Размеры конденсаторов электролитических конденсаторов: Разновидности конденсаторов по типу диэлектрика

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:

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

Электролитические алюминиевые конденсаторы SMD емкостью 470мкф и 1000мкф до 100 В

5. Характеристики конденсаторов | 12. Конденсаторы | Часть1

5. Характеристики конденсаторов

Характеристики конденсаторов

Конденсаторы, как и все электронные компоненты, имеют ряд характеристик, превышать значения которых не рекомендуется (в целях надежности и правильности работы схемы).

Рабочее напряжение: Так как конденсатор представляет собой два проводника, разделенных диэлектриком, вы должны обращать внимание на его максимально допустимое напряжение. Слишком высокое напряжение может вызвать «пробой» диэлектрика и возникновение внутреннего короткого замыкания.

Полярность: Некоторые конденсаторы изготавливаются таким образом, что могут функционировать только при корректной полярности напряжения. Такие ограничения накладываются их конструкцией: микроскопически тонкий слой диэлектрика наносится на одну из пластин под воздействием постоянного напряжения. Эти конденсаторы называются электролитическими, и имеют четкие обозначения полярности.

При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за разрушения сверхтонкого слоя диэлектрика. С другой стороны, тонкий слой диэлектрика позволяет добиться высоких значений емкости в сравнительно небольшом корпусе конденсатора. По той же самой причине электролитические конденсаторы обладают довольно низким рабочим напряжением (по сравнению с другими типами конденсаторов).

Эквивалентная схема: Поскольку пластины конденсатора обладают некоторым сопротивлением, и поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, такого понятия как «идеальный конденсатор» просто не существует. Реальный конденсатор имеет эквивалентное последовательное сопротивление и сопротивление утечки (параллельное сопротивление):

К счастью, конденсаторы с низким последовательным сопротивлением и высоким сопротивлением учетки сравнительно просты в изготовлении.

Физический размер: Минимизация размеров является одной из наиболее важных целей производителей электронных компонентов. Чем меньше размеры компонентов, тем большую схему можно реализовать в ограниченном объеме корпуса устройства. В случае с конденсаторами существует два основных фактора, ограничивающих их минимальный размер: рабочее напряжение и емкость. И эти факторы, как правило, противоположны друг другу. Единственным способом увеличения рабочего напряжения конденсатора является увеличение толщины его диэлектрика. Однако, в этом случае снизится его емкость. В то же время, емкость конденсатора можно увеличить за счет увеличения площади пластин, что неминуемо приведет к увеличению размера. Вот почему нельзя оценивать емкость конденсатора по его размеру. Конденсатор любого заданного размера может иметь большую емкость и низкое рабочее напряжение или наоборот. Давайте в качестве примера рассмотрим следующие две фотографии:

Физический размер этого конденсатора достаточно велик, но он имеет маленькую емкость: всего 2 мкФ. Зато его рабочее напряжение довольно высоко: 2000 Вольт! Если данный конденсатор модернизировать путем уменьшения толщины диэлектрика, то можно добиться многократного увеличения емкости, но тогда его рабочее напряжение существенно упадет. Сравним эту фотографию с приведенной ниже. На ней показан электролитический конденсатор, размеры которого сопоставимы с предыдущим, но их характеристики (емкость и рабочее напряжение) прямо противоположны:

Тонкий слой диэлектрика дает этому конденсатору гораздо большую емкость (20000 мкФ), но существенно уменьшает рабочее напряжение.

Ниже вашему вниманию представлены некоторые образцы различных типов конденсаторов:

Электролитические и танталовые конденсаторы чувствительны к полярности напряжения, на их корпусах имеются соответствующие обозначения.

Конденсаторы — это одни из самых распространенных компонентов в электрических схемах. Обратите пристальное внимание на следующую фотографию печатной платы — на ней каждый компонент, обозначенный буквой «С», является конденсатором:

Некоторые из представленных на плате конденсаторов являются обычными электролитическими: например С30 (вверху в центре) и С36 (слева, немного выше центра). Некоторые представляют собой особый вид электролитических конденсаторов — танталовые: например С14, С19, С24 и С22 (найдите их сами). Танталовые конденсаторы обладают относительно большой емкостью для их физического размера.

Примеры из еще более мелких конденсаторов (для поверхностного монтажа) можно увидеть на этой фотографии:

Здесь конденсаторы обозначены так же буквой «С».

Танталовые конденсаторы [подробная статья] — маркировка, типы (smd/чип), полярность, особенности применения

Наверное, у каждого радиолюбителя хоть раз да взрывался танталовый конденсатор из-за неправильной переплюсовки.

В этой статье я расскажу, что такое танталовый конденсатор, зачем он нужен и как вообще с ним работать.

Если после прочтения у вас останутся вопросы – смело задавайте их в комментариях, а я постараюсь ответить.

Содержание статьи

Твердотельные танталовые конденсаторы по большинству параметров соответствуют требованиям к современным электронным устройствам. Они отличаются малыми габаритами, высокой удельной емкостью, надежностью (при соблюдении правил на всех этапах их жизни) и совместимостью с общепринятыми технологиями монтажа. Преимуществом является и то, что важный параметр конденсатора – ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) – с ростом частоты не возрастает, а в некоторых случаях даже уменьшается. Чтобы сократить число отказов и продлить рабочий период устройства, необходимо учитывать его индивидуальные особенности при изготовлении, хранении, монтаже и во время работы.

Так выглядят танталовые конденсаторы

Почему тантал используют для производства конденсаторов

Тантал способен при окислении формировать плотную оксидную пленку, толщину которой можно регулировать с помощью технологических приемов, тем самым изменяя параметры конденсатора.

Помимо тантала конденсаторы делают из керамики, слюды, бумаги и алюминиевой фольги.

Описание и назначение танталовых конденсаторов

Современные танталовые конденсаторы имеют малые размеры и относятся к чип-компонентам, которые предназначены для монтажа на плате. Иначе такие детали называются SMD, что расшифровывается как «компоненты поверхностного монтажа». SMD детали удобны для автоматизированных процессов монтажа и пайки на печатные платы.

Основное назначение электролитических поляризованных танталовых конденсаторов – действовать в комплексе с резистором с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов.

Конденсаторы широко используются в автомобильной, промышленной, цифровой, аэрокосмической технике.

Устройство танталовых твердотельных конденсаторов

Танталовый конденсатор относится к электролитическому типу. В его состав входят 4 основные части: анод, диэлектрик, твердый электролит, катод. Изготовление танталового конденсатора состоит из ряда достаточно сложных технологических операций.

Изготовление анода

Пористую гранулированную структуру получают прессованием из высокоочищенного танталового порошка. В процессе спекания в условиях глубокого вакуума при температурах +1300…+2000°C из порошка образуется губчатая структура с развитой площадью поверхности. Благодаря ей, обеспечивается высокая емкость при небольшом объеме. Танталовый конденсатор при одинаковой с алюминиевым устройством емкости имеет гораздо меньший объем.

Формирование диэлектрического слоя

Диэлектрический оксидный слой выращивают на поверхности анода из пентаоксида тантала в процессе электрохимического окисления. Толщину оксида можно регулировать изменением напряжения. Обычно толщина диэлектрической пленки составляет доли микрометра. Оксидный слой имеет не кристаллическую, а аморфную структуру, которая обладает значительным электросопротивлением.

Получение электролита

Электролитом служит твердотельный полупроводник – диоксид марганца, – который получают термообработкой солей марганца в ходе окислительно-восстановительного процесса. Для этого анодный губчатый слой покрывают солями марганца, а затем нагревают их до получения диоксида марганца. Процесс повторяют несколько раз до полного покрытия анода.

Формирование катодного слоя

Для улучшения контакта электролит покрывают графитовым, а затем металлическим слоем. В качестве металла обычно используют серебро. Сформированный композит запрессовывают в компаунд.

Особенности танталовых конденсаторов

В отличие от электролитических, танталовые конденсаторы при переплюсовке или пробое взрываются. Сила взрыва зависит от размеров конденсатора и может повредить как соседние элементы, так и монтажную плату.

Пробои танталовых конденсаторов

При использовании этих эффективных, но немного капризных устройств, необходимо контролировать появление состояния отказа, поскольку известны случаи их возгорания при отказе. Отказы связаны с тем, что при неправильной эксплуатации пентаоксид тантала меняет аморфную структуру на кристаллическую, то есть из диэлектрика он превращается в проводник. Смена структур может наступить из-за слишком высокого пускового тока. Пробой диэлектрика вызывает повышение токов утечки, которые в свою очередь приводят к пробою самого конденсатора.

Причиной неприятностей, связанных с эксплуатацией танталовых конденсаторов, может быть диоксид марганца. Кислород, который присутствует в этом соединении, вызывает появление локальных очагов возгорания. Пробои с возгоранием характерны для старых моделей. Новые технологии позволяют получать более надежную продукцию.

Пробои, которые произошли при высоких температурах и напряжении, могут вызывать эффект лавины. В этом случае повреждения часто распространяются на большую часть или всю площадь устройства. Если же площадь кристаллизованного пентаоксида тантала небольшая, то часто происходит эффект самовосстановления. Он возможен, благодаря преобразованиям, происходящим в электролите в случае пробоя диэлектрика. В результате всех превращений кристаллизованный участок-проводник оказывается окруженным оксидом марганца, который полностью нейтрализует его проводимость.

Другие дефекты танталовых конденсаторов

Кроме пробоя, в результате неправильной производственной технологии и нарушения правил транспортировки и хранения в конденсаторе возникают и другие дефекты:

• Механические. Первый вид таких дефектов может появиться на выращенном диэлектрике в результате его резкого удара о твердую поверхность. Второй – при образовании электролитного слоя из-за совместного действия теплового удара и внутреннего давления газов в порах.
• Примеси и включения. При нарушении производственной технологии на поверхности тантала могут появиться посторонние вещества – углерод, железо, кальций, которые приводят к неравномерности диэлектрического слоя.
• Кристаллизованные участки диэлектрика, которые появились при изготовлении устройства. Кристаллизация может происходить из-за несоответствия состава электролита технологическим требованиям и неправильного температурного режима процесса.

Недостатки танталовых конденсаторов

Танталово-полимерные конденсаторы

Большая часть проблем, характерных для танталовых конденсаторов, решена в танталово-полимерных аналогах. В качестве электролита в танталово-полимерных конденсаторах вместо диоксида марганца используется токопроводящий полимер. Он дает минимальный ESR, что позволяет пропускать гораздо большие токи, по сравнению с танталовыми предшественниками. Танталово-полимерные устройства успешно применяются в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания и преобразователях напряжения.

Токопроводящий полимер обеспечивает низкую чувствительность к импульсам тока, стойкость к внешним факторам, отсутствие деградации структуры, более высокий срок службы. Высокая стабильность емкости в широком интервале частот и температур позволяет применять танталово-полимерные устройства в промышленной, телекоммуникационной и автомобильной электронике и других областях, для которых характерно колебание рабочих температур.

