковыми;
• металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются.

Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия

Основой электролитических конденсаторов из алюминия являются две тонкие скрученные алюминиевые полоски. Между ними расположена бумага, содержащая электролит. Показатель емкости этого прибора равен 0,1-100 000 uF. Кстати, в этом и заключается его основное преимущество перед другими видами. Максимальное напряжение равно 500 V.

К минусам относятся повышенная утечка тока и уменьшение емкости с возрастанием частоты. Поэтому в платах часто вместе с электролитическим конденсатором используется и керамический.

Также следует отметить, что данный тип отличается полярностью. Это означает, что вывод устройства с минусовым показателем находится под отрицательным напряжением, в отличие от противоположного вывода. Если не придерживаться этого правила, то скорее всего, приспособление выйдет из строя. Поэтому рекомендуется применять его в цепях с наличием постоянного или пульсирующего тока, но ни в коем случае не переменного.

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

• полимерными;
• полимерными радиальными;
• с низким уровнем утечки тока;
• стандартной конфигурации;
• с широким диапазоном температур;
• миниатюрными;
• неполярными;
• с наличием жесткого вывода;
• низкоимпедансными.

Где применяются электролитические конденсаторы? Типы конденсаторов из алюминия используются в разных радиотехнических устройствах, деталях компьютера, периферийных приборах типа принтеров, графических устройствах и сканерах. Также они применяются в строительном оборудовании, промышленных приборах для измерения, в сфере вооружения и космоса.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:

• в промышленном оборудовании;
• при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
• в радиоэлектронике;
• в сфере военной индустрии.

Устройства подобного типа отличаются высоким уровнем стабильности. Основу их функциональности составляют импульсные режимы в цепях с переменным и неизменным током. Их характеризует высокий уровень сцепления обкладок из керамики и долгая служба. Это обеспечивается низким значением коэффициента емкостного непостоянства температур.

Конденсаторы КМ при маленьких размерах имеют высокий показатель емкости, достигающий 2,2 мкФ. Изменение ее значения в интервале рабочей температуры у данного вида составляет от 10 до 90%.

Типы керамических конденсаторов группы Н, как правило, применяются как переходники или же блокирующие устройства и т. п. Современные приборы из глины изготавливаются при помощи прессовки под давлением в целостный блок тончайших металлизированных керамических пластинок.

Высокий уровень прочности этого материала дает возможность использовать тонкие заготовки. В итоге емкость конденсатора, пропорциональная показателю объема, резко возрастает.

Устройства КМ отличаются высокой стоимостью. Объясняется это тем, что при их изготовлении используются драгоценные металлы и их сплавы: Ag, Pl, Pd. Палладий присутствует во всех моделях.

Конденсаторы на основе керамики

Дисковая модель обладает высоким уровнем емкости. Ее показатель колеблется от 1 pF до 220 nF, а самое высокое рабочее напряжение не должно быть выше 50 V.

К плюсам данного типа можно отнести:

• малые потери тока;
• небольшой размер;
• низкий показатель индукции;
• способность функционировать при высоких частотах;
• высокий уровень температурной стабильности емкости;
• возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

Этот вид похож на однослойный дисковый. Но такие устройства обладают высоким показателем емкости. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих приборов не указывается. Так же как и на однослойной модели, напряжение не должно быть выше 50 V.

Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Плюсом высоковольных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Танталовые устройства

Современные танталовые устройства являются самостоятельным подвидом электролитического вида из алюминия. Основу конденсаторов составляет пентаоксид тантала.

Конденсаторы обладают небольшим показателем напряжения и применяются в случае необходимости использования прибора с большим показателем емкости, но в корпусе малого размера. У данного типа есть свои особенности:

• небольшой размер;
• показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
• повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
• низкий показатель утечки тока;
• широкий спектр рабочих температур;
• показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
• устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

Разновидности корпусов

Какие разновидности имеют танталовые конденсаторы? Типы конденсаторов из тантала выделяются в зависимости от материала корпуса.

1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.
2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка

Конденсаторы первого типа отличаются большей степенью надежности. Но все типы танталовых конденсаторов применятся:

• в машиностроении;
• компьютерах и вычислительной технике;
• оборудовании для телевизионного вещания;
• электрических приборах бытового назначения;
• разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

Поиск новых решений

На сегодняшний день танталовые конденсаторы являются самыми востребованными. Современные производители находятся в поисках новых методов повышения уровня прочности изделия, оптимизации его технических характеристик, а также существенного понижения цены и унификации производственного процесса.

С этой целью пытаются снизить стоимость на основе составляющих компонентов. Последующая роботизация всего процесса производства также способствует падению цены на изделие.

Важным вопросом считается и уменьшение корпуса устройства при сохранении высоких технических параметров. Уже проводятся эксперименты на новых типах корпусов в уменьшенном исполнении.

Конденсаторы из полиэстера

Показатель емкости этого типа устройства может колебаться от 1 nF до 15 uF. Спектром рабочего напряжения является показатель от 50 до 1500 V.

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Это вид обладает стабильностью температуры, высоким уровнем емкости и низкой стоимостью, что и объясняет их широкое применение.

Конденсаторы с переменной емкостью

Типы переменных конденсаторов обладают определенным принципом работы, который заключается в накоплении заряда на пластинах-электродах, изолированных посредством диэлектрика. Пластины эти отличаются подвижностью. Они могут перемещаться.

Подвижная пластина называется ротором, а неподвижная — статором. При изменении их положения изменятся и площадь пересечения, и, как следствие, показатель емкости конденсатора.

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

В первом случае в роли диэлектрика выступает обыкновенный воздух. Во втором случае применяют керамику, слюду и др. материалы. Для увеличения показателя емкости устройства статорные и роторные пластины собираются в блоки, закрепленные на единой оси.

Конденсаторы с воздушным типом диэлектрика применяются в системах с постоянной регулировкой емкости (например, в узлах настройки радиоприемников). Такой тип устройства обладает более высоким уровнем стойкости, чем керамический.

Построечный вид

Самым распространенным видом являются построечные конденсаторы. Они относятся к переменному типу, но обладают меньшей износостойкостью, так как регулируются реже.

Типы конденсаторов этой категории в основе содержат металлизированную керамику. Металл функционирует в качестве электрода, а керамика выступает в роли изолятора.

Силовые конденсаторы. Характеристики и применение

В цепях с высоким напряжением часто применяются специальные установки, которые называют силовыми конденсаторами. Они могут использоваться для стабилизации потока электричества в сети, для увеличения мощности установки, специальная конструкция позволяет набирать большую емкость. Применяются также для компенсации реактивной мощности.

Силовые конденсаторы

Устройства, применяемые в силовых электрических сетях с высоким или низким напряжением, а также в установках с повышенной частотой. Силовые конденсаторы могут использоваться как самостоятельно, так и в сборе в батареи. В отличие от конденсаторов, используемых в радиоэлектронике, силовые имеют значительные вес и размеры, а также большую емкость и реактивную мощность. Исключением являются устройства применяемые для электроники управления в силовых сетях, так называемые конденсаторы для силовой электроники.

Виды

В зависимости от области применения силовые конденсаторы разделяют на следующие основные виды:

• Приборы для электроустановок с переменным током частотой широкого применения в промышленности.
• Силовые конденсаторы в электрических сетях повышенной частоты.
• Устройства связи, отбора мощности и измерения напряжения.
• Фильтровые.
• Импульсные.

Конденсаторы для установок промышленной частоты

К данному виду относят устройства для увеличения коэффициента мощности в установках переменного тока с определенной, постоянной частотой 50 Гц. Такие приборы выполняют как для внутреннего, так и для применения вне помещения при температуре не более 50 °С. Они выполняются как в однофазном, так и трехфазном исполнении. При трехфазном исполнении силовой косинусный конденсатор соединяется в виде треугольника. Иногда применяют предохранитель для защиты от пробоя.

Автоматическое прерывание питания конденсаторов при перегрузке силовой сети по току за счет повышенного напряжения обеспечивает специальное электротоковое реле. Защиты от токов короткого замыкания добиваются за счет установки плавких предохранителей. В схемах управления для включения и отключения применяют магнитные пускатели большой величины, установки оснащаются возможностью регулировки и индикаторами рабочего состояния.

Конденсаторы для установок повышенной частоты

К данному виду относят силовые электрические конденсаторы для повышения потребления полезной мощности в электроустановках с частотой от 0,5 до 10 кГц со специальным охлаждением. Пакет приборов собирают из отдельных самостоятельных секций, соединенных между собой параллельно, либо, если необходимо, то последовательно, с одной стороны к обкладкам припаивают специальный змеевик охлаждения, представляющий собой изогнутую медную трубку, по которой во время работы устройства подается охлаждающая жидкость. Змеевик охлаждения используется в качестве токоподвода, другие обкладки секций с противоположной стороны пакета конденсаторов изолированы от корпуса и присоединены к токоподводам. Секции, соединенные параллельно, образуют ступени с самостоятельными выводами через фарфоровые изоляторы на крышку корпуса.

Конденсаторы связи, отбора мощности и измерения напряжения

Для обеспечения стабильной емкостной составляющей связи по ЛЭП, для телемеханизации и защиты в широком диапазоне частот от 36 до 750 кГц используют приборы в изолированных фарфоровых корпусах с изолированным диэлектриком из пропитанной минеральным маслом конденсаторной бумаги, классом напряжения 36 до 500 кВ. Силовые конденсаторы напряжением 500 кВ применяются также для измерения напряжения на ЛЭП и отбора мощности для обеспечения электроэнергией пунктов переключения и управления, которые специально располагаются вдоль линий электропередачи высокого напряжения.

Конструктивными особенностями данного вида является фарфоровая покрышка, крышки, которые являются выводами, уплотнители, обеспечивающие герметичность конденсатора, а также масляные расширители.

Фильтровые и импульсные конденсаторы

Фильтровые устройства предназначены для работы в контурах фильтров высокой частоты специализированных тяговых подстанций как внутри помещения, так и снаружи. Они работают при одновременном наложении напряжения постоянного и переменного тока частотой от 100 до 1600 Гц, при этом значение напряжения переменного тока не должно превышать соответственно 1 кВ. Данный вид также применяется для работы в преобразователях постоянного тока, содержащих импульсные тиристоры.

Фильтровые конденсаторы используют для сглаживания скачков переменной составляющей в устройствах выпрямления высокого напряжения в сети, а также в схемах с удвоенным напряжением в среде диэлектрического трансформаторного масла и в контурах фильтров высокой частоты тяговых подстанций.

В электроустановках, используемых для высоковольтных импульсных подстанций, а также установках, используемых для магнитной штамповки, сейсмической разведки и дроблении пород, используют импульсные силовые конденсаторы. Их применяют в электрофизических установках для создания и исследования высокотемпературной плазмы, а также для сверхсильных импульсных токов. Для создания мощных источников света импульсного характера, а также для исследования при помощи лазерных установок применяют, именно, импульсные силовые конденсаторы.

Особенность работы данных устройств — это медленно текущий заряжающий момент, и, наоборот, разряд происходит быстро, импульсно. Кроме таких конденсаторов применяют еще генераторы импульсных напряжений сети.

Генератор импульсных напряжений сети применяют в основном для электрогидравлических установок, использующих электрический разряд в технологических целях, обусловленными специальными условиями производства или технологического процесса. Такие генераторы имеют исполнение на напряжение сети 380, 400, 415, 440 В. Номинальное напряжение выхода составляет 50 кВ, полная выходная мощность 18 кВт, коэффициент реактивной мощности 0,73.

Генераторы напряжения импульсного характера выполняют из двух блоков заряжающего и высоковольтного отделения. Заряжающий блок включает в себя понизительный трансформатор и шкаф с преобразователем, содержащим емкостно-индуктивную составляющую. Высоковольтное отделение представлено шкафом с силовыми конденсаторами, защитным устройством и разрядником, а также обязательно присутствует разделительное заземление.

Компоненты часть 1, Х конденсаторы

Этой статьей я бы хотел начать цикл о различных электронных компонентах, диодах, конденсаторах, резисторах, варисторах и т.д.
Компонентов очень много, все они разные и меня не покидает ощущение, что пока я закончу о них рассказывать, уже выпустят что-то новое 🙂
А начну я с конденсаторов Х типа, тем более что эта статья будет являться дополнением к моей предыдущей статье, о Y конденсаторах.

Вообще все эти статьи будут как бы дополнением к видео. Я не пишу сценариев, рассказываю обычно просто то, что знаю, потому возможны некоторое оговорки или расхождение с текстовой версией. Но я постараюсь чтобы таких расхождений было как можно меньше.
В цикле я буду рассказывать не только о самих компонентах, а и о том, в каких цепях электронных схем их лучше применять и почему, а также возможно рассказывать о вариантах замены.
Также если вам интересны какие-то определенные компоненты, то постараюсь такие видео готовить в первую очередь. Потому буду рад комментариям и вопросам.

Х конденсаторы обычно используются совместно с Y конденсаторами. Так уж сложилось, что оба типа применяются в качестве помехоподавляющих элементов фильтров. Хотя конечно оба типа вполне могут использоваться независимо.

Выглядят они как небольшие брусочки разных цветов, обычно серого, синего или желтого цветов. На каждом обязательно должна присутствовать соответствующая маркировка.

В электрической сети достаточно ВЧ помех и пульсаций, потому задача Х конденсатора максимально блокировать их, по сути замыкая через себя. То же самое касается и помех со стороны блока питания. На схеме показан путь помехи и как она попадает к конденсатору.
На схеме слева виден резистор с сопротивлением 560кОм. Этот резистор нужен для того, чтобы разрядить конденсатор после выключения питания. Если его не поставить, а после обесточивания БП коснуться контактов вилки питания, то может ударить током. Не сильно, но неприятно. Когда-то мне приносили видеокамеру JVC, там Бп так умел «кусаться».