Основные параметры танталовых конденсаторов

Для определения безопасного режима работы необходимо рассчитать уровни разрешенных значений тока и напряжения. Для расчетов необходимо знать следующие параметры танталовых конденсаторов, которые отражаются в документации:

• Номинальная емкость. Эти устройства имеют высокую удельную емкость, которая может составлять тысячи микрофарад.
• Номинальное напряжение. Современные модели этих устройств в большинстве рассчитаны на напряжения до 75 В. Причем, для нормальной работы в электрической схеме, деталь нужно использовать при напряжениях, которые меньше номинального. Эксплуатация танталовых конденсаторов при напряжениях, составляющих до 50% от номинального, снижает показатель отказов до 5%.
• Импеданс (полное сопротивление). Содержит индуктивную составляющую, параллельное сопротивление, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR).
• Максимальная рассеиваемая мощность. При приложении к танталовому устройству переменного напряжения происходит выработка тепла. Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности устанавливается экспериментально.

Особенности проектирования плат и монтажа танталовых конденсаторов

Для этих устройств подходят практически все материалы печатных плат – FR4, FR5, G10, фторопласт, алюминий. Форма, размер посадочного места и способ монтажа указываются производителями деталей. Изменить рекомендуемые параметры монтажа может специалист, имеющий достаточно знаний и навыков, чтобы правильно скорректировать температуру пайки.

Перед монтажом на плату наносят паяльную пасту. Толщина слоя – 0,178+/-0,025 мм. Для того чтобы флюс, находящийся в пасте, эффективно растворил оксиды с мест контакта, подбирают оптимальный температурный режим пайки. Обычно это делают опытным путем.

Монтаж на плату осуществляется вручную или с помощью автоматизированного оборудования любого типа, применяемого сегодня. Пайка производится: вручную, волновым способом, в инфракрасных или конвекционных печах. Температурный режим предподогрева и пайки обычно предоставляют производители конкретной продукции.

Маркировка танталовых конденсаторов

В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая.

Таблица буквенных кодов напряжения для корпусов типа A

Типы корпусов танталовых конденсаторов и их размеры

Обозначение танталовых конденсаторов на схеме

На схеме электролитические поляризованные конденсаторы, к которым относится танталовое устройство, обозначаются двумя параллельными линиями, идущими от них выводами и значком «+».

Обозначение конденсаторов на схеме (по ГОСТу)

Особенности хранения

Танталовые конденсаторы способны сохранять рабочие характеристики в течение длительного времени. При соблюдении нужного режима (температура до +40°, относительная влажность 60%) конденсатор при длительном хранении теряет способность к пайке, сохраняя другие рабочие характеристики.

Общие рекомендации по продлению срока службы танталового конденсатора и повышению безопасности его эксплуатации:

• Соблюдение требований техпроцессов;
• Многоступенчатый контроль качества продукции;
• Соблюдение условий хранения;
• Выполнение требований к организации рабочего места для монтажа устройств на плату;
• Соблюдение рекомендуемого температурного режима пайки;
• Правильный выбор безопасных рабочих режимов;
• Соблюдение требований по эксплуатации.

Заключение

Постарался подробно объяснить, что представляет из себя танталовый конденсатор и для чего он нужен.

Если у вас есть какие-либо замечания или вопросы по теме – смело задавайте их в комментариях, постараюсь ответить!

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Электролитические конденсаторы производства YAGEO Corporation — Компоненты и технологии

В одном из предыдущих номеров журнала «Компоненты и технологии» мы познакомили читателя с индуктивными компонентами, производимыми компанией Yageo. Статья очень заинтересовала читателей, мы получили много откликов и по многочисленным просьбам продолжаем знакомство с продукцией компании Yageo и в частности электролитическими конденсаторами.

История конденсатора насчитывает более 250лет. Он был изобретен немецким физиком Эвальдом Юргеном фон Клейстом и голландским физиком Питером Ван Мушенбруком в1745 году в университете немецкого города Лейдена. Устройство, носившее название «Лейденская банка», имело простейшую конструкцию ипозволяло накапливать электрическую энергию в небольших объемах. К сожалению, большого применения конденсатор тогда не нашел и использовался в основном для розыгрышей. Конденсатор заряжали от электрофорной машины, до него дотрагивались люди и получали кратковременный удар электрическим током.

С тех пор конденсаторы очень сильно изменились, появилось множество форм и конструкций, но принципы накопления энергии остались неизменными. Совершенствование технологий и применение новых материалов позволили значительно улучшить конструкцию конденсаторов. Суммарный заряд, который мог накапливаться в лейденской банке объемом 1 литр, теперь можно «уместить» в устройстве размером не больше булавочной головки.

За последние 30 лет размеры конденсаторов уменьшались столь же быстро, сколь быстро происходила миниатюризация в электронике.

Компоненты Yageo Corporation

Yageo Corporation — молодая агрессивная компания, занимающая лидирующие позиции в разработке и внедрении диэлектрических, ферро- и пьезокерамических технологий. Дата основания компании 1977 год. Центры разработки, находящиеся по всему миру, разрабатывают электронные компоненты, которые удовлетворяют самым строгим требованиям производителей электронного оборудования в сфере цифровой обработки сигналов ителекоммуникаций, где новые технологии наиболее востребованы.

Область применения компонентов Yageo не поддается охвату — это компьютерное, телекоммуникационное оборудование, бытовая и автомобильная техника, промышленное оборудование, средства мобильной связи, медицинская техника, автомобильная электроника и многое другое.

На рис. 1 представлена диаграмма, позволяющая оценить спектр электронных компонентов, выпускаемых компанией Yageo.

Электронные компоненты компании Yageo: резисторы, индуктивности, конденсаторы…

Как видно, основную долю по производству занимают резисторы, как поверхностного монтажа, так и выводные, их доля от общего объема выпускаемой продукции составляет около 64%. Компанией также в больших количествах выпускаются многослойные керамические конденсаторы. Доля электролитических конденсаторов в объеме выпускаемой продукции составляет порядка 3%. Сюда входят конденсаторы общего назначения, с малым током утечки, низкоимпедансные, срасширенным диапазоном температур и т. д.

Что же представляет собой электролитический конденсатор, каковы его основные особенности иотличия?

Особенности электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы представляют собой особый тип конденсаторов, существенно отличающихся по своей конструкции, технологии производства и электрическим параметрам от конденсаторов других типов.

В электролитическом конденсаторе диэлектриком служит тонкая оксидная пленка, образованная в результате электрохимической реакции на алюминиевом аноде, служащем первой обкладкой конденсатора.

Второй обкладкой служит электролит, соприкасающийся с оксидной пленкой.

Электролитические конденсаторы по своей природе полярные и могут работать только в цепях постоянного тока. В случае, если полярность подключения конденсатора будет нарушена, внутри него почти мгновенно нарушится слой окиси, и через конденсатор потечет большой ток, конденсатор начнет греться, что приведет к его выходу из строя.

Несмотря на то что электролитические конденсаторы имеют наибольшую удельную емкость по сравнению с другими типами конденсаторов, область их применения ограничена. Во-первых, использование только в цепях постоянного или пульсирующего тока, что объясняется тем, что подводимое к нему напряжение должно иметь определенную полярность, которую нельзя менять. Во-вторых, электролитические конденсаторы более подвержены электрическому пробою, поскольку слои диэлектрика, используемые в нем, очень тонкие.

Но, несмотря на это, электролитический конденсатор является полностью востребованным элементом электрических цепей.

Одной из особенностей электролитического конденсатора является зависимость срока службы конденсатора от температуры окружающей среды.

Приблизительный срок службы электролитического конденсатора можно рассчитать, используя уравнение Арриенуса:

где T — рабочая температура, t — срок службы при температуре T, T_max — предельная гарантированная температура, t_max — срок службы при температуре T_max.

Уравнение для расчета времени жизни конденсатора, учитывающее внешнюю температуру и пульсирующий ток, выглядит следующим образом:

где t_пост — время жизни при работе с постоянным током, k — коэффициент усиления импульсов (k = 2, если импульсы не выходят за пределы нормы, k = 4, если выходят), T_max — предельная гарантированная температура, T — рабочая температура, ΔT — повышение температуры внутри конденсатора.

Гарантируемый срок службы электролитического конденсатора означает, что его номинальная емкость в течение указанного срока не превысит номинального отклонения, обычно это значение равно ±20%. Превышение срока службы электролитического конденсатора не означает, что он прекратит работать в цепи. Конденсатор будет работать, но значение его емкости уже выйдет запределы, указанные в технической документации.

Срок службы электролитического конденсатора можно существенно повысить, снизив рабочую температуру относительно максимальной. Так, время жизни конденсатора будет увеличиваться вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10°С. К сожалению, это правило действует только до 40°С. Дальнейшее снижение температуры не приводит к столь ощутимым результатам.

Для повышения надежности и сроков службы РЭА рекомендуется использовать электролитические конденсаторы с расширенным температурным диапазоном.

Одним из важных параметров электролитических конденсаторов, привлекающим все большее внимание разработчика, является эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).

Четкого определения конденсаторов с низким ESR не существует, имеется ряд критериев, установленных разработчиками: срок службы должен быть больше, чем у стандартных конденсаторов; максимальное сопротивление (импеданс) задается на частоте 100кГц и остается неизменным в диапазоне температур от –10 до +20°С; ток пульсаций определяется на частоте 100 кГц.

Алюминиевые электролитические конденсаторы c низким значением ESR широко используются в импульсных преобразователях напряжения. Так, в сравнении со стандартными, алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR характеризуются большими значениями емкости, большим сроком службы (более 5 тыс. часов) и долговечностью при полной нагрузке, способностью выдерживать более высокие токи пульсации, большим разнообразием размеров корпусов. Самые большие различия получены для таких параметров, как долговечность при полной нагрузке, импеданс (Z) и ESR на частоте 100 кГц. Конденсаторы с малыми значениями ESR и импеданса широко используются в импульсных источниках питания для обеспечения стабильности их характеристик. Конденсаторы с высокими значениями ESR будут слишком нагреваться и не позволят стабилизировать ток.

Электролитические конденсаторы Yageo Corporation

Электролитические конденсаторы являются довольно востребованным звеном электронной техники. Без них не обходится практически ни одно радиоэлектронное устройство.

На рис. 2 представлена диаграмма, позволяющая оценить степень использования электролитических конденсаторов Yageo в различных областях техники.

Рис. 2. Степень применения электролитических конденсаторов Yageo в различных областях техники

Устройство выводного электролитического конденсатора радиального типа представлено на рис. 3.

Рис. 3. Устройство выводного электролитического конденсатора

Компания Yageo занимает ведущее место в мире по производству электролитических конденсаторов, составляя конкуренцию таким мировыми производителям, как Chemicon, Nichicon, Samsung, Philips/BCC.

На рис. 4 представлена классификация электролитических конденсаторов Yageo Corporation.

Рис. 4. Классификация электролитических конденсаторов Yageo Corporation

В линейку выпускаемой продукции входят следующие конденсаторы: общего назначения, с низким ESR, с низким током утечки, неполярные, а также электролитические конденсаторы поверхностного монтажа.

Основные характеристики некоторых серий электролитических конденсаторов Yageo представлены в таблице.

Остановимся более подробно на некоторых сериях электролитических конденсаторов производства Yageo.

Рис. 5. Электролитический конденсатор Yageo дляповерхностного монтажа

Серия SH

Миниатюрные электролитические конденсаторы с верхней температурной границей 105°С. Срок службы — 2000 часов при температуре 105°С. Рабочее напряжение 6,3–450В, диапазон рабочих температур –40… +105°С, точность ±20%.

Конденсаторы этой серии применяются в устройствах, где требуется высокое качество и надежность.

Серия SB

Электролитические конденсаторы этой серии имеют низкий ток утечки, равный 0,002CV спустя две минуты после начала измерения. Рабочее напряжение 6,3–100 В, диапазон рабочих температур –40…+105°С, точность ±20%.

Серия SX

Низкоимпедансные конденсаторы с малым значением ESR. Применяются в импульсных источниках питания. Рабочее напряжение 6,3–100 В. Диапазон рабочих температур –40…+105°С. Диапазон емкостей от 22 до 1500мкФ. Точность ±20%. Ток утечки 0,01CV или 3 мкА спустя 2 минуты после начала измерения. Срок службы конденсаторов при температуре 105°С составляет 2000–5000часов.

Серия SG

Серия предназначена для использования в электронных балластах. Срок службы — 5000 часов при температуре 105°С. Рабочее напряжение от 160 до 450 В, диапазон емкостей от 3,3 до 330 мкФ. Точность ±20%.

Серия SN

Миниатюрные неполярные конденсаторы, предназначенные для использования в схемах с реверсивной полярностью постоянного напряжения. Диапазон рабочих температур –40…+105°С, рабочее напряжение 6,3–100В. Диапазон емкостей от0,47 до2200мкФ. Токутечки равен 0,03CV или 3 мкА.

Серии CA, CB, CE

Корпорация Yageo, помимо выводных, выпускает также электролитические конденсаторы поверхностного монтажа. Выпускаются серии CA, CB, CE. Все серии выпускаются в стандартных типоразмерах поверхностного монтажа (буквенные индексы A-G).

Конденсаторы серии CA имеют срок службы 2000 ч при максимальной температуре 85°С. У конденсаторов серий CB и CE срок службы, соответственно, 1000 и 2000 часов при температуре 105 °С.

Таблица. Краткие характеристики некоторых серий электролитических конденсаторов Yageo

* значение тока утечки измеряется спустя 2 минуты после включения конденсатора в цепь

Заключение

Качество электролитических конденсаторов производства Yageo подтверждается международными сертификатами качества и стандартов ISO-9002 и QS-9000, что допускает их использование, в частности, в автомобильной электронике.

К сожалению, объем журнальной статьи не позволяет подробно рассмотреть всю линейку электролитических конденсаторов, выпускаемых корпорацией Yageo, а также их особенности и сферы применения, поэтому заинтересовавшемуся читателю мы предлагаем посетить сайт корпорации Yageo в России — yageo.alkon.net.

Конденсатор электролитический 1000 мкФ 16V 105°C d10 h27

Описание товара Конденсатор электролитический 1000 мкФ 16V 105°C d10 h27

Конденсатор электролитический общего применения 1000µF 16V 105°C d10 h27 при своих габаритах (диаметр — d10 мм и высота — h27 мм), обладает достаточной емкостью — 1000µF и может быть рекомендован к применению для эффективной фильтрации в цепях постоянного напряжения с максимальным уровнем до 10 Вольт.

Технические характеристики конденсатора электролитического 1000µF 16V 105°C d10 h27

• Емкость: 1000µF
• Напряжение: 16V
• Допустимая температура: до 105°C
• Размеры:
  • диаметр (d): d10 мм;
  • высота (h): h27 мм;

• Материал диэлектрика: оксидный слой на фольге.

Отличительные особенности и преимущества конденсатора электролитического 1000µF 16V 105°C d10 h27

Рассматриваемый электролитический конденсатор общего применения благодаря своим маленьким размерам может быть установлен на печатную плату, даже в условиях ограниченного места.

При этом значительная емкость позволяет эффективность отфильтровать переменную составляющую напряжения на выходе из выпрямителя.

Используя трансформатор, диодный выпрямитель и рассматриваемый конденсатор, можно собрать несложный и надежный источник постоянного напряжения при значительном потребляемом нагрузкой токе.

В целом емкость электролитического конденсатора в фильтре питания рассчитывается по следующей формуле: C?25*Iд/Uвых, где Iд-максимальный выпрямленный ток, мА, Uвых- напряжение на конденсаторе, В.

В свою очередь, напряжение на конденсаторе в 1,4 раза превышает уровень переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Это происходит за счет того, что конденсатор сглаживает колебания, т.е. превращает пульсирующее напряжение в постоянное.

Для долгой и стабильной работы конденсатора, напряжение на нем должно быть приблизительно в два раза меньше, чем предписанное техническими характеристиками.

Подставляя значение рабочего напряжение и емкость конденсатора в формулу, приведенную выше, можно рассчитать максимальный ток нагрузки, при котором конденсатор обеспечит эффективную фильтрацию.

Без всякого ущерба можно поставить любой электролитический конденсатор общего применения большей емкости, но с напряжением и рабочей температурой, не меньшими, чем у конденсатора электролитического.

И важно, чтобы конденсатор подошел по габаритам.

Кроме емкости и размеров, рассматриваемый конденсатор отличается максимальной температурой – до 105°C.

Конденсаторы с температурой до 85°C может прослужить до 2000 часов, а конденсаторы с пределом до 105°C могут эффективно проработать до 5000 часов.

Как правильно подключать конденсатор электролитический 1000µF 16V 105°C

Такой электронный компонент как электролитический конденсатор требует однозначной схемы подключения.

В любом полярном конденсаторе необходимо подсоединять вывод конденсатора со значком »-» к отрицательному выводу источнику питания, а со значком »+» – к положительному.

Также в Интернет-магазине Electronoff можно купить неполярные конденсаторы.

Причины выхода из строя электролитических конденсаторов

К объективными причинам можно отнести постепенный выход из строя конденсаторов в связи с особенностями конструкции: наличием электролита.

Со временем он высыхает, превращаясь в порошок. Емкость при этом теряется и конденсатор перестает выполнять свои функции, что чревато попаданием переменной составляющей в цепь постоянного тока.

Резко сокращает срок службы электролитического конденсатора:

• эксплуатация на предельных режимах напряжения и температуры;
• нарушение полярности подключения;
• физические повреждения.

Визуально неисправный конденсатор часто можно отличить от исправного по вздувшейся части корпуса (преимущественно в верхней части цилиндра), и возможно вытекающему электролиту.

Но точный ответ может Вам дать только измерительный прибор. Для этого Вы должны измерить емкость конденсатора мультиметром.

Это сделать не сложнее, чем проверить резистор, но мультиметр должен удовлетворять двум условиям:

• иметь опцию измерения емкости;
• предел измерения емкости должен превышать предполагаемую емкость измеряемого конденсатора.

Если электролитический конденсатор неисправен, его нужно заменить.

Как правильно заменить электролитический конденсатор 1000µF 16V 105°C

Электролитический конденсатор 1000µF 16V 105°C можно заменить, если есть в наличии конденсаторы как большей, так и меньшей емкости.

При параллельном подключении нужно взять два одинаковых конденсатора, каждый из которых должен иметь емкость в два раза меньшую, чем исходный.

При последовательном подключении емкость каждого из двух заменяющих конденсаторов должна быть в 2 раза больше, чем у исходного.

Купить электролитический конденсатор 1000µF 16V 105°C Вы можете в Киеве, в Интернет-магазине Electronoff. Доставка возможна по территории Украины Новой почтой по выгодным для Вас тарифам.

Автор на +google

Стандартные номиналы конденсаторов

и цветовые коды

«Исследователи из Hewlett Packard Labs, где
создан первый практический мемристор, изобретена новая вариация на
устройство — а

мемристорный лазер. Это лазер, длина волны которого может изменяться электронным способом.
и, что однозначно, удерживайте эту регулировку, даже если питание отключено. В IEEE
International Electron Device встречает исследователей … «

Со временем появился ряд стандартных номиналов конденсаторов, как и в случае резисторов.
и индукторы.Конденсаторы доступны в огромном диапазоне стилей корпусов, напряжений.
и токовые нагрузки, диэлектрические
типы, показатели качества и многие другие параметры. Тем не менее, они в основном держат
к этому диапазону значений.

Конденсаторы

— это один из четырех основных типов пассивных электронных компонентов;
остальные три — индуктор,
резистор и
мемристор.
Базовая единица измерения емкости — Фарад (Ф).

Для получения других значений емкости необходимо использовать
параллельные и / или последовательные комбинации.Часто сложные комбинации используются для удовлетворения нескольких требований, таких как
как обработка больших напряжений при сохранении правильной емкости.

Если необходимо обеспечить периодическую настройку схемы, то это необходимо.
использовать конденсатор переменной емкости. Это может быть конденсатор с ручной регулировкой,
или электрически настроенный конденсатор, такой как варакторный диод (варикап).

Старый
Таблица цветовых кодов конденсаторов
Таблица цветовых кодов старых керамических осевых свинцовых конденсаторов

Связанные страницы по RF Cafe
— Конденсаторы и
Расчет емкости
—
Конденсатор
Цветовые коды
— Преобразование емкости
—
Конденсатор Диэлектрики
—
Стандартные значения конденсаторов
—
Поставщики конденсаторов
—
Благородное искусство разъединения

Конденсатор

— Керамические колпачки против электролитических.Какие ощутимые различия в использовании?

Насчет конденсаторов существует множество заблуждений, поэтому я хотел вкратце пояснить, что такое емкость и для чего нужны конденсаторы.

Емкость измеряет, сколько энергии будет храниться в электрическом поле, созданном между двумя разными точками для данной разности потенциалов. Вот почему емкость часто называют «двойной» индуктивности. Индуктивность — это то, сколько энергии данный ток будет хранить в магнитном поле, а емкость такая же, но для энергии, хранящейся в электрическом поле (разностью потенциалов, а не током).

Конденсаторы не накапливают электрический заряд, что является первым большим заблуждением. Они хранят энергию. Из каждого носителя заряда, который вы насаживаете на одну пластину, уходит носитель заряда на противоположной пластине. Чистый заряд остается прежним (без учета любого возможного несбалансированного «статического» заряда гораздо меньшего размера, который может накапливаться на асимметричных открытых внешних пластинах).

Конденсаторы накапливают энергию в диэлектрике, а НЕ в проводящих пластинах. Только две вещи определяют эффективность конденсатора: его физические размеры (площадь пластин и расстояние между ними) и диэлектрическая проницаемость изоляции между пластинами.Большая площадь означает большее поле, более близкие пластины означают более сильное поле (поскольку напряженность поля измеряется в вольтах на метр, поэтому такая же разница потенциалов на гораздо меньшем расстоянии дает более сильное электрическое поле).