Конденсаторы Х типа отличаются от обычных тем, что:
1. Лучше работают при постоянном сетевом напряжении
2. Выдерживают всплески высокого напряжения
3. Не склонны к самовозгоранию.

В принципе их можно заменить на обычные конденсаторы, но это крайняя мера, а кроме того устанавливаемые конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение минимум 630 Вольт. Вам могут сказать, что можно поставить на 400 и так делали много раз и работало, не слушайте, 630 минимум!
Потому правильно ставить те, что на фото слева.

Типы конденсаторов и их применение

Характеристики и параметры

Исчерпывающую информацию о типе и технических характеристиках конденсатора любой пользователь может получить на корпусе устройства, где также иногда указывается производитель прибора и дата его изготовления.

Важнейшим параметром любого конденсатора является его номинальная ёмкость. Правила обозначения номиналов ёмкости описываются в действующих нормативах ГОСТа. Согласно положениям ГОСТа, номинальная ёмкость конденсаторов до 9999 пФ обозначается на схемах без указания единицы измерения. Ёмкость устройств номиналом более 9999 пФ и до 9999 мкФ обозначается на схемах с указанием единицы измерения. Следующая характеристика, указываемая на корпусе устройства – допустимое отклонение от номинальных значений.

Второй по важности величиной конденсатора является его номинальное напряжение. Они могут быть предназначены для работы в сетях с разным напряжением: от 5 до 1000 В и более. Специалисты рекомендуют выбирать устройства с запасом по номинальному напряжению. Использование устройств низкого номинала может приводить к возникновению пробоев диэлектрика и выходу из строя приборов.

Остальные параметры считаются дополнительными и не всегда важными, потому на корпусах некоторых устройств описание может ограничиваться ёмкостью и номинальным напряжением. Если дополнительные технические характеристики указаны, то на корпусе можно найти также рабочую температуру устройства, рабочий номинальный ток и другие данные.

Следует учитывать также, что представленные сегодня на рынке конденсаторы могут быть трехфазными и однофазными, предназначенными для внешней или внутренней установки.

Какие типы конденсаторов бывают?

Существуют различные варианты классификации конденсаторов, используемых в электронных схемах. Чаще всего такие устройства разделяют на типы по виду используемого в них диэлектрика. По особенностям диэлектрика можно выделить следующие типы:

• с жидкими диэлектриками.
• вакуумные, в которых отсутствует диэлектрик.
• с твердым органическим диэлектриком.
• с газовым диэлектриком.
• электролитические или оксид-полупроводниковые с электрлитом или оксидным металлическим слоем.
• с твердым неорганическим диэлектриком.

Второй вариант классификации – по вероятности колебания величины ёмкости. По этой характеристике можно выделить следующие устройства:

• Переменные – которые могут менять ёмкость из-за воздействия напряжения или температурных условий.
• Постоянные – величина ёмкости не изменяется на протяжении срока службы.
• Подстроечные – с изменяемой ёмкостью, используемые для периодической или разовой подстройки схем.

По сфере эксплуатации все конденсаторы разделяются на следующие типы:

• Низковольтные, используемые в сетях с малым напряжением.
• Высоковольтные, применяемые в сетях высокого напряжения.
• Импульсные – способные выделять краткосрочный импульс.
• Пусковые – для стартового запуска электрического мотора.
• Помехоподавляющие.

Существуют и другие классы по сферам применения, но на практике они встречаются крайне редко.

В таблице ниже представлены наиболее распространенные конденсаторы и их обозначения на схемах.

Конденсатор — это электрический (электронный) компонент, состоящий из двух проводников (обкладок), разделенных между собой слоем диэлектрика. Существует много видов конденсаторов. В основном они делятся по материалу из которого изготовлены обкладки и по типу используемого диэлектрика между ними.

Виды конденсаторов

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

У бумажного конденсатора диэлектриком, разделяющим фольгированные обкладки, является специальная конденсаторная бумага. В электронике бумажные конденсаторы могут применяться как в цепях низкой частоты, так и в высокочастотных цепях.

Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах, в отличии от бумажных, диэлектриком является тонкий слой оксида металла, образованный электрохимическим способом на положительной обложке из того же металла.

Вторую обложку представляет собой жидкий или сухой электролит. Материалом, создающим металлический электрод в электролитическом конденсаторе, может быть, в частности, алюминий и тантал. Традиционно, на техническом жаргоне «электролитом» называют алюминиевые конденсаторы с жидким электролитом.

Но, на самом деле, к электролитическим также относятся и танталовые конденсаторы с твердым электролитом (реже встречаются с жидким электролитом). Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

В случае инверсии полярности, может произойти необратимая химическая реакция внутри конденсатора, ведущая к разрушению конденсатора, вплоть до его взрыва по причине выделяемого внутри него газа.

К электролитическим конденсаторам так же относится, так называемые, суперконденсаторы (ионисторы) обладающие электроемкостью, доходящей порой до нескольких тысяч Фарад.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al2O3),

Свойства:

• работают корректно только на малых частотах;
• имеют большую емкость.

Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

Характеризуются высокими токами утечки, имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

Танталовые электролитические конденсаторы

Это вид электролитического конденсатора, в которых металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta2O5).

Свойства:

• высокая устойчивость к внешнему воздействию;
• компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя;
• меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Полимерные конденсаторы

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечки заряда.

Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах.

Полимерные конденсаторы могут заменять электролитические или танталовые конденсаторы во многих схемах, например, в фильтрах для импульсных блоков питания, или в преобразователях DC-DC.

Пленочные конденсаторы

В данном виде конденсатора диэлектриком является пленка из пластика, например, полиэстер (KT, MKT, MFT), полипропилен (KP, MKP, MFP) или поликарбонат (KC, MKC).

Электроды могут быть напыленными на эту пленку (MKT, MKP, MKC) или изготовлены в виде отдельной металлической фольги, сматывающейся в рулон или спрессованной вместе с пленкой диэлектрика (KT, KP, KC). Современным материалом для пленки конденсаторов является полифениленсульфид (PPS).

Общие свойства пленочных конденсаторов (для всех видов диэлектриков):

• работают исправно при большом токе;
• имеют высокую прочность на растяжение;
• имеют относительно небольшую емкость;
• минимальный ток утечки;
• используется в резонансных цепях и в RC-снабберах.

Отдельные виды пленки отличаются:

• температурными свойствами (в том числе со знаком температурного коэффициента емкости, который является отрицательным для полипропилена и полистирола, и положительным для полиэстера и поликарбоната)
• максимальной рабочей температурой (от 125 °C, для полиэстера и поликарбоната, до 100 °C для полипропилена и 70 °С для полистирола)
• устойчивостью к электрическому пробою, и следовательно максимальным напряжением, которое можно приложить к определенной толщине пленки без пробоя.

Конденсаторы керамические

Этот вид конденсаторов изготавливают в виде одной пластины или пачки пластин из специального керамического материала. Металлические электроды напыляют на пластины и соединяют с выводами конденсатора. Используемые керамические материалы могут иметь очень разные свойства.

Разнообразие включает в себя, прежде всего, широкий диапазон значений относительной электрической проницаемости (до десятков тысяч) и такая величина имеется только у керамических материалов.

Столь высокое значение проницаемости позволяет производить керамические конденсаторы (многослойные) небольших размеров, емкость которых может конкурировать с емкостью электролитических конденсаторов, и при этом работающих с любой поляризацией и характеризующихся меньшими утечками.

Керамические материалы характеризуются сложной и нелинейной зависимостью параметров от температуры, частоты, напряжения. В виду малого размера корпуса — данный вид конденсаторов имеет особую маркировку.

Конденсаторы с воздушным диэлектриком

Здесь диэлектриком является воздух. Такие конденсаторы отлично работают на высоких частотах, и часто выполняются как конденсаторы переменной емкости (для настройки).

Параллельное соединение конденсаторов

При параллельном соединении конденсаторов напряжение на обкладках одинаковое, а заряды разные.

Величина общего заряда полученного конденсаторами, равна сумме зарядов всех параллельно подключенных конденсаторов. В случае батареи из двух конденсаторов:

Так как заряд конденсатора

А напряжения на каждом из конденсаторов равны, получаем следующее выражение для эквивалентной емкости двух параллельно соединенных конденсаторов

Пример 1

Какова результирующая емкость 4 конденсаторов включенных последовательно и параллельно, если известно что С1 = 10 мкФ, C2 = 2 мкФ, C3 = 5 мкФ, а C4 = 1 мкФ?

При последовательном соединении общая емкость равна:

При параллельном соединении общая емкость равна:

Пример 2

Определить результирующую емкость группы конденсаторов подключенных последовательно-параллельно, если известно, что С1 = 7 мкФ, С2 = 2 мкФ, С3 = 1 мкФ.

Сначала найдем общую емкость параллельного участка цепи:

Затем найдем общую емкость для всей цепи:

По сути, расчет общей емкости конденсаторов схож с расчетом общего сопротивления цепи в случае с последовательным или параллельным соединением, но при этом, зеркально противоположен.

Советуем прочесть — Заряд и разряд конденсатора

Применение конденсаторов

»Электроника

Особенно важно выбрать правильный конденсатор или любое конкретное приложение — понимание ключевых требований для любого конкретного применения конденсатора или использования конденсатора гарантирует правильную работу схемы.

Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный слюдяной конденсатор
Супер конденсатор
Конденсатор SMD
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки
Коды и маркировка конденсаторов
Таблица преобразования

Конденсаторы используются практически во всех областях электроники и выполняют множество различных задач.Хотя конденсаторы работают одинаково, независимо от их применения или использования, конденсаторы могут использоваться в схемах по-разному.

Для того, чтобы выбрать правильный тип конденсатора, необходимо иметь представление о конкретном применении конденсатора, чтобы его свойства можно было согласовать с конкретным применением, для которого он будет использоваться.

У каждой формы конденсатора есть свои собственные атрибуты, и это означает, что он будет хорошо работать при использовании или применении конденсатора твердых частиц.

Выбор подходящего конденсатора для конкретного применения является частью процесса проектирования схемы. Использование неправильного конденсатора может легко означать, что цепь не будет работать.

Применение конденсатора и схема

Конденсаторы

могут использоваться в электронных схемах по-разному. Хотя их режим работы остается точно таким же, разные формы конденсаторов могут использоваться для обеспечения множества различных функций схемы.

Для различных схем потребуются конденсаторы с определенными значениями, а также с другими атрибутами, такими как допустимый ток, диапазон значений, точность значений, температурная стабильность и многие другие аспекты.

Некоторые типы конденсаторов будут доступны в разных номиналах, некоторые конденсаторы могут иметь большой диапазон значений, другие — меньшие. Другие конденсаторы могут иметь высокие токи, другие — высокий уровень стабильности, а другие все еще доступны с очень низкими значениями температурного коэффициента.

Понимание различных способов использования конденсаторов помогает выбрать лучший тип конденсатора для конкретного применения.

Выбрав правильный конденсатор для конкретного использования или применения, можно добиться максимальной производительности схемы.

Использование конденсатора связи

В этом конденсаторном приложении компонент пропускает только сигналы переменного тока от одной секции схемы к другой, блокируя любое статическое напряжение постоянного тока. Такая форма применения конденсатора часто требуется при соединении двух каскадов усилителя вместе.

Возможно, что постоянное напряжение постоянного тока будет присутствовать, скажем, на выходе одного каскада, и только переменный сигнал, звуковая частота, радиочастота или что-то еще, что требуется.Если бы составляющие постоянного тока сигнала на выходе первой ступени присутствовали на входе второй ступени, то смещение и другие рабочие условия второй ступени изменились бы.

Транзисторная схема с входными и выходными разделительными конденсаторами

Даже при использовании операционных усилителей, схема которых была разработана для обеспечения малых напряжений смещения, часто бывает разумно использовать разделительные конденсаторы из-за наличия высоких уровней усиления постоянного тока. Без разделительного конденсатора высокие уровни усиления по постоянному току могут означать, что операционный усилитель перейдет в режим насыщения.

Для конденсаторов такого типа необходимо обеспечить достаточно низкое сопротивление конденсатора. Обычно выходной импеданс предыдущей схемы выше, чем та, которую она возбуждает, за исключением ВЧ-цепи, но об этом позже. Это означает, что номинал конденсатора выбирается таким же, как импеданс цепи, обычно входной импеданс второй цепи. Это дает падение отклика на 3 дБ на этой частоте.

Использование развязывающего конденсатора

В этом приложении конденсатор используется для удаления любых сигналов переменного тока, которые могут быть в точке смещения постоянного тока, шине питания или другом узле, который должен быть свободен от конкретного изменяющегося сигнала.

Как указывает название этого конденсатора, он использовался для развязки узла от изменяющегося на нем сигнала.

Схема транзистора с развязывающими конденсаторами линии и коллектора

В этой схеме есть два способа использования конденсатора для развязки. C3 используется для развязки любого сигнала, который может быть на шине напряжения. Конденсатор этого типа должен выдерживать напряжение питания, а также обеспечивать и поглощать уровни тока, возникающие из-за шума на шине. Также во время выключения, когда питание отключено, этот конденсатор может потреблять большой ток в зависимости от его значения.Танталовые конденсаторы для этой позиции не подходят.

Развязка также обеспечивается комбинацией конденсатора и резистора C4, R5. Это гарантирует, что сигнал коллектора не просочится на сигнальную шину. Постоянная времени C4 и R5 обычно является доминирующим фактором, и постоянную времени следует выбирать больше, чем ожидаемая самая низкая частота.

Тип развязки, используемый с C5, служит для хорошей изоляции этого конкретного каскада от любого шума на шине, а также предотвращения передачи шума от цепи на шину питания.Во время отключения ток конденсатора ограничивается резистором R5.

ВЧ-соединения и развязка

Связь и развязка

ВЧ следуют тем же основным правилам, что и обычные конденсаторы связи и развязки. Часто используются схемы, подобные показанной для стандартной связи и развязки, и они работают в основном одинаково.

Однако при использовании конденсаторов для ВЧ приложений необходимо учитывать их ВЧ характеристики. Это может отличаться от производительности на более низких частотах.

Обычно электролитические конденсаторы не используются — их характеристики падают с увеличением частоты, и они редко используются для приложений с частотой выше примерно 100 кГц. Керамические конденсаторы особенно популярны, поскольку они обладают хорошими ВЧ-характеристиками, особенно конденсаторы MLCC для поверхностного монтажа.

Последовательная индуктивность, присутствующая во всех конденсаторах, в большей или меньшей степени проявляется на некоторых частотах, образуя резонансный контур с емкостью.

Обычно керамические конденсаторы имеют высокую собственную резонансную частоту, особенно конденсаторы для поверхностного монтажа, которые очень малы и не имеют выводов, создающих индуктивность.

Могут использоваться и другие типы конденсаторов, но керамические конденсаторы наиболее широко используются в этом приложении.

Применения сглаживающего конденсатора

Это фактически то же самое, что и разделительный конденсатор, но этот термин обычно используется в связи с источником питания.

Когда входящий линейный сигнал проходит через трансформатор и выпрямитель, результирующая форма волны не является гладкой.Оно варьируется от нуля до пикового напряжения. При использовании в цепи маловероятно, что это сработает, поскольку обычно требуется постоянное напряжение. Чтобы преодолеть это, используется конденсатор для развязки или сглаживания выходного напряжения.

Схема выпрямителя со сглаживающим конденсатором

В этом случае конденсатор заряжается, когда пиковое напряжение превышает выходное напряжение, и обеспечивает заряд, когда напряжение выпрямителя падает ниже напряжения конденсатора.

При таком использовании конденсатора компонент развязывает шину и подает заряд там, где это необходимо.

Обычно требуются относительно большие значения емкости для обеспечения необходимого уровня тока. В результате наиболее широко используемой формой конденсатора для этого приложения является электролитический конденсатор.

Использование конденсатора в качестве элемента синхронизации

В этом приложении конденсатор может использоваться с резистором или катушкой индуктивности в резонансной или зависимой от времени цепи. В этой функции конденсатор может присутствовать в фильтре, в цепи настройки генератора или в элементе синхронизации для такой цепи, как a-stable, время, необходимое для зарядки и разрядки, определяет работу схемы

.
Генераторы и фильтры

LC или RC широко используются во множестве схем, и, очевидно, одним из основных элементов является конденсатор.

В данном конкретном случае использования конденсатора одним из основных требований является точность, и поэтому начальный допуск важен для обеспечения работы схемы на требуемой частоте. Температурная стабильность также важна для обеспечения того, чтобы рабочие характеристики цепи оставались неизменными в требуемом диапазоне температур.

Применения удерживающего конденсатора

В этом конкретном применении конденсатора заряд, удерживаемый конденсатором, используется для обеспечения питания цепи на короткое время.

В прошлом, возможно, использовались небольшие перезаряжаемые батареи, но они часто страдали от проблем с памятью и ограничением срока службы, поэтому конденсаторы могут быть жизнеспособной альтернативой.

В настоящее время суперконденсаторы обладают огромными уровнями емкости, и теперь они достаточно велики, чтобы позволить многим цепям оставаться под напряжением в периоды, когда отсутствует сетевое питание.Они относительно дешевы и предлагают отличный уровень производительности.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы часто используются для аккумуляторов

Варианты применения конденсаторов

Выбор конденсатора часто важен для работы схемы. Знание того, как будет использоваться конденсатор и как его характеристики и параметры связаны с работой схемы, означает, что некоторые конденсаторы работают лучше, чем другие, в различных приложениях.Выбор подходящего конденсатора для любого конкретного применения — важная и очень важная часть схемы.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты».. .

Алюминиевые электролитические конденсаторы (поверхностного монтажа) — Промышленные устройства и решения

• Политика в отношении файлов cookie
• Потребитель
• Бизнес

• Продукты
• Руководства по применению
• Скачать
• Поддержка дизайна
• Новости
• Свяжитесь с нами

близко

• Конденсаторы
• Резисторы
• Катушки индуктивности
• Решения для управления температурным режимом
• Компоненты ЭМС, защита цепей
• Датчики
• Устройства ввода
• Полупроводники
• Реле, разъемы
• FA Датчики и компоненты
• Моторы, компрессоры
• Промышленные устройства, носители информации
• Пользовательские и модульные устройства
• Завод автоматики, сварочные аппараты
• Промышленные батареи
• Электронные материалы
• Материалы

• Конденсаторы электролитические с проводящим полимером
• Алюминиевые электролитические конденсаторы
• Электрические двухслойные конденсаторы (золотой конденсатор)
• Пленочные конденсаторы

• Чип резисторы
• Резисторы прочие

• Силовые индукторы для автомобильного применения
• Силовые индукторы бытовые
• Силовые индукторы многослойного типа
• Катушки повышения напряжения

• Лист термозащиты (Графитовый лист (PGS) / продукты, применяемые PGS / NASBIS)
• Термистор NTC (чип)
• Вентилятор охлаждения с уникальным гидродинамическим подшипником
• Материалы для печатных плат

• Компоненты ЭМС
• Защита цепи (электростатический разряд, скачок напряжения, предохранитель и т. Д.)

• Датчики
• Встроенные датчики
• Датчики для автоматизации производства

• Переключатели
• Емкостный датчик силы
• Энкодеры, потенциометры

• Микрокомпьютеры
• Аудио и видео
• Тег NFC и защищенная микросхема
• ИС драйвера светодиодов
• ИС драйвера двигателя
• МОП-транзисторы
• Лазерные диоды
• Датчики изображения
• Радиочастотные устройства
• Устройства питания

• Реле
• Разъемы

• Датчики для автоматизации производства
• Устройства FA

• Двигатели для FA и промышленного применения
• Двигатели для предприятий / бытовой техники и автомобилестроения
• Компрессоры
• Насосы постоянного тока

• Носители записи

• Оптические компоненты
• Пользовательские устройства
• Модульные устройства

• FA
• Сварочные аппараты, промышленные роботы
• Устройства FA

• Вторичные батареи (аккумуляторные батареи)
• Первичные батареи

• Материалы печатных плат
• Полупроводниковые герметизирующие материалы, клеи
• Пластиковый формовочный состав
• Продвинутые фильмы

• Монокристалл оксида цинка Pana-Tetra
• Смола Pana-Tetra Compound
• Пленка для предотвращения электризации Pana-Tetra
• Чистящее средство «AMTECLEAN A» для литьевых машин
• «AMTECLEAN Z» Неорганическое противомикробное средство

• Проводящие полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы (SP-Cap)
• Твердотельные конденсаторы из токопроводящего полимера и тантала (POSCAP)
• Проводящие полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы (OS-CON)
• Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером

• Проводящие полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы (OS-CON)
• Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером
• Алюминиевые электролитические конденсаторы (поверхностного монтажа)
• Алюминиевые электролитические конденсаторы (с радиальными выводами)

• Двухслойные электрические конденсаторы (намотанного типа)

• Пленочные конденсаторы (для электронного оборудования)
• Пленочные конденсаторы (для двигателей переменного тока)
• Пленочные конденсаторы (автомобильные, промышленные и инфраструктурные)

• Прецизионные чип-резисторы
• Чувствительные к току резисторы
• Чип-резисторы малой и большой мощности
• Антисульфурные чип-резисторы
• Чип-резисторы общего назначения
• Сетевой резистор

• Резисторы с выводами
• Аттенюатор

• Силовые индукторы для автомобильного применения

• Силовые индукторы для потребителей

• Силовые индукторы многослойного типа

• Катушки повышения напряжения

• Лист термозащиты (Графитовый лист (PGS) / продукты, применяемые PGS / NASBIS)

• Термистор NTC (чип)

• Вентилятор охлаждения с уникальным гидродинамическим подшипником

• Материалы плат для светодиодных светильников / силовых модулей серии «ECOOL»

• Фильтры синфазных помех
• Пленка для защиты от электромагнитных волн

• Подавитель ЭСР
• Варистор микросхемы
• Поглотители перенапряжения
• Предохранители

• Датчик MR
• Инерционный датчик 6DoF для автомобилей (датчик 6в1)
• Гироскопические датчики
• Датчики температуры (автомобильные)
• Датчики положения

• Инфракрасный датчик Grid-EYE
• Датчики давления PS-A (встроенная схема усиления и температурной компенсации)
• Датчики давления PS
• Датчики давления PF
• Датчик пыли (PM)
• Камера TOF
• Датчик движения PIR PaPIRs

• Волоконно-оптические датчики
• Световые завесы / компоненты безопасности
• Датчики площади
• Фотоэлектрические датчики / лазерные датчики
• Микро-фотоэлектрические датчики
• Индуктивные датчики приближения
• Датчики давления / датчики расхода
• Датчики измерения
• Датчики особого назначения
• Опции датчика
• Электросхемы

• Детекторные переключатели
• Кнопочные переключатели
• Тактильные переключатели (переключатели Light Touch)
• Кулисные переключатели питания
• Переключатели уплотнительного типа
• Выключатели без уплотнения
• Сенсорные панели
• Концевые выключатели
• Кнопочные выключатели
• Выключатели обнаружения падения
• Выключатели блокировки

• Емкостный датчик силы

• Энкодеры
• Автомобильные энкодеры
• Потенциометры поворотные
• Потенциометры автомобильные поворотные

• 32-битное управление инвертором MN103H
• 32-битное управление инвертором MN103S
• 32-битный, маломощный MN103L
• 8 бит с низким энергопотреблением MN101E
• 8 бит с низким энергопотреблением MN101C
• 8-битная сверхнизкая мощность MN101L
• MCU Arm® Cortex®-M7 MN1M7
• Arm® Cortex®-M0 + MCU MN1M0

• БИС человеко-машинного интерфейса
• Аудио интегрированные БИС

• БИС тегов NFC
• Модули тегов NFC
• Безопасная IC

• Микросхемы драйверов светодиодов для освещения
• Микросхемы драйверов светодиодов для развлечений
• Микросхемы драйверов светодиодов для освещения

• ИС драйвера шагового двигателя
• ИС драйвера трехфазного бесщеточного двигателя постоянного тока
• ИС драйвера однофазного бесщеточного двигателя постоянного тока
• ИС драйвера двигателя постоянного тока с щеткой
• Микросхемы драйвера объектива для видеокамеры и фотоаппарата

• МОП-транзисторы для защиты литий-ионных батарей
• МОП-транзисторы общего назначения
• МОП-транзисторы для балансировки автомобильных ячеек
• МОП-транзисторы для автомобильной схемы переключения
• Другие полевые МОП-транзисторы

• Красные и инфракрасные (ИК) двухволновые лазерные диоды
• Красные лазерные диоды
• Инфракрасные (ИК) лазерные диоды

• Датчики изображения для безопасности, промышленности и медицины
• Датчики изображения для вещания и цифровые фотоаппараты

• Малошумящие усилители (МШУ)

• Преобразователь переменного тока в постоянный / ИС источника питания (IPD)
• Регулятор DC-DC для автомобилей, AV и промышленности
• Микросхема контроля батареи

• PhotoMOS
• Реле питания (более 2 А)
• Реле безопасности
• Твердотельные реле (SSR)
• Сигнальные реле (2 А или меньше)
• СВЧ-устройства (СВЧ реле / ​​коаксиальные переключатели)
• Автомобильные реле
• Реле отключения постоянного тока большой емкости
• Соединитель PhotoIC
• Интерфейсный терминал

• Разъем узкого шага для платы к FPC
• Коннектор с узким шагом между платой
• Сильноточные соединители
• Соединители FPC / FFC
• Активные оптические соединители
• MIPTEC 3D Упаковочные устройства

• Волоконно-оптические датчики
• Световые завесы / компоненты безопасности
• Датчики площади
• Фотоэлектрические датчики / лазерные датчики
• Микро-фотоэлектрические датчики
• Индуктивные датчики приближения
• Датчики давления / датчики расхода
• Датчики измерения
• Датчики особого назначения
• Опции датчика
• Системы экономии проволоки

• Устройства статического управления
• Решения для управления энергопотреблением
• Программируемые контроллеры / интерфейсный терминал
• Человеко-машинный интерфейс
• Системы машинного зрения
• УФ-отверждающие системы
• Лазерные маркеры / считыватели 2D-кода
• Таймеры / счетчики / компоненты FA

• Серводвигатели переменного тока
• Бесщеточные двигатели
• Компактные мотор-редукторы переменного тока
• Сервоприводы переменного тока
• Бесщеточный усилитель
• Компактные редукторы переменного тока
• Опция (двигатели для FA и промышленного применения)
• Головка шестерни

• Двигатели для кондиционирования воздуха
• Двигатели для пылесосов
• Двигатели для холодильников
• Двигатели автомобильные

• Поршневые компрессоры (фиксированная скорость)
• Поршневые компрессоры (регулируемая скорость)
• Роторные компрессоры (фиксированная скорость)
• Роторные компрессоры (с переменной скоростью)
• Спиральные компрессоры

• Насосы постоянного тока

• Карты памяти SD
• Blu-ray Disc ™

• Асферические стеклянные линзы

• Чип-кольцо

• Ультразвуковой датчик расхода газа

• Системы, связанные с установкой электронных компонентов
• элементов решения
• Системы, связанные с устройством
• Системы, связанные с дисплеем
• измерительная система
• Окончательная сборка, испытание и упаковка

• Аппараты для дуговой сварки
• Промышленные роботы

• Устройства статического управления
• Решения для управления энергопотреблением
• Программируемые контроллеры / интерфейсный терминал
• Человеко-машинный интерфейс
• Системы машинного зрения
• УФ-отверждающие системы
• Лазерные маркеры / считыватели 2D-кода
• Таймеры / счетчики / компоненты FA