Диэлектрическая проницаемость — это то, насколько сильное поле будет генерироваться в конкретной среде. «Базовая» диэлектрическая проницаемость равна \ $ \ varepsilon \ $, с нормированным значением 1. Это диэлектрическая проницаемость идеального вакуума или напряженность поля, возникающая в самом пространстве-времени.Материя оказывает на это очень большое влияние и может поддерживать генерацию гораздо более сильных полей. Лучшие материалы — это материалы с большим количеством электрических диполей, которые увеличивают силу поля, создаваемого внутри материала.

Площадь пластины, диэлектрик и разделение пластин. Это действительно все, что касается конденсаторов. Так почему же они такие сложные и разнообразные?

Нет. За исключением тех, у которых емкость намного превышает тысячи пФ. Если вам нужны такие смехотворные величины емкости, которые мы сегодня воспринимаем как должное, такие как миллионы пикофарад (микрофарад) и даже на порядок выше, то мы находимся во власти физики.

Как любой хороший инженер, несмотря на ограничения, налагаемые законами природы, мы обманываем и все равно их обходим. Электролитические конденсаторы и керамические конденсаторы большой емкости (от 0,1 мкФ до 100 мкФ +) — это грязные уловки, которые мы использовали.

Алюминий

Первое и самое важное отличие (в честь которого они названы) заключается в том, что в электролитических конденсаторах используется электролит. Электролит служит второй пластиной. Будучи жидкостью, это означает, что он может непосредственно сталкиваться с диэлектриком, даже если он имеет неравномерную форму.В алюминиевых электролитических конденсаторах это позволяет нам использовать окисление поверхности алюминия (твердый материал, иногда намеренно пористый и пропитанный красителем для цвета, на анодированном алюминии, составляющем изолирующее сапфировое покрытие) для использования в качестве диэлектрика. Однако без электролитической «пластины» неровность поверхности помешала бы жесткой металлической пластине приблизиться достаточно близко, чтобы получить какое-либо преимущество от использования оксида алюминия в первую очередь.

Еще лучше, используя жидкость, можно придать поверхности алюминиевой фольги шероховатость, что приведет к значительному увеличению эффективной площади поверхности.Затем его анодируют до тех пор, пока на его поверхности не образуется достаточно толстый слой оксида алюминия. Шероховатая поверхность, которая будет непосредственно прилегать к другой «пластине» — нашему жидкому электролиту.

Однако есть проблемы. Самый знакомый — полярность. Анодирование алюминия, если вы не могли сказать по его сходству с словом анод , является процессом, зависящим от полярности. Конденсатор всегда следует использовать с полярностью анодирования алюминия. Противоположная полярность позволит электролиту разрушить поверхностный оксид, что приведет к короткому замыканию конденсатора.Некоторые электролиты в любом случае медленно разъедают этот слой, поэтому многие алюминиевые электролитические конденсаторы имеют срок годности. Они предназначены для использования, и такое использование имеет положительный побочный эффект, заключающийся в сохранении и даже восстановлении поверхностного оксида. Однако при достаточно длительном неиспользовании оксид может полностью разрушиться. Если вам необходимо использовать старый пыльный конденсатор ненадежного состояния, лучше всего его «реформировать», подав очень низкий ток (от сотен мкА до мА) от источника постоянного тока и позволяя напряжению медленно повышаться, пока оно не достигнет своего значения. Номинальное напряжение.Это предотвращает очень высокий ток утечки (первоначально) от повреждения конденсатора и медленно восстанавливает поверхностные оксиды, пока утечка не достигнет приемлемого уровня.

Другая проблема заключается в том, что электролиты по химическим причинам представляют собой нечто ионное, растворенное в растворителе. Неполимерные алюминиевые используют воду (с добавлением других ингредиентов «секретного соуса»). Что делает вода, когда через нее течет ток? Электролизует! Отлично, если вам нужен газообразный кислород и водород, и ужасно, если вы этого не сделаете.В батареях контролируемая подзарядка может реабсорбировать этот газ, но в конденсаторах не происходит обратная электрохимическая реакция. Они просто используют электролит как проводящую вещь. Так что, несмотря ни на что, они генерируют незначительное количество газообразного водорода (кислород используется для создания слоя оксида алюминия), и, несмотря на то, что он очень мал, он не позволяет нам герметично запечатать эти конденсаторы. Так они высыхают.

Стандартный срок службы при максимальной температуре 2 000 часов.Это не очень долго. Около 83 дней. Это просто из-за более высоких температур, из-за которых вода испаряется быстрее. Если вы хотите, чтобы что-то было долговечным, важно, чтобы оно было как можно более прохладным, и покупайте модели с наивысшей выносливостью (я видел такие, рассчитанные на 15000 часов). По мере высыхания электролита он становится менее проводящим, что увеличивает ESR, что, в свою очередь, увеличивает нагрев, что усугубляет проблему.

Тантал

Танталовые конденсаторы — это еще одна разновидность электролитических конденсаторов.В качестве электролита они используют диоксид марганца, который в своей готовой форме является твердым. Во время производства диоксид марганца растворяется в кислоте, затем электрохимическим способом (аналогично гальванике) наносится на поверхность танталового порошка, который затем спекается. Точные детали «волшебной» части, где они создают электрическое соединение между всеми крошечными кусочками танталового порошка и диэлектриком, мне не известны (редактирование или комментарии приветствуются!), Но достаточно сказать, что танталовые конденсаторы сделаны из тантал из-за химического состава, который позволяет нам легко производить их из порошка (большая площадь поверхности).

Это дает им потрясающую объемную эффективность, но за свою цену: свободный тантал и диоксид марганца могут вступать в реакцию, аналогичную термиту, который представляет собой оксид алюминия и железа. Только реакция тантала имеет на намного более более низкие температуры активации — температуры, которые легко и быстро достигаются, если противоположная полярность или событие перенапряжения пробивают дыру в диэлектрике (пятиокись тантала, как оксид алюминия) и создают короткое замыкание. Вот почему вы видите снижение напряжения и тока танталовых конденсаторов на 50% и более.Для тех, кто не знаком с термитом (который намного горячее, но все же не отличается от реакции тантала и MnO ₂ ), существует масса огня и тепла. Он используется для сварки железнодорожных рельсов друг с другом и выполняет эту задачу за секунды.

Существуют также полимерные электролитические конденсаторы, в которых используется проводящий полимер, который в своей мономерной форме является жидкостью, но при воздействии правильного катализатора полимеризуется в твердый материал. Это похоже на суперклей, который представляет собой жидкий мономер, который полимеризуется в твердом состоянии, когда он подвергается воздействию влаги (либо в / на поверхностях, на которые он наносится, либо из самого воздуха).Таким образом, полимерные конденсаторы могут быть в основном твердым электролитом, что приводит к снижению ESR, большей долговечности и в целом большей надежности. Однако у них все еще есть небольшое количество растворителя в полимерной матрице, и он должен быть проводящим. Так они еще сохнут. К сожалению, бесплатного обеда нет.

Итак, каковы фактические электрические свойства этих типов конденсаторов? Мы уже упоминали полярность, но другая — их ESR и ESL. Электролитические конденсаторы, поскольку они сконструированы в виде очень длинной пластины, намотанной в катушку, имеют относительно высокий ESL (эквивалентную последовательную индуктивность).Настолько высоки, что они совершенно неэффективны в качестве конденсаторов выше 100 кГц или 150 кГц для полимерных типов. Выше этой частоты они в основном просто резисторы, блокирующие постоянный ток. Они ничего не сделают с вашей пульсацией напряжения, а вместо этого сделают пульсацию равной току пульсации, умноженному на ESR конденсатора, что часто может сделать пульсацию еще хуже . Конечно, это означает, что любой высокочастотный шум или всплеск просто пронзит алюминиевый электролитический конденсатор, как будто его даже не было.

Танталы не так уж и плохи, но они все равно теряют свою эффективность на средних частотах (самые лучшие и самые маленькие могут почти достигать 1 МГц, большинство теряют свои емкостные характеристики в районе 300–600 кГц).

В общем, электролитические конденсаторы отлично подходят для хранения тонны энергии в небольшом пространстве, но на самом деле они полезны только для борьбы с шумом или пульсацией ниже 100 кГц. Если бы не эта критическая слабость, было бы мало причин использовать что-то еще.

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используется керамика с металлизацией с обеих сторон пластин.Я не буду относиться к типам класса 1 (с низкой емкостью), а только к классу II.

Конденсаторы

класса II обманывают, используя сегнетоэлектрический эффект. Это очень похоже на ферромагнетизм, только вместо этого с электрическими полями. Сегнетоэлектрический материал имеет множество электрических диполей, которые в той или иной степени могут быть ориентированы в присутствии внешнего электрического поля. Таким образом, приложение электрического поля подтянет диполи к выравниванию, что требует энергии и заставляет огромное количество энергии в конечном итоге накапливаться в электрическом поле.Помните, как вакуум был базовым значением 1? Сегнетоэлектрическая керамика, используемая в современных MLCC, имеет диэлектрическую проницаемость порядка 7000.

К сожалению, подобно ферромагнитным материалам, когда более сильное и сильное поле намагничивает (или поляризует в нашем случае) материал, у него начинает не хватать диполей для поляризации. Насыщает. В конечном итоге это приводит к неприятному свойству керамических конденсаторов типа X5R / X7R / и т. Д.: Их емкость падает с напряжением смещения. Чем выше напряжение на их выводах, тем ниже их эффективная емкость.Количество запасенной энергии по-прежнему всегда увеличивается с увеличением напряжения, но это далеко не так хорошо, как можно было бы ожидать, исходя из несмещенной емкости.

Номинальное напряжение керамического конденсатора очень мало влияет на это. Фактически, действительное выдерживаемое напряжение большинства керамических изделий намного выше, 75 или 100 В для керамики с более низким напряжением. На самом деле, я подозреваю, что многие керамические конденсаторы — это одна и та же деталь, но с разными номерами деталей. Один и тот же конденсатор 4,7 мкФ продается как конденсатор на 35 В и 50 В под разными этикетками.График зависимости емкости некоторых MLCC от напряжения смещения идентичен, за исключением того, что для более низкого напряжения график усечен при его номинальном напряжении. Подозрительно, конечно, но могу ошибаться.

В любом случае, покупка керамики с более высоким рейтингом ничего не сделает для борьбы с этим падением емкости, связанным с напряжением, единственный фактор, который в конечном итоге играет роль, — это физический объем диэлектрика. Больше материала означает больше диполей. Таким образом, физически более крупные конденсаторы сохранят большую часть своей емкости под напряжением.

Это тоже нетривиальный эффект. Керамический конденсатор 1210 10 мкФ 50 В, настоящий конденсаторный зверь, теряет 80% своей емкости на 50 В. Кто-то немного лучше, кто-то немного хуже, но 80% — это разумная цифра. Лучшее, что я видел, это 1210 (дюймы), сохраняющие емкость около 3 мкФ к моменту достижения 60 В, в любом случае в корпусе 1210. Керамика 50 В размером 10 мкФ 1206 (дюймов) будет удачливой, если на ней останется 500 нФ.