• Литий-ионные батареи
• Никель-металлогидридные батареи
• Ni-Cd батареи (Cadnica)
• Перезаряжаемые литиевые батареи монетного типа
• Литий-ионные батареи с выводами
• Свинцово-кислотные батареи с клапаном регулирования
• Аккумулятор VRLA для EV

• Литиевые батареи
• Цинк-угольные и щелочные батареи

• Материалы подложки ИС серии «MEGTRON GX»
• Материалы многослойных плат для оборудования ИКТ-инфраструктуры «MEGTRON» серии
• Материалы монтажных плат для оборудования беспроводной / радиосвязи
• Материалы многослойных печатных плат для автомобильных компонентов Серия «HIPER»
• Материалы плат для светодиодных светильников серии «ECOOL»
• Материалы гибких печатных плат для мобильных устройств Серия «FELIOS»
• Безгалогенные стеклянные эпоксидные многослойные материалы для печатных плат «Безгалогенные» серия
• Стекло-эпоксидные многослойные материалы для печатных плат
• Массовый ламинат (Щит) «PreMulti»
• Материалы стеклянных композитных плат
• Бумага из фенольных материалов для печатных плат

• Герметизирующие материалы для упаковки полупроводников для усовершенствованной упаковки
• Полупроводниковые герметизирующие материалы для автомобильного / промышленного оборудования
• Жидкие материалы для заполнения на уровне доски, клеи

• Пластиковая формовочная смесь для светодиодов серии «ПОЛНАЯ ЯРКОСТЬ»
• Формовочная смесь из фенола с высокой термостойкостью для автомобильных компонентов
• Формовочная смесь на основе смолы LCP с высокой текучестью для мобильных устройств
• Формовочная смесь из ненасыщенной полиэфирной смолы с высоким тепловыделением для автомобильных компонентов
• Долговременная и надежная формовочная смесь PBT для автомобильных компонентов
• Компаунды формовочные на основе карбамида
• Компаунды формовочные меламиновые

• Пленки оптические серии «Fine Tiara»
• Сенсорные пленки для сенсорной панели большого экрана
• Двусторонние пленки ПЭТ из медного ламината для сенсорной панели с большим экраном

• Монокристалл оксида цинка Pana-Tetra

• Смола Pana-Tetra Compound

• Пленка для предотвращения электризации Pana-Tetra

• Чистящее средство «AMTECLEAN A» для литьевых машин

• «AMTECLEAN Z» Неорганическое противомикробное средство

близко

• Конденсаторы
• Резисторы
• Индукторы (катушки)
• Решения по управлению температурой
• Компоненты ЭМС, защита цепей
• Датчики
• Устройства ввода
• Полупроводники
• Датчики, компоненты
• Моторы, разъемы

FA309 Компоненты

• Моторы
• Промышленные устройства, носители информации
• Пользовательские и модульные устройства
• Заводская автоматизация, сварочные машины
• Промышленные батареи
• Электронные материалы
• Материалы

близко

• Автомобильная промышленность
• Промышленность
• Модули решений
• Интеллектуальное общество
• Бытовая техника
• AV / Computing
• Здравоохранение
• Система кондиционирования воздуха
• Cluster HUD
• Модуль управления кузовом
• Автомобильная AV-система
• Зарядная станция EV
• Система управления аккумулятором
• Модуль стеклоподъемника
• Регистратор привода
• Электрический мотоцикл
• Система контроля давления в шинах )
• Система вызова службы экстренной помощи (eCall)
• Многофункциональный принтер (МФУ)
• ПЛК (программируемый логический контроллер)
• 3D-принтер
• Электроинструменты
• Кондиционер
• Робот
• Сервопривод переменного тока Двигатель
• Источник бесперебойного питания (ИБП)
• Камера наблюдения
• Биометрические данные
• Счетчик газа
• Счетчик воды
• Базовая станция для малых сот
• Цифровая вывеска
• ） Интеллектуальное светодиодное освещение
• Кондиционер
• HEMS (Home Energy Management System)
• Холодильник
• Стиральная машина
• Солнечная инверторная система
• Система накопления энергии
• Микроволновая печь
• Проектор
• Планшетный смартфон
• Носимое устройство
• Портативный монитор ЭКГ
• Капсульный эндоскоп
• Сфигмоманометр
• Электрическая зубная щетка

близко

• Каталог продукции
• Отчет о подтверждении RoHS / REACH
• Данные CAD
• Данные моделирования
• Батареи Паспорт безопасности продукта
• Литиевая батарея UN38.3 Краткое описание теста

близко

• Поддержка выбора продукта
• Базовые знания
• Решения
• Инструменты проектирования и моделирования
• Инструменты поддержки
• Служба технической поддержки
• Поддержка производства
• Оптимальное решение для схемотехники
• Решения для устройств
• Решения по шуму / температуре
• Решения для измерения температуры

близко

• Что нового
• Пресс-релиз
• Новости продукта

близко

• Конденсаторы
• Резисторы
• Катушки индуктивности
• Решения по управлению температурой
• Компоненты ЭМС, защита цепей
• Датчики
• Устройства ввода
• Полупроводники
• Датчики и компоненты

Реле и разъемы

Тип конденсатора по наилучшей цене — Отличные предложения по типу конденсатора от мировых продавцов конденсаторов

Отличные новости !!! Вы выбрали правильный тип конденсатора.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не будет побит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот тип конденсаторов высшего класса вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили конденсатор вашего типа на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в типе конденсатора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести конденсатор данного типа по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Конденсаторы

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное

Любимый

71

Введение

Конденсатор — это двухконтактный электрический компонент. Наряду с резисторами и катушками индуктивности, они являются одними из самых фундаментальных пассивных компонентов , которые мы используем.Вам придется очень внимательно поискать схему, в которой не было бы конденсатора .

Конденсаторы отличаются своей способностью накапливать энергию ; они похожи на полностью заряженную электрическую батарею. Колпачки , как мы их обычно называем, имеют самые разные критические применения в схемах. Общие приложения включают локальное накопление энергии, подавление скачков напряжения и комплексную фильтрацию сигналов.

Рассмотрено в этом учебном пособии

В этом руководстве мы рассмотрим всевозможные темы, связанные с конденсаторами, в том числе:

• Как делается конденсатор
• Как работает конденсатор
• Единицы емкости
• Типы конденсаторов
• Как распознать конденсаторы
• Как емкость сочетается последовательно и параллельно
• Применение конденсаторов общего назначения

Рекомендуемая литература

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях электроники.Прежде чем переходить к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотр) эти:

---

Обозначения и единицы измерения

Условные обозначения цепей

Есть два распространенных способа изобразить конденсатор на схеме. У них всегда есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. Обозначение конденсаторов состоит из двух параллельных линий, которые могут быть плоскими или изогнутыми; обе линии должны быть параллельны друг другу, близко друг к другу, но не касаться друг друга (это фактически показывает, как сделан конденсатор.Трудно описать, проще просто показать:

(1) и (2) — стандартные символы конденсаторной цепи. (3) — пример символов конденсаторов в действии в цепи регулятора напряжения.

Символ с изогнутой линией (№2 на фотографии выше) указывает на то, что конденсатор поляризован, что означает, что это, вероятно, электролитический конденсатор. Подробнее об этом в разделе о типах конденсаторов этого руководства.

Каждый конденсатор должен сопровождаться названием — C1, C2 и т. Д.. — и стоимость. Значение должно указывать на емкость конденсатора; сколько там фарадов. Кстати о фарадах …

Емкость

Не все конденсаторы одинаковы. Каждый конденсатор имеет определенную емкость. Емкость конденсатора говорит вам, сколько заряда он может хранить , большая емкость означает большую емкость для хранения заряда. Стандартная единица измерения емкости называется фарад , сокращенно F .

Получается, что фарад — это лот емкости, даже 0,001Ф (1 миллифарад — 1мФ) — большой конденсатор. Обычно вы увидите конденсаторы с номиналом от пико- (10 ^-12 ) до микрофарад (10 ^-6 ).

10 ³

Имя префикса	Аббревиатура	Вес	Эквивалентные фарады
Пикофарад	пФ	10 -12	0,000000000001 F
Нанофарад
Нанофарад	9140 9140 9140	0.000000001 F
Микрофарад	мкФ	10 -6	0,000001 F
Милифарад	mF	10 -3	0,001 F
	1000 Ф.

Когда вы входите в диапазон емкости от фарада до килофарада, вы начинаете говорить о специальных конденсаторах, которые называются конденсаторами super или ultra .

---

Теория конденсаторов

Примечание : Материал на этой странице не совсем критичен для понимания новичками в электронике … и к концу все становится немного сложнее. Мы рекомендуем прочитать раздел Как делается конденсатор , остальные, вероятно, можно пропустить, если они вызывают у вас головную боль.

Как делается конденсатор

Условное обозначение конденсатора на самом деле очень похоже на то, как он сделан.Конденсатор состоит из двух металлических пластин и изоляционного материала, называемого диэлектриком . Металлические пластины расположены очень близко друг к другу, параллельно, но диэлектрик находится между ними, чтобы они не соприкасались.

Стандартный сэндвич конденсатора: две металлические пластины, разделенные изолирующим диэлектриком.

Диэлектрик может быть изготовлен из любых изоляционных материалов: бумаги, стекла, резины, керамики, пластика или чего-либо еще, что препятствует прохождению тока.

Пластины изготовлены из проводящего материала: алюминия, тантала, серебра или других металлов. Каждый из них подключен к клеммному проводу, который в конечном итоге подключается к остальной части схемы.

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — зависит от того, как он устроен. Для большей емкости требуется конденсатор большего размера. Пластины с большей площадью перекрывающейся поверхности обеспечивают большую емкость, а большее расстояние между пластинами означает меньшую емкость. Материал диэлектрика даже влияет на то, сколько фарад имеет колпачок.Полная емкость конденсатора может быть рассчитана по формуле:

Где ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (постоянное значение, определяемое материалом диэлектрика), A — площадь перекрытия пластин друг с другом, а d — расстояние между пластинами.

Как работает конденсатор

Электрический ток — это поток электрического заряда, который электрические компоненты используют для зажигания, вращения или выполнения любых действий.Когда ток течет в конденсатор, заряды «застревают» на пластинах, потому что не могут пройти через изолирующий диэлектрик. Электроны — отрицательно заряженные частицы — засасываются в одну из пластин, и она становится в целом заряженной отрицательно. Большая масса отрицательных зарядов на одной пластине отталкивает, как заряды, на другой пластине, делая ее заряженной положительно.

Положительный и отрицательный заряды на каждой из этих пластин притягиваются друг к другу, потому что это то, что делают противоположные заряды.Но с диэлектриком, сидящим между ними, как бы они ни хотели соединиться, заряды навсегда останутся на пластине (до тех пор, пока им не будет куда-то идти). Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, которое влияет на электрическую потенциальную энергию и напряжение. Когда заряды группируются на таком конденсаторе, крышка накапливает электрическую энергию так же, как батарея может накапливать химическую энергию.

Зарядка и разрядка

Когда на пластинах конденсатора сливаются положительный и отрицательный заряды, конденсатор становится заряженным .Конденсатор может сохранять свое электрическое поле — удерживать свой заряд, потому что положительный и отрицательный заряды на каждой из пластин притягиваются друг к другу, но никогда не достигают друг друга.

В какой-то момент пластины конденсатора будут настолько заряжены, что просто не смогут больше принимать их. На одной пластине достаточно отрицательных зарядов, чтобы они могли отразить любые другие, которые попытаются присоединиться. Здесь вступает в игру емкость конденсатора ( фарад), которая говорит вам о максимальном количестве заряда, которое может хранить конденсатор.

Если в цепи создается путь, который позволяет зарядам найти другой путь друг к другу, они покинут конденсатор, и он разрядит .

Например, в схеме ниже можно использовать аккумулятор для создания электрического потенциала на конденсаторе. Это вызовет нарастание одинаковых, но противоположных зарядов на каждой из пластин, пока они не станут настолько полными, что оттолкнут ток от протекания. Светодиод, расположенный последовательно с крышкой, может обеспечивать путь для тока, а энергия, запасенная в конденсаторе, может использоваться для кратковременного освещения светодиода.

Расчет заряда, напряжения и тока

Емкость конденсатора — сколько в нем фарад — говорит вам, сколько заряда он может хранить. Сколько заряда конденсатор хранит в настоящее время , зависит от разности потенциалов (напряжения) между его пластинами. Это соотношение между зарядом, емкостью и напряжением можно смоделировать с помощью следующего уравнения:

Заряд (Q), накопленный в конденсаторе, является произведением его емкости (C) и приложенного к нему напряжения (V).

Емкость конденсатора всегда должна быть постоянной известной величиной. Таким образом, мы можем регулировать напряжение для увеличения или уменьшения заряда крышки. Больше напряжения означает больше заряда, меньше напряжения … меньше заряда.

Это уравнение также дает нам хороший способ определить значение одного фарада. Один фарад (F) — это способность хранить одну единицу энергии (кулоны) на каждый вольт.

Расчет тока

Мы можем пойти дальше по уравнению заряда / напряжения / емкости, чтобы выяснить, как емкость и напряжение влияют на ток, поскольку ток является скоростью потока заряда.Суть отношения конденсатора к напряжению и току такова: величина тока , протекающего через конденсатор , зависит как от емкости, так и от того, как быстро напряжение растет или падает . Если напряжение на конденсаторе быстро возрастает, через конденсатор будет индуцироваться большой положительный ток. Более медленный рост напряжения на конденсаторе означает меньший ток через него. Если напряжение на конденсаторе стабильное и неизменное, через него не будет проходить ток.