Керамика

класса II также является пьезоэлектрической и пироэлектрической, хотя на самом деле это не оказывает на нее электрического воздействия.Известно, что они вибрируют или поют из-за пульсации и могут действовать как микрофоны. Вероятно, лучше избегать их использования в качестве разделительных конденсаторов в аудиосхемах.

В остальном керамика имеет самые низкие ESL и ESR из всех конденсаторов. Они самые «конденсаторные» из всех. Их ESL настолько низок, что основным источником является высота концевых выводов на самом корпусе Да, эта высота керамики 0805 является основным источником его 3 нГн ESL. Они по-прежнему ведут себя как конденсаторы на многих МГц или даже выше для специализированных типов ВЧ.Они также могут разъединять множество шумов и разъединять очень быстрые вещи, такие как цифровые схемы, для которых электролитические соединения бесполезны.

В заключение, электролиты бывают:

• много объемной емкости в крошечной упаковке
• все остальное ужасно

Они медленные, они изнашиваются, они загораются, они превратятся в короткое замыкание, если их неправильно поляризовать. По всем критериям измеряются конденсаторы, за исключением самой емкости, электролитические свойства абсолютно ужасны.Вы используете их, потому что должны, а не потому, что хотите.

Керамика бывает:

• Нестабильны и теряют большую емкость при смещении напряжения
• Может вибрировать или действовать как микрофон. Или наноактуаторы!
• В остальном крутые.

Керамические конденсаторы — это то, что вы хотите использовать, но не всегда можете. На самом деле они ведут себя как конденсаторы и даже на высоких частотах, но не могут сравниться с объемной эффективностью электролитов, и только типы класса 1 (которые имеют очень малую емкость) будут иметь стабильную емкость.Они довольно сильно различаются в зависимости от температуры и напряжения. О, они также могут треснуть и не обладают такой механической прочностью.

О, последнее замечание, вы можете отлично использовать электролиты в приложениях переменного тока / неполяризованных, со всеми остальными их проблемами, конечно же. Просто подключите пару обычных поляризованных электролитических конденсаторов с клеммами одинаковой полярности, и теперь противоположные полярности являются клеммами совершенно нового, неполярного электролитического. Пока их значения емкости достаточно хорошо согласованы и имеется ограниченное количество установившегося смещения постоянного тока, конденсаторы, кажется, выдерживают нагрузку.

типов конденсаторов | Типы конденсаторов по функциям и применению

Существует множество типов конденсаторов с различными функциями и приложениями. Конденсаторы варьируются от маленьких до больших, и каждый имеет характеристики, которые делают их уникальными. Например, некоторые конденсаторы маленькие и хрупкие, такие как те, что используются в радиосхемах. С другой стороны, конденсаторы могут быть довольно большими, например, в сглаживающих схемах.

При сравнении конденсаторов различных типов обычно принимается во внимание диэлектрик, используемый между пластинами.

Ассортимент конденсаторов многочислен. Возьмем, например, конденсаторы переменного типа, которые дают пользователю возможность изменять значение их емкости для использования в схемах типа «подстройка частоты». Некоторые конденсаторы выглядят трубчатыми из-за пластин из металлической фольги, которые свернуты в цилиндр. Диэлектрический материал обычно находится между пластинами из металлической фольги и цилиндром.

Также существуют конденсаторы, используемые в коммерческих целях, которые сделаны из металлической фольги, переплетенной с тонкими листами майлара или пропитанной парафином бумаги.

Малогабаритные конденсаторы обычно изготавливаются из керамических материалов, а затем покрываются эпоксидной смолой. Независимо от того, какой тип конденсатора используется, все они играют важную роль в электронных схемах. Давайте более подробно рассмотрим многие из наиболее распространенных типов конденсаторов, доступных в настоящее время.

Тип пленочного конденсатора

A Mallory 150 100 нФ 630 В постоянного тока полиэфирный пленочный конденсатор

Это наиболее распространенный тип конденсатора (с точки зрения доступности), который принадлежит к относительно большому семейству конденсаторов.Основное различие между пленочными конденсаторами и другими формами конденсаторов — их диэлектрические свойства. К ним относятся поликарбонат, полипропилен, полиэстер (майлар), полистирол, тефлон и металлизированная бумага. Что касается диапазона емкости, конденсаторы пленочного типа доступны в диапазоне от 5 пФ до 100 мкФ.

Пленочные конденсаторы бывают разных стилей и форм, включая:

• Эпоксидный корпус (прямоугольный и круглый) — конденсатор заключен в формованный пластиковый корпус, который затем заполняется эпоксидной смолой.
• Wrap and Fill (Oval and Round) — пластиковая лента используется для плотной обмотки конденсатора, а концы заделаны эпоксидной смолой.
• Металлический герметичный (прямоугольный и круглый) — конденсатор заключен в металлический корпус или трубку и залит эпоксидной смолой.

Пленочные конденсаторы с диэлектриками, состоящими из тефлона, полистирола и поликарбоната, иногда называют «пластиковыми конденсаторами». Конденсаторы с пластиковой пленкой имеют такую ​​же конструкцию, что и конденсаторы с бумажной пленкой.Основное различие между ними заключается в том, что в одном используется бумага, а в другом — пластик.

Конденсаторы с пластиковой пленкой имеют преимущество перед типами с пропитанной бумагой в том, что они имеют меньшие допуски, высокую надежность, длительный срок службы и могут продолжать работать в достаточной степени даже при высоких температурах.

Диэлектрические конденсаторы

Конденсатор с диэлектриком

Диэлектрические конденсаторы, относящиеся к «переменному типу» конденсаторов, в которых для настройки транзисторных радиоприемников, передатчиков и приемников требуется непрерывное изменение емкости.Конденсаторы с переменной диэлектрической проницаемостью уникальны тем, что представляют собой многопластинчатые конденсаторы с воздушным разнесением, которые имеют лопатки статора (неподвижные пластины) и лопатки ротора (подвижные пластины), которые перемещаются между неподвижными пластинами.

Значение емкости в конечном итоге определяется положением подвижных пластин по отношению к неподвижным пластинам. Обычно, когда два набора пластин полностью сцепляются вместе, значение емкости будет максимальным. Конденсаторы с высоким напряжением имеют относительно большие воздушные зазоры или промежутки между пластинами.

Помимо конденсаторов переменного типа, существуют также переменные конденсаторы предварительно заданного типа, называемые подстроечными устройствами. Триммеры, как правило, небольшие, и их можно предварительно настроить или отрегулировать на определенное значение емкости с помощью отвертки. Большинство триммеров имеют небольшую емкость 500 пФ (или меньше) и не имеют поляризации.

Керамические конденсаторы

Керамический конденсатор

Керамические конденсаторы обычно называют «дисковыми конденсаторами». Для их изготовления нужно взять небольшой керамический или фарфоровый диск и покрыть его серебром с обеих сторон перед тем, как сложить их вместе, чтобы получился работающий конденсатор.

Одиночные керамические диски размером примерно 3–6 мм используются, когда требуются низкие значения емкости. Керамические конденсаторы имеют высокую диэлектрическую проницаемость (High-K) и обычно доступны, поэтому высокая емкость может быть достигнута с помощью объекта меньшего размера.

Керамические конденсаторы имеют тенденцию к существенным нелинейным изменениям емкости в зависимости от температуры. В результате керамические конденсаторы часто используются как шунтирующие или развязывающие конденсаторы. Что касается значений, керамические конденсаторы варьируются от пары пикофарад до нескольких микрофарад (мкФ).Однако обычно керамические конденсаторы имеют низкое напряжение.

Трехзначный код обычно печатается на корпусе конденсаторов керамического типа для определения их емкости в пикофарадах. Вычисление относительно простое после того, как оно было рассчитано — первые две цифры представляют собой номинал конденсаторов, а третья цифра представляет количество нулей, которые необходимо добавить.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обычно резервируются для ситуаций, когда требуются более высокие значения емкости.Электролитические конденсаторы отличаются тем, что вместо использования тонкопленочного (металлического) слоя в качестве одного из электродов вместо этого в качестве второго электрода используется раствор электролита в виде полужидкого желе или пасты.

Большинство электролитических типов конденсаторов поляризованы, что означает, что для напряжения постоянного тока, подаваемого на конденсатор, необходимо использовать правильную полярность. Другими словами, положительная полярность должна соединяться с положительной клеммой, а отрицательная полярность — с отрицательной клеммой.В случае неправильной поляризации оксидный слой, действующий как изоляция, может выйти из строя и в результате может быть необратимо поврежден.

Из-за большой емкости и небольшого размера электролитические конденсаторы используются в цепях питания постоянного тока. Это сделано для приложений связи и развязки, а также для уменьшения пульсаций напряжения. Электролитические конденсаторы имеют относительно низкое напряжение (один из основных недостатков). Поскольку электролитические конденсаторы поляризованы, они не могут (и не должны) использоваться с источниками переменного тока.

Есть две формы электролитических веществ, о которых вам следует знать — танталовые электролитические конденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы.

1) Танталовые электролитические конденсаторы

Танталовые электролитические конденсаторы и танталовые шарики бывают двух видов — с сухим (твердым) и мокрым (фольга) электролитическим типом. Сухие танталовые конденсаторы физически меньше алюминиевых, и в качестве второго вывода используется диоксид марганца.

2) Алюминиевые электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы бывают двух типов — фольговые и вытравленные.Из-за высокого напряжения пробоя и пленки оксида алюминия алюминиевые электролитические конденсаторы имеют высокие значения емкости по сравнению с их размером.

Конденсатор имеет фольговые пластины, анодированные постоянным током. Во время этого процесса устанавливается полярность материала пластины, и создаются положительные и отрицательные стороны.

Протравленные типы фольги отличаются от обычных типов фольги одним главным образом — оксид алюминия на катоде и аноде подвергается химическому травлению для увеличения диэлектрической проницаемости и площади поверхности.

Когда дело доходит до электролитов с протравленной фольгой, их лучше всего использовать для блокировки постоянного тока, байпасных цепей и связи. С другой стороны, простые типы фольги больше предназначены для сглаживания конденсаторов в источниках питания. Имейте в виду, что алюмоэлектролитики считаются поляризованными устройствами. Таким образом, могут возникнуть катастрофические последствия, когда приложенное напряжение на выводах изменится на противоположное, поскольку изолирующий слой, расположенный внутри конденсатора (а также сам конденсатор), будет разрушен.К счастью, если повреждение минимально, электролит, который используется внутри конденсатора, может помочь устранить повреждение.

Электролиты могут не только самостоятельно лечить поврежденные пластины. Они также могут повторно анодировать пластину из фольги. Поскольку процесс анодирования можно обратить вспять, электролит может удалить оксидное покрытие с фольги (что также произошло бы, если бы конденсатор был подключен с обратной полярностью). Помните, что, поскольку электролит может проводить электричество, могут возникнуть катастрофические проблемы, если слой оксида алюминия будет удален из уравнения или полностью разрушен.