(Это некрасиво и затрагивает вопросы исчисления. В этом нет необходимости, пока вы не перейдете к анализу во временной области, разработке фильтров и прочим грубым вещам, поэтому переходите к следующей странице, если вам не нравится это уравнение .) Уравнение для расчета тока через конденсатор:

Часть этого уравнения dV / dt является производной (причудливый способ сказать мгновенная скорость ) напряжения во времени, это эквивалентно тому, как «насколько быстро напряжение растет или падает в этот самый момент».Большой вывод из этого уравнения заключается в том, что если напряжение стабильно , производная равна нулю, что означает, что ток также равен нулю . Вот почему ток не может протекать через конденсатор, поддерживающий постоянное постоянное напряжение.

---

Типы конденсаторов

Существуют всевозможные типы конденсаторов, каждый из которых имеет определенные особенности и недостатки, которые делают его лучше для одних приложений, чем для других.

При выборе типа конденсатора необходимо учитывать несколько факторов:

• Размер — Размер с точки зрения физического объема и емкости.Нередко конденсатор является самым большим компонентом в цепи. Также они могут быть очень маленькими. Для большей емкости обычно требуется конденсатор большего размера.
• Максимальное напряжение — Каждый конденсатор рассчитан на максимальное падение напряжения на нем. Некоторые конденсаторы могут быть рассчитаны на 1,5 В, другие — на 100 В. Превышение максимального напряжения обычно приводит к разрушению конденсатора.
• Ток утечки — Конденсаторы не идеальны.Каждая крышка склонна пропускать небольшое количество тока через диэлектрик от одного вывода к другому. Эта крошечная потеря тока (обычно наноампер или меньше) называется утечкой. Утечка заставляет энергию, накопленную в конденсаторе, медленно, но верно истощаться.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Выводы конденсатора не на 100% проводящие, они всегда будут иметь небольшое сопротивление (обычно менее 0,01 Ом). Это сопротивление становится проблемой, когда через колпачок проходит большой ток, вызывая потери тепла и мощности.
• Допуск — Конденсаторы также не могут иметь точную, точную емкость. Каждая крышка будет рассчитана на свою номинальную емкость, но, в зависимости от типа, точное значение может варьироваться от ± 1% до ± 20% от желаемого значения.

Конденсаторы керамические

Наиболее часто используемый и производимый конденсатор — керамический конденсатор. Название происходит от материала, из которого сделан их диэлектрик.

Керамические конденсаторы обычно бывают физически и емкостными малыми .Трудно найти керамический конденсатор больше 10 мкФ. Керамический колпачок для поверхностного монтажа обычно находится в крошечных корпусах 0402 (0,4 мм x 0,2 мм), 0603 (0,6 мм x 0,3 мм) или 0805. Керамические колпачки со сквозными отверстиями обычно выглядят как маленькие (обычно желтые или красные) лампочки с двумя выступающими клеммами.

Две крышки в радиальном корпусе со сквозным отверстием; конденсатор 22 пФ слева и 0,1 мкФ справа. Посередине — крошечная крышка 0,1 мкФ 0603 для поверхностного монтажа.

По сравнению с не менее популярными электролитическими крышками керамические конденсаторы являются более близкими к идеальным (гораздо более низкими значениями ESR и токов утечки), но их небольшая емкость может быть ограничивающей.Обычно они также являются наименее дорогим вариантом. Эти колпачки хорошо подходят для высокочастотной связи и развязки.

Электролитический алюминий и тантал

Электролитики

хороши тем, что они могут упаковать много емкости в относительно небольшой объем. Если вам нужен конденсатор емкостью от 1 мкФ до 1 мФ, вы, скорее всего, найдете его в электролитической форме. Они особенно хорошо подходят для высоковольтных приложений из-за их относительно высокого максимального номинального напряжения.

Алюминиевые электролитические конденсаторы, самые популярные из семейства электролитических, обычно выглядят как маленькие жестяные банки с обоими выводами, выходящими снизу.

Ассортимент электролитических конденсаторов для сквозного и поверхностного монтажа. Обратите внимание, что у каждого из них есть метод маркировки катода (отрицательный вывод).

К сожалению, электролитические колпачки обычно поляризованные . У них есть положительный вывод — анод — и отрицательный вывод, называемый катодом.Когда напряжение подается на электролитический колпачок, анод должен иметь более высокое напряжение, чем катод. Катод электролитического конденсатора обычно обозначается знаком «-» и цветной полосой на корпусе. Ножка анода также может быть немного длиннее, как еще один признак. Если на электролитический колпачок подается обратное напряжение, они выйдут из строя (из-за чего лопнет и разорвется) и навсегда. После лопания электролитик будет вести себя как короткое замыкание.

Эти колпачки также известны своей утечкой — позволяя небольшим токам (порядка нА) проходить через диэлектрик от одного вывода к другому. Это делает электролитические колпачки менее чем идеальными для хранения энергии, что, к сожалению, с учетом их высокой емкости и номинального напряжения.

Суперконденсаторы

Если вы ищете конденсатор, предназначенный для хранения энергии, не ищите ничего, кроме суперконденсаторов. Эти колпачки имеют уникальную конструкцию, обеспечивающую очень высоких емкостей в диапазоне фарад.

Суперконденсатор 1Ф (!). Высокая емкость, но рассчитана только на 2,5 В. Обратите внимание, что они также поляризованы.

Несмотря на то, что они могут хранить огромное количество заряда, суперкаперы не справляются с очень высокими напряжениями. Этот суперконденсатор 10F рассчитан только на максимальное напряжение 2,5 В. Более того, это уничтожит его. Суперэлементы обычно устанавливаются последовательно для достижения более высокого номинального напряжения (при уменьшении общей емкости).

Основное применение суперконденсаторов в — накопление и выделение энергии , как батареи, которые являются их основным конкурентом.Хотя суперконденсаторы не могут удерживать столько энергии, сколько батарея того же размера, они могут высвобождать ее намного быстрее и обычно имеют гораздо больший срок службы.

Прочие

Электролитические и керамические крышки покрывают около 80% типов конденсаторов (а суперкапсы только около 2%, но они супер!). Другим распространенным типом конденсаторов является пленочный конденсатор , который отличается очень низкими паразитными потерями (ESR), что делает их идеальными для работы с очень высокими токами.

Есть много других менее распространенных конденсаторов. Конденсаторы переменной емкости могут производить емкости различной емкости, что делает их хорошей альтернативой переменным резисторам в схемах настройки. Скрученные провода или печатные платы могут создавать емкость (иногда нежелательную), поскольку каждый состоит из двух проводников, разделенных изолятором. Лейденские банки — стеклянная банка, наполненная проводниками и окруженная ими, — это О. семейства конденсаторов. Наконец, конечно, конденсаторы потока (странная комбинация катушки индуктивности и конденсатора) имеют решающее значение, если вы когда-нибудь планируете вернуться в дни славы.

---

Конденсаторы последовательно / параллельно

Подобно резисторам, несколько конденсаторов можно объединить последовательно или параллельно для создания комбинированной эквивалентной емкости. Конденсаторы, однако, складываются так, что полностью противоположны резисторам.

Параллельные конденсаторы

Когда конденсаторы размещены параллельно друг другу, общая емкость равна сумме всех емкостей .Это аналогично тому, как резисторы добавляются последовательно.

Так, например, если у вас есть три конденсатора номиналом 10 мкФ, 1 мкФ и 0,1 мкФ, подключенные параллельно, общая емкость будет 11,1 мкФ (10 + 1 + 0,1).

Конденсаторы серии

Подобно тому, как резисторы сложно добавить параллельно, конденсаторы становятся странными при установке в серии . Общая емкость конденсаторов Н , подключенных последовательно, является обратной суммой всех обратных емкостей.

Если у вас есть только и два конденсатора , соединенных последовательно, вы можете использовать метод «произведение над суммой» для расчета общей емкости:

Если продолжить это уравнение, если у вас есть два одинаковых конденсатора, соединенных последовательно , общая емкость составляет половину их значения.Например, два последовательно соединенных суперконденсатора по 10Ф дадут общую емкость 5Ф (это также даст возможность удвоить номинальное напряжение всего конденсатора с 2,5 В до 5 В).

---

Примеры применения

Существует множество приложений для этого изящного маленького (на самом деле, обычно они довольно большие) пассивного компонента. Чтобы дать вам представление об их широком спектре использования, вот несколько примеров:

Разделительные (байпасные) конденсаторы

Многие конденсаторы, которые вы видите в схемах, особенно те, которые имеют интегральную схему, развязывают.Работа развязывающего конденсатора заключается в подавлении высокочастотных шумов в сигналах источника питания. Они снимают крошечные колебания напряжения, которые в противном случае могли бы нанести вред чувствительным микросхемам, из источника напряжения.

В каком-то смысле развязывающие конденсаторы действуют как очень маленький локальный источник питания для ИС (почти как источник бесперебойного питания для компьютеров). Если в источнике питания очень быстро падает напряжение (что на самом деле довольно часто, особенно когда цепь, которую он питает, постоянно переключает требования к нагрузке), разделительный конденсатор может на короткое время подавать питание с правильным напряжением.Вот почему эти конденсаторы также называют байпасными конденсаторами ; они могут временно действовать как источник питания в обход источника питания.

Разделительные конденсаторы подключаются между источником питания (5 В, 3,3 В и т. Д.) И землей. Нередко для обхода источника питания используют два или более конденсаторов с разным номиналом или даже разных типов, потому что некоторые номиналы конденсаторов будут лучше других при фильтрации определенных частот шума.

На этой схеме три развязывающих конденсатора используются для уменьшения шума в источнике напряжения акселерометра.Две керамические 0,1 мкФ и одна танталовая электролитическая 10 мкФ разделенные функции развязки.

Хотя кажется, что это может привести к короткому замыканию между питанием и землей, только высокочастотные сигналы могут проходить через конденсатор на землю. Сигнал постоянного тока поступит на микросхему, как и нужно. Другая причина, по которой они называются шунтирующими конденсаторами, заключается в том, что высокие частоты (в диапазоне кГц-МГц) обходят ИС, а не проходят через конденсатор, чтобы добраться до земли.

При физическом размещении развязывающих конденсаторов они всегда должны располагаться как можно ближе к ИС.Чем дальше они находятся, тем менее эффективны.

Вот физическая компоновка схемы из схемы выше. Крошечная черная ИС окружена двумя конденсаторами емкостью 0,1 мкФ (коричневые крышки) и одним электролитическим танталовым конденсатором 10 мкФ (высокая прямоугольная крышка черного / серого цвета).

Чтобы следовать хорошей инженерной практике, всегда добавляйте хотя бы один развязывающий конденсатор к каждой ИС. Обычно хорошим выбором является 0,1 мкФ или даже дополнительные конденсаторы на 1 мкФ или 10 мкФ. Это дешевое дополнение, и они помогают убедиться, что микросхема не подвергается сильным провалам или скачкам напряжения.

Фильтр источника питания

Диодные выпрямители

могут использоваться для преобразования переменного напряжения, выходящего из вашей стены, в постоянное напряжение, необходимое для большинства электронных устройств. Но сами по себе диоды не могут превратить сигнал переменного тока в чистый сигнал постоянного тока, им нужна помощь конденсаторов! При добавлении параллельного конденсатора к мостовому выпрямителю выпрямленный сигнал выглядит следующим образом:

Может быть преобразован в сигнал постоянного тока близкого к уровню, например:

Конденсаторы — упрямые компоненты, они всегда будут пытаться противостоять резким перепадам напряжения.Конденсатор фильтра будет заряжаться по мере увеличения выпрямленного напряжения. Когда выпрямленное напряжение, поступающее в конденсатор, начинает быстро снижаться, конденсатор получит доступ к своему банку накопленной энергии, и он будет очень медленно разряжаться, передавая энергию нагрузке. Конденсатор не должен полностью разрядиться, пока входной выпрямленный сигнал снова не начнет увеличиваться, заряжая конденсатор. Этот танец разыгрывается много раз в секунду, снова и снова, пока используется источник питания.

Цепь питания переменного тока в постоянный.Крышка фильтра (C1) имеет решающее значение для сглаживания сигнала постоянного тока, посылаемого в цепь нагрузки.

Если вы разорвите какой-либо блок питания переменного тока в постоянный, вы обязательно найдете хотя бы один довольно большой конденсатор. Ниже показаны внутренности настенного адаптера постоянного тока на 9 В. Заметили там конденсаторы?

Конденсаторов может быть больше, чем вы думаете! Есть четыре электролитических крышки, похожие на консервные банки, в диапазоне от 47 мкФ до 1000 мкФ. Большой желтый прямоугольник на переднем плане — это высоковольтный 0.Крышка из полипропиленовой пленки 1 мкФ. И синий колпачок в форме диска, и маленький зеленый посередине — керамические.

Хранение и поставка энергии

Кажется очевидным, что если конденсатор накапливает энергию, одно из множества его применений — подача этой энергии в цепь, как аккумулятор. Проблема в том, что конденсаторы имеют гораздо более низкую плотность энергии , чем батареи; они просто не могут вместить столько энергии, сколько химическая батарея того же размера (но этот разрыв сокращается!).

Положительным моментом конденсаторов является то, что они обычно служат дольше, чем батареи, что делает их лучшим выбором с экологической точки зрения. Они также способны выдавать энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их подходящими для приложений, требующих коротких, но сильных всплесков мощности. Вспышка камеры могла получать питание от конденсатора (который, в свою очередь, вероятно, заряжался от батареи).

Батарея или конденсатор?

Срок службы ✓

	Аккумулятор	Конденсатор
Емкость	✓
Плотность энергии	✓
Скорость заряда / разряда		✓
	✓

Фильтрация сигналов

Конденсаторы

обладают уникальной реакцией на сигналы различной частоты.Они могут блокировать низкочастотные компоненты или компоненты сигнала постоянного тока, позволяя при этом проходить более высоким частотам. Они похожи на вышибалу в очень эксклюзивном клубе только для высоких частот.

Фильтрация сигналов может быть полезна во всех видах приложений обработки сигналов. Радиоприемники могут использовать конденсатор (среди других компонентов) для отстройки от нежелательных частот.