Когда дело доходит до диэлектрических свойств, оксид тантала считается лучше, чем оксид алюминия, потому что он дает лучшую стабильность емкости и снижает токи утечки, что в конечном итоге делает их идеальными для фильтрации, обхода, применения, блокировки и развязки.

Имейте в виду, что танталовые конденсаторы гораздо лучше переносят обратное напряжение, чем алюминиевые (поскольку они поляризованы), но на самом деле они рассчитаны на более низкие рабочие напряжения. Обычно сухие танталовые конденсаторы используются в цепях, где напряжение постоянного тока больше по сравнению с напряжением переменного тока.

Существуют «неполяризованные» конденсаторы, в которых в некоторых танталовых типах используются два конденсатора в одном. В такой ситуации соединение является отрицательным (создает неполяризованный конденсатор), что часто используется в цепях переменного тока с низким напряжением в качестве неполяризованного устройства.

Изображение предоставлено: Clker-Free-Vector-Images / Pixabay

Электролитический конденсатор

— алюминиевый электролитический »Примечания к электронике

Электролитический конденсатор используется там, где требуется высокий уровень емкости, но для обеспечения долгой надежной службы он должен использоваться правильно и в пределах своих технических характеристик.

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

Электролитический конденсатор — один из основных компонентов конденсаторной промышленности, который используется в огромных количествах как в качестве выводного устройства, так и в качестве SMD.

Электролитический конденсатор является наиболее популярным типом выводных конденсаторов для значений более 1 мкФ, имея один из самых высоких уровней емкости для данного объема.

Алюминиевые электролитические конденсаторы используются в течение многих лет — таким образом, они стали постоянным компонентом во многих конструкциях.

Выбор алюминиевых электролитических конденсаторов с выводами

Электролитические конденсаторы широко используются в качестве компонентов с выводами, часто находясь в приложениях от источников питания до аудиосистемы, где могут использоваться устройства с выводами.Первоначально алюминиевые электролитические конденсаторы не были популярны в формате технологии поверхностного монтажа из-за высокого уровня тепла, возникающего во время пайки, и они могли быть повреждены. В настоящее время широко используются электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа, которые обеспечивают высокий уровень надежности.

Электролитический конденсатор ранней разработки

Электролитический конденсатор используется много лет. Его раннее развитие и историю можно проследить до самых первых дней радио, примерно в то время, когда делались первые развлекательные передачи.В то время беспроводные клапанные комплекты были очень дорогими, и им приходилось работать от батареек. Однако с развитием клапана с косвенным нагревом или вакуумной трубки стало возможным использовать питание от сети переменного тока.

Хотя для нагревателей было нормально работать от источника переменного тока, анодное питание необходимо было выпрямить и сгладить, чтобы предотвратить появление сетевого гула в звуке. Чтобы иметь возможность использовать конденсатор не слишком большого размера, Джулиус Лилиенфилд, который активно участвовал в разработке беспроводных устройств для домашнего использования, смог разработать электролитический конденсатор, позволяющий использовать компонент с достаточно высокой емкостью, но разумного размера в беспроводные наборы дня.

Обозначения электролитических конденсаторов

Электролитический конденсатор представляет собой форму поляризованного конденсатора. Символ электролитической цепи указывает полярность, так как это важно для того, чтобы конденсатор правильно вставлен в цепь и не имел обратного смещения.

Варианты обозначений схем, используемых для электролитических конденсаторов

Существует множество схематических обозначений, используемых для электролитических конденсаторов. Первая «1» — это версия, которая, как правило, используется в европейских принципиальных схемах, в то время как «2» используется во многих схемах США, а «3» можно увидеть на некоторых старых схемах.На некоторых схемах не печатается знак «+» рядом с символом, когда уже очевидно, какая пластина какая.

Технология электролитических конденсаторов

Как видно из названия, в электролитическом конденсаторе в качестве одной из пластин используется электролит (ионно-проводящая жидкость) для достижения большей емкости на единицу объема, чем в других типах.

Конденсаторы могут увеличивать емкость несколькими способами: увеличивая диэлектрическую проницаемость; увеличение площади поверхности электрода; и уменьшив расстояние между электродами.В электролитических конденсаторах используется высокая диэлектрическая проницаемость слоя оксида алюминия на пластине конденсатора, которая в среднем составляет от 7 до 8. Это больше, чем у других диэлектриков, таких как майлар с диэлектрической проницаемостью 3 и слюдой около 6-8.

В дополнение к этому, эффективная площадь поверхности конденсаторов увеличивается до 120 раз за счет придания шероховатости поверхности алюминиевой фольги высокой чистоты. Это один из ключей к созданию очень высоких уровней емкости.

Конструкция электролитического конденсатора

Конденсатор этого типа состоит из двух тонких пленок алюминиевой фольги, один из которых покрыт оксидным слоем в качестве изолятора. Использование алюминиевой фольги приводит к тому, что конденсатор часто называют алюминиевым электролитическим конденсатором.

Между ними помещается пропитанный электролитом бумажный лист, затем две пластины наматываются друг на друга и затем помещаются в емкость.

Внутренняя структура электролитического конденсатора

При изготовлении алюминиевого электролитического конденсатора одним из первых этапов является травление фольги, чтобы сделать ее более шероховатой, чтобы увеличить площадь поверхности и, следовательно, уровень емкости, который может быть получен в данной области.

Следующий процесс — формирование анода. Это влечет за собой химическое наращивание тонкого слоя оксида алюминия Al ₂ O ₃ на анодной фольге, что делает ее отличной от катода.

Сам конденсаторный элемент намотан на намоточном станке. Четыре отдельных слоя: сформированная анодная фольга; бумажный разделитель, катодная фольга; и бумажный разделитель все вносятся и наматываются вместе. Разделители бумаги предотвращают соприкосновение и короткое замыкание двух электродов.

Конструкция электролитического конденсатора

Когда узел намотан, он заклеивается лентой для предотвращения раскручивания.

После намотки конденсатора он пропитывается электролитом. Это можно сделать погружением в воду и под давлением.

Электролит, используемый в алюминиевых электролитических конденсаторах, представляет собой состав, разработанный для обеспечения требуемых свойств для конденсатора — номинального напряжения, диапазона рабочих температур и т.п. В основном он состоит из растворителя и соли (необходимой для обеспечения электропроводности). Обычные растворители включают этиленгликоль, а обычная соль включает борат аммония и другие соли аммония.

После этого конденсатор помещают в емкость, которая герметично закрывается для предотвращения испарения электролита.

Свойства электролитического конденсатора

Алюминиевые электролитические конденсаторы обеспечивают гораздо более высокий уровень емкости для данного объема, чем большинство керамических конденсаторов. Это означает, что дорогие электролитические конденсаторы могут быть относительно небольшими. Во многих случаях это значительное преимущество.

Электролитические конденсаторы поляризованные, т.е.е. они могут быть размещены в цепи только в одном направлении. Если они подключены неправильно, они могут быть повреждены, а в некоторых крайних случаях могут взорваться. Также следует соблюдать осторожность, чтобы не превышать номинальное рабочее напряжение. Обычно они должны эксплуатироваться значительно ниже этого значения.

Электролитический конденсатор имеет большой допуск. Обычно значение компонента может быть указано с допуском -50% + 100%. Несмотря на это, они широко используются в аудиоприложениях в качестве разделительных конденсаторов и в приложениях сглаживания для источников питания.Они плохо работают на высоких частотах и ​​обычно не используются для частот выше 50–100 кГц.

Электрические параметры электролитического конденсатора

При использовании электролитических конденсаторов существует ряд важных параметров, помимо базовой емкости и емкостного реактивного сопротивления. При проектировании схем с использованием электролитических конденсаторов необходимо учитывать эти дополнительные параметры для некоторых конструкций и учитывать их при использовании электролитических конденсаторов.

• Допуск: Электролитические конденсаторы имеют очень широкий допуск. Часто конденсаторы могут быть указаны как -20% и + 80%. Обычно это не проблема в таких приложениях, как развязка или сглаживание источника питания и т. Д. Однако их не следует использовать в схемах, где важно точное значение.
• ESR Эквивалентное последовательное сопротивление: Электролитические конденсаторы часто используются в цепях с относительно высокими уровнями тока.Также при некоторых обстоятельствах и ток, исходящий от них, должен иметь низкий импеданс источника, например, когда конденсатор используется в цепи источника питания в качестве накопительного конденсатора. В этих условиях необходимо проконсультироваться с техническими данными производителя, чтобы выяснить, будет ли выбранный электролитический конденсатор соответствовать требованиям схемы. Если ESR высокое, то он не сможет обеспечить необходимое количество тока в цепи без падения напряжения в результате ESR, которое будет рассматриваться как сопротивление источника.
• Частотная характеристика: Одна из проблем электролитических конденсаторов заключается в том, что они имеют ограниченную частотную характеристику. Было обнаружено, что их СОЭ возрастает с увеличением частоты, и это обычно ограничивает их использование частотами ниже примерно 100 кГц. Это особенно верно для больших конденсаторов, и даже на меньшие электролитические конденсаторы не следует полагаться на высоких частотах. Чтобы получить точные сведения, необходимо ознакомиться с данными производителя для данной детали.
• Утечка: Хотя электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокие уровни емкости для данного объема, чем большинство других конденсаторных технологий, они также могут иметь более высокий уровень утечки. Это не проблема для большинства приложений, например, когда они используются в источниках питания. Однако в некоторых случаях они не подходят. Например, их не следует использовать во входной цепи операционного усилителя. Здесь даже небольшая утечка может вызвать проблемы из-за высокого входного импеданса операционного усилителя.Также стоит отметить, что в обратном направлении уровень утечки значительно выше.
• Пульсации тока: При использовании электролитических конденсаторов в сильноточных устройствах, таких как накопительный конденсатор источника питания, необходимо учитывать ток пульсаций, который может возникнуть. Конденсаторы имеют максимальный ток пульсаций, который они могут обеспечить. Выше этого они могут стать слишком горячими, что сократит их жизнь. В крайних случаях это может привести к выходу конденсатора из строя.Соответственно, необходимо рассчитать ожидаемый ток пульсаций и убедиться, что он находится в пределах максимальных значений, установленных производителем.

Маркировка электролитического конденсатора

Для версий электролитических конденсаторов с выводами обычно есть место для размещения различных параметров на емкости. Маркировка обычно предоставляет информацию об их емкости, рабочем напряжении, диапазоне температур и, возможно, других параметрах.

Маркировка на алюминиевом электролитическом конденсаторе

Некоторые большие конденсаторы, предназначенные для сглаживания в источниках питания, также могут содержать дополнительную информацию.Одним из особенно важных параметров является ток пульсации. Если от конденсатора ожидается слишком большой ток, он может чрезмерно нагреться и выйти из строя.

Электролитический конденсатор с выводами с маркировкой

Место для конденсаторов SMD ограничено, поэтому детали ограничены и могут содержать только основную информацию.

Конденсаторы электролитические SMD

Электролитические конденсаторы в настоящее время все чаще используются в конструкциях, которые производятся с использованием технологии поверхностного монтажа, SMT.Их очень высокая емкость в сочетании с низкой стоимостью делает их особенно полезными во многих областях. Первоначально они не использовались в особо больших количествах, поскольку не выдерживали некоторых процессов пайки. Теперь улучшенная конструкция конденсатора вместе с использованием методов оплавления вместо пайки волной припоя позволяет более широко использовать электролитические конденсаторы в формате для поверхностного монтажа.

Часто устройства для поверхностного монтажа, SMD версии электролитических конденсаторов маркируются значением и рабочим напряжением.Используются два основных метода. Один — включить их значение в микрофарадах (мкФ), а другой — использовать код. При использовании первого метода маркировка 33 6V будет указывать на конденсатор емкостью 33 мкФ с рабочим напряжением 6 вольт. В альтернативной кодовой системе используется буква, за которой следуют три цифры. Буква указывает рабочее напряжение, как определено в таблице ниже, а три цифры указывают емкость в пикофарадах. Как и во многих других системах маркировки, первые две цифры обозначают значащие цифры, а третья — множитель.6 пикофарад. Это составляет 10 мкФ.

Срок службы алюминиевого электролитического конденсатора

Алюминиевые электролитические конденсаторы со временем разрушаются.Многие электролиты имеют вентиляционное отверстие для выхода избыточных газов. Эта утечка может привести к высыханию электролита и снижению производительности конденсатора.

Также, если алюминиевые электролитические конденсаторы оставить на несколько лет, оксидный слой на аноде может рассеяться. Когда это происходит, конденсатор необходимо переполяризовать. Это можно сделать, подав на конденсатор напряжение с ограничением по току. Первоначально ток утечки через конденсатор будет относительно высоким, а затем он будет падать по мере образования оксидного слоя.

Также разумно принять меры для продления срока службы конденсатора. Есть четыре золотых наконечника, которые увеличивают срок службы алюминиевого электролитического конденсатора:

• Работайте в пределах допустимого напряжения: Всегда разумно запускать любой компонент с хорошим запасом ниже максимальных номиналов. Многие компании заявляют в своих правилах проектирования, что для электролитических конденсаторов они должны работать не более чем на 50% от своих максимальных номиналов, чтобы обеспечить оптимальную надежность.Если максимальные пределы превышены, то уровни тока утечки возрастут, и существует возможность локального выхода из строя, ведущего к взрывному отказу компонента.
• Не выходите за пределы своего номинального тока: Во многих случаях требуется электролитический конденсатор для обеспечения высокого уровня пульсаций тока. Этого следовало ожидать в таких приложениях, как использование в качестве сглаживающего конденсатора в источнике питания. Ii является обязательным условием, чтобы конденсатор мог выдерживать требуемый от него ток.Убедитесь, что конденсатор работает в пределах допустимого тока и не нагревается во время работы.
• Никогда не смещайте конденсатор в обратном направлении: При работе с обратным смещением уровни утечки будут намного выше, чем в прямом направлении. Опять же, это может привести к катастрофической поломке и поломке.
• Сохраняйте низкие температуры: Тепло сокращает срок службы любого алюминиевого электролитического конденсатора. Хорошее практическое правило состоит в том, что каждые 10 ° C свыше 85 ° C сокращают ожидаемый срок службы компонента вдвое.

Несмотря на то, что у алюминиевых электролитических конденсаторов есть ожидаемый срок службы, он может быть увеличен до максимума, если следовать этим правилам и эксплуатироваться в пределах своих номиналов.

Риформинг алюминиевых электролитических конденсаторов

Может потребоваться переформировать электролитические конденсаторы, которые не использовались в течение шести или более месяцев. Электролитическое действие приводит к удалению оксидного слоя с анода, и его необходимо повторно формировать. В этих обстоятельствах нецелесообразно прикладывать полное напряжение, поскольку ток утечки будет высоким и может привести к рассеиванию большого количества тепла в конденсаторе, что в некоторых случаях может привести к его разрушению.

Чтобы преобразовать конденсатор, нормальный метод заключается в подаче рабочего напряжения на конденсатор через резистор около 1,5 кОм или, возможно, меньше для конденсаторов с более низким напряжением. (Обратите внимание, убедитесь, что он имеет достаточную номинальную мощность для работы с рассматриваемым конденсатором). Его следует применять в течение часа или более, пока ток утечки не упадет до приемлемого значения, а напряжение непосредственно на конденсаторе не достигнет приложенного значения, то есть фактически через резистор не будет протекать ток.Затем это напряжение следует продолжать прикладывать еще в течение часа. Затем конденсатор можно медленно разрядить через подходящий резистор, чтобы оставшийся заряд не вызвал повреждений. После преобразования будьте осторожны при использовании конденсатора, чтобы убедиться, что он полностью преобразован и может правильно работать.

Обзор электролитических конденсаторов

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
ВЧ разъемы
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты».. .

Типы конденсаторов: работа и их применение

В любой электронной или электрической цепи конденсатор играет ключевую роль. Таким образом, каждый день может производиться от тысяч до миллионов конденсаторов различных типов. У каждого типа конденсатора есть свои преимущества, недостатки, функции и области применения. Таким образом, очень важно знать о каждом типе конденсатора при выборе для любого приложения. Эти конденсаторы варьируются от маленьких до больших, включая различные характеристики в зависимости от типа, что делает их уникальными.Маленькие и слабые конденсаторы можно найти в радиосхемах, тогда как большие конденсаторы используются в сглаживающих цепях. Конструирование небольших конденсаторов может быть выполнено с использованием керамических материалов, запечатанных эпоксидной смолой, тогда как конденсаторы промышленного назначения спроектированы с металлической фольгой с использованием тонких листов майлара, иначе пропитанных парафином бумаги.

Типы конденсаторов и их применение

Конденсатор является одним из наиболее часто используемых компонентов в проектировании электронных схем.Он играет важную роль во многих встроенных приложениях. Он доступен с разными рейтингами. Он состоит из двух металлических пластин , разделенных непроводящим веществом, или диэлектриком . Часто это хранилища для аналоговых сигналов и цифровых данных.

Сравнение между различными типами конденсаторов обычно проводится в отношении диэлектрика, используемого между пластинами. Некоторые конденсаторы выглядят как трубки, небольшие конденсаторы часто изготавливаются из керамических материалов, а затем погружаются в эпоксидную смолу для их герметизации.Итак, вот несколько наиболее распространенных типов доступных конденсаторов. Посмотрим на них.

Диэлектрический конденсатор

Как правило, эти типы конденсаторов являются переменным типом, который требует непрерывного изменения емкости для передатчиков, приемников и транзисторных радиоприемников для настройки. Различные типы диэлектриков доступны в многопластинчатом исполнении и с воздушным зазором. Эти конденсаторы имеют набор фиксированных и подвижных пластин для перемещения между фиксированными пластинами.

Положение подвижной пластины по сравнению с неподвижными пластинами определяет приблизительное значение емкости.Как правило, емкость максимальна, когда два набора пластин полностью соединены. Настроечный конденсатор с высокой емкостью имеет довольно большие промежутки, в противном случае между двумя пластинами есть воздушные зазоры, в которых напряжение пробоя достигает нескольких тысяч вольт.

Слюдяной конденсатор

Конденсатор, в котором в качестве диэлектрического материала используется слюда, известен как слюдяной конденсатор. Эти конденсаторы доступны в двух типах: зажимные и серебряные. Зажимной тип сейчас считается устаревшим из-за его более низких характеристик, но вместо него используется серебряный тип.

Эти конденсаторы изготавливаются путем размещения листов слюды с металлическим покрытием на обеих сторонах. После этого эта конструкция покрывается эпоксидной смолой для защиты от окружающей среды. Как правило, эти конденсаторы используются всякий раз, когда требуются стабильные конденсаторы с относительно небольшими номиналами.

Минералы слюды чрезвычайно постоянны химически, механически и электрически из-за ее точной кристаллической структуры, которая включает типичные слои. Таким образом, изготовление тонких листов с 0.От 025 до 0,125 мм.

Наиболее часто используемые слюда — флогопит и мусковит. В этом мусковит обладает хорошими электрическими свойствами, а второй — жаростойкостью. Слюда исследуется в Индии, Южной Америке и Центральной Африке. Большая разница в составе сырья приводит к высокой стоимости экспертизы и категоризации. Слюда не реагирует на кислоты, воду и масляные растворители.
Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о слюдяном конденсаторе

Поляризованный конденсатор

Конденсатор с определенной полярностью, такой как положительная и отрицательная, называется поляризованным конденсатором.Каждый раз, когда эти конденсаторы используются в схемах, мы должны проверять, что они соединены с идеальной полярностью. Эти конденсаторы делятся на два типа: электролитические и суперконденсаторы.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы

— это наиболее часто готовые из множества типов конденсаторов, состоящие из, как правило, обширной группы конденсаторов, отличающихся своими диэлектрическими свойствами. Они доступны практически любого номинала и напряжения до 1500 вольт.Они бывают с любым допуском от 10% до 0,01%. Пленочные конденсаторы также бывают разных форм и стилей корпуса.

Существует два типа пленочных конденсаторов: с радиальными выводами и с осевыми выводами. Электроды пленочных конденсаторов могут быть из металлизированного алюминия или цинка, нанесенного на одну или обе стороны пластиковой пленки, в результате чего получаются металлизированные пленочные конденсаторы, называемые пленочными конденсаторами. Пленочный конденсатор показан на рисунке ниже: Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы

иногда называют пластиковыми конденсаторами, поскольку в качестве диэлектриков они используют полистирол, поликарбонат или тефлон.Этим типам пленок требуется гораздо более толстая диэлектрическая пленка, чтобы уменьшить опасность разрывов или проколов пленки, и поэтому они больше подходят для более низких значений емкости и больших размеров корпуса.

Пленочные конденсаторы физически больше и дороже, они не поляризованы, поэтому их можно использовать в приложениях с переменным напряжением, и они имеют гораздо более стабильные электрические параметры. Зависимость емкости от коэффициента рассеяния, может применяться в устройствах класса 1 со стабильной частотой, заменяя керамические конденсаторы класса 1.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы используются в высокочастотных цепях, таких как аудио для RF. Они также являются лучшим выбором для компенсации высоких частот в аудиосхемах. Эти конденсаторы также называют дисковыми конденсаторами. Керамические конденсаторы изготавливаются путем покрытия двух сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром, а затем складываются вместе, образуя конденсатор. В керамических конденсаторах можно добиться как низкой, так и высокой емкости, изменяя толщину используемого керамического диска.Керамический конденсатор показан на рисунке ниже:

Керамические конденсаторы

Имеются значения от нескольких пикофарад до 1 микрофарада. Диапазон напряжения составляет от нескольких вольт до многих тысяч вольт. Керамика недорогая в производстве и бывает нескольких типов диэлектрика. Переносимость керамики невысока, но для той роли, которую она играет в жизни, они прекрасно работают.

Электролитические конденсаторы

Это наиболее часто используемые конденсаторы с большой допустимой нагрузкой.Электролитические конденсаторы доступны с рабочим напряжением примерно до 500 В, хотя самые высокие значения емкости недоступны при высоком напряжении, а устройства с более высокой температурой доступны, но редко. Обычно существует два типа электролитических конденсаторов: танталовые и алюминиевые.