Другим примером фильтрации сигнала конденсатора являются пассивные схемы кроссовера внутри громкоговорителей, которые разделяют один аудиосигнал на несколько.Последовательный конденсатор блокирует низкие частоты, поэтому оставшиеся высокочастотные части сигнала могут идти на твитер динамика. При прохождении низких частот в цепи сабвуфера высокие частоты в основном могут быть шунтированы на землю через параллельный конденсатор.

Очень простой пример схемы кроссовера аудио. Конденсатор блокирует низкие частоты, а катушка индуктивности блокирует высокие частоты. Каждый из них может использоваться для доставки нужного сигнала настроенным аудиодрайверам.

Понижение рейтинга

При работе с конденсаторами важно проектировать схемы с конденсаторами, которые имеют гораздо более высокий допуск, чем потенциально самый высокий скачок напряжения в вашей системе.

Вот отличное видео от инженера SparkFun Шона о том, что происходит с различными типами конденсаторов, когда вы не можете снизить номинальные параметры конденсаторов и превысить их максимальное напряжение. Вы можете прочитать больше о его экспериментах здесь.

---

Закупка конденсаторов

Храните на этих маленьких компонентах накопителя энергии или используйте их в качестве начального блока питания.

Наши рекомендации:

Комплект конденсаторов SparkFun

В наличии

КОМПЛЕКТ-13698

Это набор, который предоставляет вам базовый ассортимент конденсаторов, чтобы начать или продолжить работу над электроникой. Нет мес…

9

Конденсатор керамический 0.1 мкФ

В наличии

COM-08375

Это очень распространенный конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Используется во всевозможных приложениях для отключения ИС от источников питания. 0,1 дюйма с интервалом…

1

Суперконденсатор — 10Ф / 2.5В

В наличии

COM-00746

Да, вы правильно прочитали — конденсатор 10 Фарад. Этот маленький колпачок можно зарядить, а затем медленно рассеять на протяжении всего…

3

Ресурсы и дальнейшее развитие

Уф.Почувствуйте себя экспертом по конденсаторам ?! Хотите узнать больше об основах электроники? Если вы еще этого не сделали, подумайте о прочтении некоторых других распространенных электронных компонентов:

А может, некоторые из этих руководств привлекут ваше внимание?

---

Характеристики конденсатора

Характеристики конденсатора

Elliott Sound Products

Характеристики конденсатора

Авторские права © Сентябрь 2005 г. — Род Эллиотт (ESP)
Обновлено в октябре 2018 г.

верхний

---

Указатель статей

Основной указатель

---

Содержание

---

Введение

Часто говорят, что конденсаторы обеспечивают «хранение энергии», но на самом деле многие из них, используемые в аудиосхемах, не делают ничего подобного.Накопление энергии, безусловно, верно для крышек, используемых в источниках питания или для обхода шин питания усилителей мощности или операционных усилителей (например), но крышки, которые используются для подключения сигнала и блокировки постоянного тока (или просто в качестве меры безопасности, если постоянный ток когда-либо станет присутствуют) не выполняют никакого «накопления энергии», кроме как случайно. Переменный ток, подаваемый на одну сторону крышки, соединяется с другой стороной, и, если крышка достаточно велика (по сравнению с частотой и сопротивлением цепи), на ней никогда не будет заметного напряжения.Без напряжения нет накопленной энергии. Всегда будет присутствовать крошечное напряжение, но обычно оно достаточно мало, чтобы его можно было игнорировать при анализе.

В свете этого простого факта очень трудно понять, почему так много внимания уделяется «звуку» конденсаторов. В большинстве случаев эти дискуссии сосредоточены на соединительных колпачках , которые (как отмечалось выше) обычно имеют очень небольшое напряжение на них. Диэлектрические потери (коэффициент рассеяния, диэлектрическое поглощение) имеют большое значение, и некоторые довольно возмутительные заявления сделаны относительно важности этих потерь в усилителях и другом звуковом оборудовании.

Сигнальные конденсаторы

(в отличие от «запоминающих» конденсаторов источника питания) работают изо всех сил при использовании в цепях фильтров. Это относится к активным пассивным фильтрам и , но колпачки, используемые в кроссоверных сетях пассивных громкоговорителей, должны выдерживать большой ток и часто (относительно) высокие напряжения переменного тока. Они должны быть соответствующим образом оценены, и хотя для этой цели продаются биполярные (также известные как неполяризованные) электролитические колпачки, IMO они подходят только для систем, точность которых не является большой проблемой.Принято считать, что полипропилен является оптимальным диэлектриком для этого (и подобных) применений, но для систем с низким энергопотреблением полиэстер обычно вполне подходит. Электролитические конденсаторы (поляризованные или нет) со временем меняют свое значение и просто не подходят для систем с высокой точностью воспроизведения. В активных фильтрах (обычно на основе операционных усилителей) конденсаторы обычно имеют очень низкий ток (максимум несколько миллиампер) и низкое напряжение. В этом случае нет необходимости в «специальных» колпачках, но они все равно должны быть из металлизированной пленки (никогда не из керамики с высоким «K»!).

В сети есть сайты, показывающие, что разные крышки имеют разные свойства, и многие люди часто используют это как «доказательство» того, что различия слышны. Есть сайты, которые, кажется, имеют безупречную репутацию, но сумели создать только FUD (страх, неуверенность и сомнения) с дикими заявлениями о непоправимом ущербе сигналу из-за использования «неправильного» типа ограничения … даже в качестве источника. байпас (да, это правда — это заявление было сделано ). В некоторых случаях вы будете читать такие вещи, как «показали тесты прослушивания»… (бла, бла, бла) «. Но где данные? Кто проводил тест? Как он проводился? Проводился ли тест на самом деле ? Большинство заявлений такого рода указывают на то, что существует скрытая повестка дня , так что будьте осторожны. Гитаристы — одна из групп, которую обычно преследуют продавцы змеиного масла (сюда могут входить известные производители!).

В поисках «тона» часто используются эзотерические конденсаторы, и некоторые люди воображают, что если бы они могли просто найти «правильный» конденсатор, они будут звучать как <вставить известного музыканта выбор>.Это дурацкая затея, но ее часто подкрепляют другие с таким же мышлением. «Правильного» конденсатора просто не существует. Значение крышки влияет на то, что она будет делать.
к «тону» гитары (например), а не к ее внешнему виду или воображаемым «магическим» характеристикам. Магии нет, только физика.

То, что часто полностью упускается из виду, это то, что конденсаторы, используемые для связи сигнала , должны иметь очень низкий импеданс для всех частот, которые предполагается пройти через систему, и в целом полное сопротивление (емкостное реактивное сопротивление) обычно должно быть меньше половины. сопротивление цепи — для наименьшая интересующая частота .Например, соединительный колпачок, который используется на входе усилителя звука, может иметь значение 1 мкФ со следующей резистивной нагрузкой 22 кОм (это довольно часто встречается в конструкциях ESP).

Конденсатор имеет реактивное сопротивление 7,9 кОм при 20 Гц и 22 кОм при 7,2 Гц (это частота -3 дБ). На этой частоте, если на вход подается 1 В, 707 мВ будет «потеряно» на конденсаторе, и усилитель получит входной сигнал 707 мВ. Причина, по которой напряжения не составляют 50% от входного напряжения, связана с фазой.Это вполне нормально и не вызывает проблем. Двойной слепой тест любых двух конденсаторов одинакового номинала и разумной конструкции не выявит какой-либо слышимой разницы — даже если музыка имеет значительную очень низкочастотную составляющую, и громкоговорители могут ее воспроизвести. На 40 Гц конденсатор имеет реактивное сопротивление чуть менее 4 кОм, а на 1 кГц оно упало до 159 Ом. На частоте 10 кГц реактивное сопротивление всего 15,9 Ом! Эти цифры достаточно точны для всех напряжений, сопротивлений и частот.

Примечание: Следует понимать, что если напряжение на любого конденсатора близко к нулю, то это разумно. что будут близкие к нулю искажения, создаваемые конденсатором , включая те, которые, как утверждается, имеют высокие искажения . При использовании для связи по переменному току (блокировка по постоянному току) не правильно крышки такого размера всегда будут иметь более нескольких милливольт / вольт. Это легко измерить или смоделировать, и результаты вполне убедительны.Утверждает, что колпачки «портят звук» распространены и, как правило, ложны, если не использовалась совершенно неподходящая часть!

Диэлектрические потери (диэлектрическое поглощение и коэффициент рассеяния для моего анализа сгруппированы вместе) объясняются «размытием» высоких частот, что означает, что с увеличением частоты проблема усугубляется. Однако по мере увеличения частоты количество сигнала через конденсатор падает, поэтому на самых высоких частотах конденсатор фактически вызывает короткое замыкание.Влияние на любой конденсатор связи уменьшается с увеличением частоты и наиболее существенно на самой низкой интересующей частоте.

Эти эффекты проверены путем моделирования и фактического тестирования — и, чтобы избежать каких-либо проблем, ни один компонент не был поврежден при создании этой статьи (извините). Здесь много возможностей моделирования просто потому, что большинство эффектов чрезвычайно сложно (а некоторые практически невозможно) измерить. Разрешающая способность симулятора намного выше, чем у любого известного испытательного инструмента, но нужно быть осторожным, чтобы используемые модели действовали так же, как и реальные компоненты.

Рисунок 1A — Базовая концепция конденсатора

На рис. 1А показана общая конструкция конденсатора. Показанные пластины могут быть металлической фольгой или, чаще, для большинства крышек, металлизированной пленкой. Он очень тонкий и, как правило, длинный и узкий, затем его скручивают и инкапсулируют. В некоторых случаях колпачок делается плоским, с чередующимися пластинами и диэлектриком. Это обеспечивает максимальную емкость для данного объема.

Рисунок 1B — Конструкция многослойного конденсатора

На рис. 1В показана общая конструкция многослойного колпачка, а также представлено поперечное сечение традиционного намотанного конденсатора.У некоторых конденсаторов один конец помечен полосой или иным образом обозначен как внешняя фольга. Это может быть полезно для чувствительных цепей, где внешний конец фольги (или пластины) может быть подключен к земле (земле / шасси), чтобы защитить конденсатор от помех. Обычно это требуется только в цепях с очень высоким импедансом или при наличии значительного внешнего шума.

Обратите внимание на способ соединения краев фольги. Это предотвращает прохождение сигналом длины пластин.Поскольку один край каждой «пластины» соединен в «массовую клемму», только ширина пластин (то есть между клеммами плюс длина провода) имеет значение для индуктивности.

Емкость пары пластин определяется по формуле …

C = 8.85E ^-12 × k × A / t, где C — емкость (Фарады), k — диэлектрическая проницаемость, A — площадь (м²) и t — толщина диэлектрика (в метрах)

Так, например, пара пластин площадью 0,01 м², разделенных изоляцией 10 мкм с диэлектрической проницаемостью 3 (например,грамм. полиэстер), будет иметь емкость 26,55 нФ. Эти пластины обычно могут быть металлизированным слоем шириной 10 мм и длиной 1 м ^[1] . Хотя это, вероятно, не очень полезно, однажды это может пригодиться (а может и нет). Толщина диэлектрика в основном определяется номинальным напряжением и выдерживаемым напряжением диэлектрического материала.

Типичные значения k (диэлектрическая проницаемость) и диэлектрической прочности (выдерживаемое напряжение) следующие …

Материал	k (диэлектрическая постоянная)	Диэлектрическая прочность
Вакуум (для справки)	1.00000	20-40 МВ / метр
Воздух (уровень моря)	1.00059	3,0 МВ / метр
Оксид алюминия	7-12	13,4 МВ / метр
Керамика	5-6,000	4-12 МВ / метр
Слюда	3 — 6	160 МВ / метр
Поликарбонат	2,9 — 3,0	15-34 МВ / метр
Полиэтилен	2.25	50 МВ / метр
Полиэстер / Майлар / ПЭТ	2,8 — 4,5	16 МВ / метр
Полипропилен	1,5	23-25 ​​МВ / метр
Полифениленсульфид (PPS)	3,00 — 5,45	11 — 24 МВ / метр
Полистирол	2,4 — 2,6	25 МВ / метр
Тефлон	2,0 ​​	60 — 150 МВ / метр
Каптон	4.0	120 — 230 МВ / метр
Бумага	См. Примечание	См. Примечание
Змеиное масло	Неизвестно	Неизвестно

Таблица 1 — Диэлектрическая проницаемость и прочность

Примечание: Бумага никогда не используется сама по себе, а диэлектрическая проницаемость и прочность в основном зависят от материала, используемого для пропитки. Фольга + бумага + масло
колпачки используются для приложений с высоким током и / или высоким напряжением.

Это всего лишь небольшой образец — см. Дополнительные сведения. Лишь немногие из огромного количества доступных диэлектриков являются полезными, и только некоторые из них перечислены выше. Из множества сайтов, которые предоставляют эту информацию, существуют значительные различия для многих материалов — этого следовало ожидать из-за диапазона различных составов материалов, даже в пределах одной и той же группы химических соединений. ПЭТ (полиэтилентерефталат) часто используется или обозначается как синоним полиэфира / майлара.Термин «ПЭТ» обычно ассоциируется с бутылками для напитков и относится к тому же семейству (или является идентичным) термопластом. Mylar — торговое название ПЭТ (принадлежит DuPont). PPS является обычным для пленочных конденсаторов SMD и обычно ограничивается относительно низким напряжением (обычно до 50 В). Утверждается, что он очень стабилен и имеет низкий коэффициент рассеяния и ESR.

Обратите внимание, что Kapton ^® (полиимид) был включен, потому что он полезен для изоляции транзисторов от радиаторов и потому что это своего рода эталон для других изоляционных материалов.Он используется для конденсаторов специального назначения, в частности, предназначенных для работы при очень высоких температурах (до 250 ° C) ^[11].

Боюсь, что столбец диэлектрической прочности — это своего рода удар в темноте, поскольку оказалось очень трудно найти надежную информацию (нет ссылок, потому что информация, которую я смог найти, была получена из самых разных разных местах). Есть много ссылок на одни материалы, почти ничего — на другие, и многие противоречат друг другу.

Диэлектрическая прочность (также обозначаемая в некоторых текстах как пробивное или выдерживаемое напряжение) обычно (но не всегда) измеряется в МВ / м (миллион вольт на метр толщины), а 1 МВ / метр соответствует 1 В / мкм. Цифры , а не абсолютные, и они могут значительно варьироваться в зависимости от температуры, частоты и формы электрода (среди других факторов). Различные веб-сайты имеют (часто очень ) разные интерпретации, и рисунок предназначен только для справки. Например, в моем поиске я нашел полиэстер (он же майлар) с номинальным напряжением 7500 В / мил (1/1000 ^-го дюйма = 25.4 мкм), что соответствует почти 300 мВ / м, тогда как показанное мной число составляет 16 мВ / м. Вероятно, что более высокая цифра неверна. Интересно, однако, что выглядит , что электрическая прочность на самом деле улучшает по мере того, как материал становится тоньше. Получить убедительные доказательства этого практически невозможно, но иногда это указывается в технических паспортах изоляционных пленок.

Змеиный жир был включен в таблицу, но нет никаких фактических данных, связанных с ним, и их нельзя найти в Интернете.Да, это шутка, но, как вы можете обнаружить, в производстве конденсаторов для аудиофилов используется много змеиного масла.

Рисунок 2 — Эквивалентная схема конденсатора

Обобщенная эквивалентная схема конденсатора показана на рисунке 2. Номинальная емкость — это значение C ^nom с последовательным соединением ESR и ESL (эквивалентное последовательное сопротивление и индуктивность). Паразитные емкости (C ¹ — C ⁿ ) и их последовательные сопротивления представляют собой диэлектрические потери (сопротивление) и диэлектрическое поглощение (емкость).Они бесконечны, с постоянно уменьшающейся емкостью и последовательным сопротивлением. На рисунке 5 показаны значения, используемые для моделирования.

Важно понимать эквивалентную схему любого компонента, потому что это позволяет моделировать или измерять эффекты со значительным усилением «недостатков». Во многих случаях в этом нет необходимости, поскольку эффекты будут совершенно очевидны, если увидеть, каковы они есть. Это исключает нелинейности, потому что их нелегко смоделировать и они (по определению) нелинейны во множестве различных способов.К ним относятся время, температура и напряжение.

---

Основные формулы

Есть несколько формул, которые вам всегда понадобятся при работе с конденсаторами. Они довольно распространены и показаны во многих статьях и проектах на сайте ESP. Безусловно, наиболее распространенной является формула для определения емкостного реактивного сопротивления, записанная как Xc …

.

Xc = 1 / (2 × π × f × C), где π равно 3,141, f — частота, а C — емкость в фарадах.

Емкостное реактивное сопротивление конденсатора 1 мкФ при 50 Гц равно 3.181к. В случае реактивных компонентов (конденсаторов и катушек индуктивности) частота является важной частью формулы, поскольку реактивные компоненты зависят от частоты. Простые формулы работают должным образом только на низких частотах (например, аудио), потому что паразитная индуктивность, емкость и сопротивление будут влиять на поведение на высоких частотах — обычно от 100 кГц до 1 МГц и выше, в зависимости от физических характеристик детали (ей).

Тот, который вы не часто видите, позволяет рассчитать ток через конденсатор, зная частоту и напряжение.Это предполагает наличие синусоиды и не работает с импульсными сигналами. Вам нужно знать гораздо больше о форме волны и о самом конденсаторе, если вам нужно рассчитать ток любой нелинейной формы волны (т.е. любой формы волны , которая не является синусоидальной) …

Ic = 2 × π × f × C × V

Например, конденсатор 1 мкФ с приложенным напряжением 230 В RMS при 50 Гц будет пропускать 72,26 мА. Вы получите тот же ответ, разделив напряжение (230 В) на реактивное сопротивление (рассчитанное выше равняется 3.181к).

Если вам нужны все формулы и метод, используемый для транспонирования любой формулы, см. Руководство по электронике для начинающих — Часть 1. Статья предназначена для всех, кто только начинает, но не является экспертом (или забыл) алгеброй. .

Еще кое-что, что потенциально может показательно, — это вычислить наихудшую скорость изменения (скорость нарастания) аудиосигнала. Усилитель мощностью 150 Вт (8 Ом) имеет пиковую мощность чуть ниже ± 50 В. Если представить, что он должен передавать полную мощность на частоте 20 кГц, скорость нарастания составит всего 6.28 В / мкс. Скорость нарастания напряжения может быть определена по следующей формуле …

Скорость нарастания = 2 × π × В _Пик × f / 10 ⁶
Скорость нарастания = 2 × π × 50 × 20k / 10 ⁶ = 6,2831 … В / мкс

Это никогда не достигается на практике с музыкой, и даже если бы это было так, это довольно неторопливая скорость изменения. Цепи переключения работают на гораздо более высоких скоростях, а время нарастания / спада часто измеряется в наносекундах. Нет ничего необычного в измерении скорости изменения в кВ / мкс, чего никогда не сможет достичь ни один линейный усилитель звука.При таких очень высоких скоростях переключения «обычные» конденсаторы не подходят, поэтому необходимо тщательно продумывать диэлектрик и конструкцию. Линейный звук никогда не приближается, а «обычные» конденсаторы редко бывают без недостатка.

Усилитель класса D может иметь скорость нарастания более 300 В / мкс, а также импульсный источник питания. Конденсаторы только , которые могут выдерживать такую ​​энергию, являются специализированными типами с сильным импульсным током, которые могут быть металлизированной пленкой или пленкой + фольга.Они выбраны так, чтобы иметь очень низкие диэлектрические потери и должны быть рассчитаны на пропускание пикового тока. Это редко требуется для усилителей класса D, но некоторые импульсные источники питания требуют максимальной производительности, иначе конденсаторы выйдут из строя. Аудио не требует этого, но для пассивных кроссоверных сетей в мощных динамиках может потребоваться высокий ток .

Если требуется что-то «необычное», ознакомьтесь со спецификациями и выберите в соответствии с требованиями. Не должно быть никаких догадок, потому что все, что вам нужно знать, доступно.

---

1.0 — Характеристики конденсатора

Первое, что нужно понять о диэлектрических потерях, остаточном заряде, последовательном сопротивлении и индуктивности, а также обо всех других проблемах, с которыми сталкиваются конденсаторы, — это то, что они вполне нормальны и присутствуют в во всех реальных компонентах . Вопрос в том, вызывают ли они проблему для обычных аудиосигналов на нормальных уровнях. Нет смысла тестировать конденсаторы, подавая на них сигнал переменного тока 70 В, если этого никогда не произойдет в исследуемой цепи.Еще меньше смысла делать это с многослойными керамическими конденсаторами, рассчитанными на 50 В постоянного тока и разработанными специально для развязки шины питания ! (Да, это было сделано как «доказательство» … чего-то.)

Хотя конденсаторы связи являются основной целью бригады по модернизации, они наиболее безопасны из-за очень низкого напряжения на них. Конденсаторы, используемые в схемах фильтров, специально выбраны так, чтобы они вызывали спад сигнала на выбранной частоте, и это будет рассмотрено позже в статье.

Во-первых, давайте посмотрим на напряжение на соединительной крышке 1 мкФ, подключенной к усилителю с входным сопротивлением 22 кОм. При 40 Гц это всего 177 мВ для входа 1 В, а к тому времени, когда мы дойдем до 10 кГц, напряжение на конденсаторе упадет до 723 мкВ. Это показано на рисунке 2, а на рисунке 3 показана схема, используемая для измерения.

Рисунок 3 — Выходное напряжение Vs. Напряжение конденсатора

Схема тестирования показана ниже. Это просто вопрос измерения напряжения на конденсаторе и резисторе.При поданном среднеквадратичном сигнале 1 В каждый из них будет измерять 0,707 В, когда емкостное реактивное сопротивление равно сопротивлению. Это точка низкой частоты -3 дБ.

Рисунок 4 — Схема испытания для измерения напряжения

Теперь конденсаторы, используемые в симуляторе, «идеальны» в том смысле, что они не имеют диэлектрических потерь, последовательного сопротивления, сопротивления изоляции (утечки) или каких-либо других нежелательных параметров реального конденсатора. Смоделированная крышка с этими реальными параметрами показана на рисунке 5.ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) намного выше, чем фактический конденсатор, ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) примерно типичен, сопротивление утечки (через параллельный резистор) намного ниже, чем в действительности при 100 МОм, а компоненты диэлектрических потерь (последовательность меньшие конденсаторы с последовательным сопротивлением) намеренно превосходит большинство обычных конденсаторов. Эта подсхема ведет себя как конденсатор с довольно высокими потерями — конечно, это было бы совершенно неприемлемо в качестве настроечного конденсатора в схеме, работающей на очень высоких частотах.Короче это ужасный конденсатор. Возможно, из-за этих недостатков он «звучит лучше», но он должен быть очень дорогим и, возможно, ненадежным, чтобы получить истинное признание. Просто поищите в Интернете конденсаторы «Black Beauty» — они заведомо ненадежны (особенно ранние «NOS»), иногда невероятно завышены, и их следует избегать для чего-либо более технологически продвинутого, чем свалка (и да, у меня есть личные опыт работы с ними).

Рисунок 5 — Конденсатор с высокими диэлектрическими потерями

Этот конденсатор с потерями (который хуже, чем любой типичный реальный компонент) затем используется в той же схеме, показанной на рисунке 4.Когда мы смотрим на сигнал усилителя (через резистор 22 кОм), частота увеличивается на 11 МГц (миллигерц), и на частоте 10 Гц наблюдается потеря 3,3 дБ (да, милли децибел) с потерей 4 МБ прямо через звуковой диапазон и до 1 МГц. Это можно считать совершенно незначительным. Подавляющее большинство всех потерь вызвано последовательным сопротивлением (которое для ясности преувеличено). Чтобы никто не подумал, что диэлектрические потери или сопротивление утечки могут вызвать изменение фазы, это тоже несущественно.Фазовый угол на частоте 10 Гц составляет чуть менее 36 °, а конденсатор с потерями отличается на 0,047 °. Опять же, на более высоких частотах существенной разницы нет.

Хорошо, так что при использовании конденсатора с потерями для связи в общей производительности очень мало изменений, но потери действительно должны испортить схему фильтра, верно? Вообще-то неправильно. Практически никакой разницы нет. Хотя разницу можно увидеть с помощью симулятора, большинство доступных реальных инструментов не имеют достаточного разрешения, чтобы ее можно было увидеть.Разница между кроссоверным фильтром 24 дБ / октава, построенным с использованием идеальных конденсаторов и конденсаторов с потерями, настолько мала, что может быть несущественной. Частота изменяется на 1 Гц, а разница напряжений на частоте кроссовера составляет 0,044 дБ (44 дБ). Часто это изменение является результатом нормальных допусков компонентов, и даже паразитная емкость на самой печатной плате может легко превысить отклонение, наблюдаемое симулятором. Отображение графиков с идеально наложенными кривыми мало что дает, но если кто-то захочет провести собственное моделирование, здесь более чем достаточно информации для этого.

Важно понимать, что конденсатор с потерями выглядит (электрически) как бесконечное количество небольших конденсаторов, каждый со своим собственным последовательным сопротивлением. Его можно построить с использованием настоящих конденсаторов с сосредоточенной паразитной емкостью, составляющей, возможно, одну десятую значения фактической емкости. Используйте резистор 1 МОм последовательно с «паразитным» конденсатором, используя общую схему, показанную на рисунках 2 и 5. «Потери» в этом конденсаторе намного больше, чем в любом металлизированном пленочном конденсаторе, но его использование в цепи не приведет к ухудшению качества. производительность одна йота.Диэлектрическое поглощение просто не влияет на то, как конденсатор передает сигнал. Диэлектрические потери становятся проблемой, когда на конденсаторе появляется значительное (высокочастотный сигнал) напряжение, но оно редко даже измеряется как потери на звуковых частотах и ​​на уровнях, типичных для аудиосистем.

---

1.1 — Диэлектрическая абсорбция

Итак, мы можем заключить из этого, что диэлектрические потери , а не вызывают большие вариации — на самом деле вариации бесконечно малы.Но … как насчет накопления заряда в диэлектрике? Это явление, которое позволяет крышке восстанавливать часть своего первоначального заряда за счет «диэлектрического поглощения» (также известного как «замачивание» ^[6] ). Это часть того же явления, которое вызывает «потери» в конденсаторах. Показанный выше предел потерь также имеет тот же эффект, и это показано на Рисунке 6.

Рисунок 6 — Восстановление напряжения диэлектрической абсорбции

Схема тестирования показана ниже. Это довольно стандартный тест, но если вы не создаете очень низкочастотный фильтр или высокоточную схему выборки и хранения, эффект будет бессмысленным.Хотя это интересно. Смоделированный конденсатор такой же, как и версия с потерями, показанная на рисунке 5. В официальной испытательной схеме военных спецификаций для MIL-C-19978 (испытание на диэлектрическое поглощение) используется проводной операционный усилитель, обеспечивающий практически бесконечное входное сопротивление, поскольку стандартные цифровые мультиметры будут не допускать полезного измерения. Типичный входной импеданс цифрового измерителя составляет 10 или 20 МОм, а обычные импедансы звуковой цепи намного меньше этого — следовательно, любые «проблемы», вызванные диэлектрическим поглощением, также будут намного ниже, чем указано в технических характеристиках.

Рисунок 7 — Схема испытания диэлектрической абсорбции

Конденсатор заряжается в течение 500 секунд с помощью SW1, затем разряжается (в течение одной секунды) с помощью SW2. Видно, что после разряда напряжение снова возрастает, хотя, очевидно, в течение короткого замыкания оно было нулевым. Настоящие конденсаторы делают то же самое, и если бы они использовались в схемах с почти бесконечным импедансом, это было бы проблемой. В длиннопериодных схемах выборки и хранения диэлектрическое поглощение является проблемой , но в аудиосхемах оно вызывает почти неизмеримо малую потерю сигнала.Ничего более.

После того, как крышка загружена с нормальным сопротивлением цепи, эффект исчезает почти полностью. Это предполагает, что колпачки будут заряжаться, а затем разряжаться в аудиосистеме, но, как описано выше, в обычных аудиосхемах не происходит , а . Даже в схемах фильтров эффект незначителен — диэлектрическое поглощение не создает волшебным образом реверберации, субгармоник, «бликов» фона, «белизны» во время бесшумных переходов, смазывания изображения, вросших ногтей на ногах или сердечно-сосудистых заболеваний.Опять же, весь этот особый «звуковой кошмар» (как некоторые могут предположить) — это крошечная потеря сигнала.

С нагрузкой 22k re

Конденсаторы и емкость

Различные типы конденсаторов

Конденсатор — электронное устройство для накопления заряда. Конденсаторы можно найти почти во всех электронных схемах, кроме самых простых. Существует много разных типов конденсаторов, но все они работают одинаково. Упрощенный вид конденсатора представляет собой пару металлических пластин, разделенных зазором, в котором находится изолирующий материал, известный как диэлектрик.Этот упрощенный конденсатор также выбран, поскольку символ электронной схемы для конденсатора представляет собой пару параллельных пластин, как показано на рисунке 1.

Рис. 1. Символ неполяризованного конденсатора.

Обычно электроны не могут войти в проводник, если не существует пути для выхода равного количества электронов. Однако дополнительные электроны могут быть «втиснуты» в проводник без пути для выхода, если электрическое поле может развиваться в пространстве относительно другого проводника. Количество дополнительных свободных электронов, добавленных к проводнику (или отнятых свободных электронов), прямо пропорционально величине потока поля между двумя проводниками.

В этом упрощенном конденсаторе диэлектрик — воздух. Когда на клеммы конденсатора подается напряжение В, , электроны перетекают на одну из пластин и уносятся с другой пластины. Общее количество электронов в конденсаторе остается прежним. На одной отрицательной пластине их больше, а на положительной — меньше.

Рисунок 2. Зарядка конденсатора от аккумулятора

Если бы напряжение было увеличено, увеличившаяся разность потенциалов между пластинами подтолкнула бы больше электронов к отрицательно заряженной пластине.Мы могли измерить заряд, накопленный на пластине, в зависимости от различных приложенных напряжений.

При нулевом напряжении пластины конденсатора нейтральны, поэтому заряд не сохраняется. (мы предполагаем, что мы начали с полностью разряженного конденсатора), при напряжении V заряд на пластинах равен Q, а при удвоенном напряжении заряд удваивается. Мы находим, что с увеличением напряжения заряд увеличивается линейно. Мы можем построить это как прямую линию.

Предположим, что мы уходим, проводим некоторые исследования и возвращаемся с более совершенным конденсатором, который хранит больше заряда для данного напряжения, мы можем построить график зависимости сохраненного заряда от приложенного напряжения.

Это будет представлено как еще одна линия с более крутым уклоном.Если бы мы построили много графиков для разных конденсаторов, мы получили бы много прямых линий. Мы можем сказать, что мера емкости — это то, сколько заряда сохраняется при заданном напряжении. Иногда это выражается как Q = CV .

Конечно, при зарядке конденсатора должна выполняться работа по перемещению заряда. Следовательно, необходимо подавать энергию, и эта энергия доступна, когда конденсатор разряжен.

Проделанная работа определяется по формуле W = qV .Первоначально заряд легко перемещается на пластины конденсатора, однако по мере того, как больше заряда перемещается на пластины конденсатора, сила отталкивания между зарядами затрудняет добавление заряда, когда сила отталкивания зарядов равна мощности батареи, больше нельзя перемещать заряд на пластины. Следовательно, средняя работа составляет 1/2 qV . Если мы посмотрим на наш график зависимости заряда от напряжения, то увидим, что это то же самое, что и площадь под кривой. В общем, проделанная работа равна переданной энергии.Математически,

Факторы, влияющие на емкость

Как увеличить емкость конденсатора с параллельными пластинами? Есть три фактора, которые влияют на емкость конденсатора с параллельными пластинами.

Площадь

Конденсатор переменной емкости

Увеличивая площадь пластин, мы можем поместить на пластины больше заряда, прежде чем силы отталкивания станут проблемой. Следовательно, емкость пропорциональна площади перекрытия пластин.В переменном конденсаторе площадь перекрытия может быть увеличена или уменьшена путем вращения взаимопроникающих пластин, таким образом увеличивая или уменьшая емкость. Пластины электролитических конденсаторов протравлены для получения шероховатой поверхности, которая еще больше увеличивает площадь поверхности.

Разделение

Уменьшение расстояния между пластинами снижает напряжение на конденсаторе, поскольку электрическое поле не зависит от расстояния между пластинами. Напряжение на конденсаторе В = Ед .Следовательно, напряжение увеличивается. Для постоянного заряда Q , C = Q / V = ​​Q / Ed.

Диэлектрическая проницаемость

Емкость конденсатора с параллельными пластинами определяется выражением C = ε _r A / d , где A — площадь пластин, d — расстояние между пластинами, а ε _r — площадь пластин. относительная проницаемость диэлектрика между пластинами. Относительная проницаемость — это некоторый коэффициент, K , умножающий допустимость свободного пространства ε ₀ .ε ₀ имеет значение 8,85×10 ^-12 F.m ^-1 .

Полный список относительных допусков можно найти практически для любого диэлектрического материала. Чем больше относительная проницаемость, тем больше емкость конденсатора. Хорошие материалы — слюда, полистирол, масло.

ε _r = K ε ₀

Конденсаторные сети

Рисунок 3. Последовательные и параллельные конденсаторные сети

серии

Рассмотрим последовательную сеть конденсаторов, показанную на рисунке 3a.где положительная пластина соединена с отрицательной пластиной следующего. Какова эквивалентная емкость сети? Посмотрите на пластины посередине, эти пластины физически отключены от цепи, поэтому общий заряд на них должен оставаться постоянным. Следовательно, когда на оба конденсатора подается напряжение, заряд + Q на положительной пластине конденсатора C ₁ должен уравновешиваться зарядом — Q на отрицательной пластине конденсатора C. ₂ .В результате оба конденсатора имеют одинаковый заряд Q. Падения потенциала В ₁ и В ₂ на двух конденсаторах в целом различаются. Однако сумма этих падений равна общему падению потенциала В, , приложенному к входным и выходным проводам. V = V ₁ + V ₂ . Эквивалентная емкость пары снова составляет C _T = Q / V .Таким образом, 1/ C _T = V / Q = ( V ₁ + V ₂ ) / Q = V ₁ / Q V ₂ / Q подача

Как правило, для конденсаторов N , соединенных последовательно, это

Подключая конденсаторы в сериях, вы сохраняете меньше заряда, так есть ли смысл подключать конденсаторы последовательно? Иногда это делается потому, что конденсаторы имеют максимальное рабочее напряжение, и, если последовательно соединить два конденсатора с максимальным напряжением 900 вольт, вы можете увеличить рабочее напряжение до 1800 вольт.

Параллельный

Для параллельной схемы, такой как на рисунке 3b. напряжения одинаковы для всех компонентов. Однако общий заряд делится между двумя конденсаторами, так как он должен распределяться таким образом, чтобы напряжение на них было одинаковым. Кроме того, поскольку конденсаторы могут иметь разные емкости C ₁ и C ₂ , заряды Q ₁ и Q ₂ также должны быть разными.Эквивалентная емкость C _T пары конденсаторов — это просто отношение Q / V , где Q = Q ₁ + Q ₂ — общий накопленный заряд. Отсюда следует, что C _T = Q / V = (Q ₁ + Q ₂ ) / V = Q ₁ / V + Q ₂ / В подача

Из предыдущего обсуждения довольно очевидно, что для конденсаторов N , подключенных параллельно, общая емкость составляет

Общая емкость увеличивается за счет параллельного добавления конденсаторов, поэтому мы получаем большую емкость, чем это возможно при использовании одного конденсатора.В лабораториях физики высоких энергий часто есть большие батареи конденсаторов, которые могут хранить большое количество энергии, которая высвобождается за очень короткое время. Самая большая батарея конденсаторов в 2006 году может хранить 50 МДж энергии.

Конденсаторы зарядные и разрядные

Цепь, состоящая из батареи, переключателя, резистора и конденсатора в последовательном контуре, называется RC-цепью. Закон Кирхгофа для этой схемы имеет вид

V = IR + Q / C .Если выразить чисто в терминах заряда, это становится

V = dQ / dt R + Q / C .

Это дифференциальное уравнение, решение которого является экспоненциальной функцией. Когда переключатель замкнут, конденсатор со временем заряжается:

Q = Q _f (1 — e ^{-t / RC} ),

, где Q — это заряд в момент времени t и Q _f — последний заряд конденсатора.Обратите внимание, что Q никогда не равно Q _f , но поскольку t становится чрезвычайно большим, Q становится произвольно близким к Q _f . Произведение RC называется постоянной времени RC и является характеристической величиной RC цепи. Когда t = RC , конденсатор заряжен до доли (1 — 1/ e , около 63%) от своего окончательного значения. Необходимо использовать постоянную времени, а не какое-то конечное время, поскольку процесс асимптотический.Его значение — произвольный выбор; мы, естественно, выбираем значение в терминах экспоненциального основания (когда показатель отрицательный).

Мигающая анимация 1. Измените значения резистора и конденсатора, чтобы увидеть влияние на время достижения конденсатором пикового напряжения.

Flash Animation 2. Зарядите конденсатор, пока он не достигнет пика, а затем разрядите его. Как значения R и C влияют на процессы?

Типы конденсаторов

Конденсаторы электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы изготавливаются путем наложения электролитической бумаги между анодной и катодной фольгой и последующего наматывания результата.Процесс изготовления электрода, обращенного к поверхности протравленной анодной фольги, чрезвычайно сложен. Следовательно, противоположный электрод создается путем заполнения конструкции электролитом. Благодаря этому процессу электролит по существу выполняет роль катода.

Электролитические конденсаторы пропитаны жидкостью или бумагой, пропитанной жидкостью, которая не является диэлектриком, но при приложении напряжения создает слой оксида алюминия, который действует как диэлектрик. Реакция зависит от полярности приложенного напряжения.Если полярность поменять, конденсатор будет выделять газ и, вероятно, взорвется или лопнет из-за давления внутри, поэтому он не подходит для применения с переменным током.

MEMs Конденсаторы

Микро-электромеханические системы (MEM) — это небольшие устройства, изготовленные из кремния. Могут быть изготовлены пластинчатые конденсаторы с небольшими изменениями емкости при увеличении или уменьшении расстояния между пластинами. Небольшие устройства можно использовать как датчики и гироскопы.

Распространенными типами устройств являются конденсаторы с параллельными пластинами для определения положения. Кроме того, взаимопроникающие гребенчатые конструкции, в которых емкость может быть изменена с использованием перемещения одной гребенки относительно другой, либо в поперечном направлении, либо в продольном направлении. Из-за их небольшого размера изменение емкости очень мало, порядка 10 ^-15 Ф (фемто-Фарад).

Конденсаторы танталовые

Танталовые конденсаторы поляризованы и имеют низкое напряжение, как и электролитические конденсаторы.Они дорогие, но очень маленькие, поэтому используются там, где требуется большая емкость в небольших размерах, например, в мобильных телефонах или портативных компьютерах. Эти конденсаторы становятся все более важными, поскольку растет спрос на все меньшие электронные устройства. Колумбит-танталит — колтан , сокращенно руда, из которой очищается тантал, добывается в Австралии, г. Егпыт. Высокий спрос на руду также финансировал гражданские войны в Демократической Республике Конго. В отчете Совета безопасности ООН утверждается, что большая часть руды добывается незаконно и переправляется через восточные границы страны вооруженными формированиями из соседних Уганды, Бурунди и Руанды, обеспечивая доход для финансирования военной оккупации Конго.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы — это конденсаторы, которые способны накапливать большие количества заряда и, следовательно, энергии в очень небольшом объеме. Накопление энергии происходит с помощью статического заряда, а не электрохимического процесса, присущего батарее. Применение разности напряжений на положительной и отрицательной пластинах заряжает суперконденсатор. Эта концепция похожа на электрический заряд, который накапливается при ходьбе по ковру. Впервые суперконденсатор был задуман в 1957 году, но теперь исследования сосредоточены на их использовании в качестве легких источников питания в качестве альтернативы батареям.суперконденсатор переходит в аккумуляторную технологию благодаря использованию специальных электродов и небольшого количества электролита.
Суперконденсаторы могут найти применение, например, в качестве временных резервных источников питания в электросети или для обеспечения первоначального всплеска энергии для движения электромобилей.

Сводка

Конденсаторы

имеют способность заряжать и высвобождать накопленный заряд очень быстро, что позволяет им функционировать разными способами. Они занимают важные места во всем: от схем стабилизации напряжения в чувствительной электронике до помощи в преобразовании переменного тока в постоянный для зарядки аккумуляторов во всем, от мобильных скутеров до портативных компьютеров.

Конденсаторы — это устройства, накапливающие заряд. Емкость определяется как отношение накопленного заряда к единице напряжения. C = Q / V

Емкость конденсатора с параллельными пластинами определяется по формуле C = ε _r A / d .

Энергия, запасенная в конденсаторе, рассчитывается по работе, совершаемой при перемещении заряда по пластинам.