Танталовые конденсаторы обычно лучше выставляются, имеют более высокую стоимость и готовы только к более ограниченным параметрам. Диэлектрические свойства оксида тантала намного превосходят свойства оксида алюминия, что обеспечивает более легкий ток утечки и лучшую емкость емкости, что делает их пригодными для создания препятствий, развязки и фильтрации.

Толщина пленки оксида алюминия и повышенное напряжение пробоя дают конденсаторам исключительно высокие значения емкости для их размера. В конденсаторе фольговые пластины анодированы постоянным током, таким образом устанавливая край материала пластины и подтверждая полярность его стороны.

Танталовые и алюминиевые конденсаторы показаны на рисунке ниже:

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы делятся на два типа

• Алюминиевые электролитические конденсаторы
• Танталовые электролитические конденсаторы
• Ниобиевые электролитические конденсаторы по ссылке

  97 90 См. Ссылку

  97 90 узнать больше об электролитических конденсаторах

  Суперконденсаторы

  Конденсаторы, которые имеют электрохимическую емкость с высокими значениями емкости по сравнению с другими конденсаторами, известны как суперконденсаторы.Их можно разделить на группы, состоящие из электролитических конденсаторов, а также аккумуляторных батарей, известных как ультраконденсаторы.

  Использование этих конденсаторов дает несколько преимуществ, например, следующие:

  • Значение емкости этого конденсатора высокое
  • Заряд может сохраняться, а также доставляться очень быстро
  • Эти конденсаторы могут выдерживать дополнительный заряд с циклами разрядки.
  • Применения суперконденсаторов включают следующее.
  • Эти конденсаторы используются в автобусах, автомобилях, поездах, кранах и лифтах.
  • Они используются для рекуперативного торможения и для резервного копирования памяти.
  • Эти конденсаторы доступны в различных типах, таких как двухслойные, псевдо и гибридные.

  Неполяризованный конденсатор

  Конденсаторы не имеют полярности, как положительную, иначе отрицательную. Электроды неполяризованных конденсаторов можно произвольно вставлять в цепь для обратной связи, связи, развязки, колебаний и компенсации.Эти конденсаторы имеют небольшую емкость, поэтому используются в чистых цепях переменного тока, а также используются в высокочастотной фильтрации. Выбор этих конденсаторов может быть сделан очень удобно с аналогичными моделями и техническими характеристиками. Типы неполяризованных конденсаторов:

  Керамические конденсаторы

  Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о керамических конденсаторах

  Серебряные слюдяные конденсаторы

  Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о слюдяных конденсаторах

  Полиэфирные конденсаторы

  Полиэфирные или майларовые конденсаторы дешев, точен и имеет небольшую утечку.Эти конденсаторы работают в диапазоне от 0,001 до 50 мкФ. Эти конденсаторы применимы там, где стабильность и точность не так важны.

  Конденсаторы из полистирола

  Эти конденсаторы чрезвычайно точны, имеют меньшую утечку. Они используются в фильтрах, а также там, где важны точность и стабильность. Они довольно дороги и работают в диапазоне от 10 пФ до 1 мФ.

  Конденсаторы из поликарбоната

  Эти конденсаторы дорогие и доступны в очень хорошем качестве, с высокой точностью и очень низкой утечкой.К сожалению, они были сняты с производства, и сейчас их трудно найти. Они хорошо работают в суровых и высокотемпературных условиях в диапазоне от 100 пФ до 20 мФ.

  Полипропиленовые конденсаторы

  Эти конденсаторы дорогие, и диапазон их рабочих характеристик может находиться в диапазоне от 100 пФ до 50 мФ. Они очень постоянны, точны во времени и имеют очень небольшую утечку.

  Тефлоновые конденсаторы

  Эти конденсаторы являются наиболее стабильными, точными и почти не имеют утечки.Они считаются лучшими конденсаторами. В широком диапазоне частотных вариаций образ поведения совершенно одинаков. Они работают в диапазоне от 100 пФ до 1 мФ.

  Стеклянные конденсаторы

  Эти конденсаторы очень прочные, стабильные и работают в диапазоне от 10 пФ до 1000 пФ. Но это тоже очень дорогие компоненты.

  Полимерный конденсатор

  Полимерный конденсатор — это электролитический конденсатор (e-cap), в котором вместо геля или жидких электролитов используется твердый электролит из проводящего полимера, такого как электролит.

  Высыхания электролита легко избежать с помощью твердого электролита. Такая сушка является одним из факторов, ограничивающих срок службы обычных электролитических конденсаторов. Эти конденсаторы подразделяются на разные типы, такие как полимерный танталовый e-cap, полимерный алюминиевый e-cap, гибридный полимерный Al-e-cap и полимерный ниобий.

  В большинстве случаев в этих конденсаторах используется альтернатива электролитическим конденсаторам, только если не повышается максимальное номинальное напряжение.Максимальное номинальное напряжение твердотельных полимерных конденсаторов меньше по сравнению с самым высоким напряжением конденсаторов классического электролитического типа, например, до 35 вольт, хотя некоторые конденсаторы полимерного типа рассчитаны на самые высокие рабочие напряжения, такие как 100 вольт постоянного тока.

  Эти конденсаторы имеют другие и лучшие качества по сравнению с более длительным сроком службы, высокой рабочей температурой, хорошей стабильностью, более низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) и гораздо более безопасным режимом отказа.

  Конденсаторы с выводами и для поверхностного монтажа

  Доступны конденсаторы, такие как конденсаторы с выводами и конденсаторы для поверхностного монтажа.Доступны почти все типы конденсаторов, такие как свинцовые версии, такие как керамические, электролитические, суперконденсаторы, серебряная слюда, пластиковая пленка, стекло и т. Д. Возможности поверхностного монтажа или поверхностного монтажа ограничены, но они должны выдерживать температуры, которые используются в процессе пайки. .

  Когда у конденсатора нет выводов, а также в результате использования метода пайки, то конденсаторы SMD подвергаются полному повышению температуры самого припоя. В результате не все варианты доступны в качестве конденсаторов SMD.

  К основным типам конденсаторов для поверхностного монтажа относятся керамические, танталовые и электролитические. Все они были разработаны, чтобы выдерживать очень высокие температуры пайки.

  Конденсаторы специального назначения

  Конденсаторы специального назначения используются в системах переменного тока, таких как ИБП и CVT до 660 В переменного тока. Выбор подходящих конденсаторов в основном играет важную роль в ожидаемом сроке службы конденсаторов. Следовательно, совершенно необходимо использовать конденсатор надлежащей емкости через номинальное напряжение-ток, чтобы соответствовать точному применению.Эти конденсаторы отличаются прочностью, долговечностью, ударопрочностью, точностью размеров и чрезвычайно высокой прочностью.

  Типы конденсаторов в цепях переменного тока

  Когда конденсаторы используются в цепях переменного тока, тогда конденсаторы действуют иначе, чем резисторы, поскольку резисторы позволяют электронам проходить через них, что прямо пропорционально падению напряжения, тогда как конденсаторы сопротивляются изменениям в пределах напряжение через подачу или потребление тока, потому что они заряжаются, иначе разряжаются до нового уровня напряжения.

  Конденсаторы превращаются в заряженные по направлению к значению приложенного напряжения, которое действует как запоминающее устройство для поддержания заряда до тех пор, пока напряжение питания не будет присутствовать во всем соединении постоянного тока. В конденсатор будет подаваться зарядный ток, препятствующий любым изменениям напряжения.

  Например, рассмотрим схему, которая разработана с конденсатором, а также с источником питания переменного тока. Таким образом, между напряжением и током существует разность фаз в 90 градусов, при этом ток достигает своего пика в 90 градусов до того, как напряжение достигает своего пика.

  Источник питания переменного тока генерирует колебательное напряжение. Когда емкость высока, тогда должен течь огромный источник питания, чтобы создать определенное напряжение на пластинах, и ток будет выше.
  Частота напряжения выше, и тогда время, доступное для регулировки напряжения, короче, поэтому ток будет большим при увеличении частоты и емкости.

  Переменные конденсаторы

  Переменные конденсаторы — это конденсаторы, емкость которых может намеренно и многократно изменяться механически.Этот тип конденсатора используется для установки частоты резонанса в LC-цепях, например, для настройки радио для согласования импеданса в устройствах антенного тюнера. Конденсаторы переменной емкости

  Применение конденсаторов

  Конденсаторы

  находят применение как в электротехнике, так и в электронике. Они используются в фильтрах, системах накопления энергии, пускателях двигателей и устройствах обработки сигналов.

  Как узнать стоимость конденсаторов?

  Конденсаторы — это важные компоненты электронной схемы, без которых схема не может быть завершена.Использование конденсаторов включает в себя сглаживание пульсаций переменного тока в источнике питания, соединение и развязку сигналов в качестве буферов и т. Д. В схемах используются различные типы конденсаторов, такие как электролитический конденсатор, дисковый конденсатор, танталовый конденсатор и т. Д. Электролитические конденсаторы имеют номинал, напечатанный на корпусе, чтобы его контакты можно было легко идентифицировать.

  Обычно большой штифт положительный. Черная полоса возле отрицательного вывода указывает на полярность. Но в дисковых конденсаторах на корпусе напечатан только номер, поэтому очень сложно определить его значение в PF, KPF, uF, n и т. Д.Для некоторых конденсаторов значение печатается в мкФ, а для других используется код EIA. 104. Давайте посмотрим, как идентифицировать конденсатор и рассчитать его значение.

  Число на конденсаторе представляет значение емкости в пикофарадах. Например, 8 = 8PF

  Если третье число равно нулю, то значение находится в P, например. 100 = 100PF

  Для трехзначного числа третье число представляет количество нулей после второй цифры, например, 104 = 10 — 0000 PF

  Если значение получено в PF, его легко преобразовать в KPF или мкФ

  PF / 1000 = KPF или n, PF / 10, 00000 = мкФ.Для значения емкости 104 или 100000 в пФ это будет 100 кпФ или н или 0,1 мкФ.

  Формула преобразования

  nx 1000 = PF PF / 1000 = n PF / 1000000 = мкФ мкФ x 1000000 = PF мкФ x 1000000/1000 = nn = 1 / 1000000000F мкФ = 1/1000000 F

  Буква ниже значение емкости определяет значение допуска.

  473 = 473 К

  Для четырехзначного числа, если 4 ^{-я цифра} равна нулю, то значение емкости выражается в пФ.

  Например, 1500 = 1500PF

  Если число представляет собой десятичное число с плавающей запятой, значение емкости выражается в мкФ.

  Например, 0,1 = 0,1 мкФ

  Если под цифрами указан алфавит, он представляет собой десятичную дробь и значение в KPF или n

  Например. 2K2 = 2,2 KPF

  Если значения указаны с косой чертой, первая цифра представляет значение в UF, вторая — допуск, а третья — максимальное номинальное напряжение

  Например. 0,1 / 5/800 = 0,01 мкФ / 5% / 800 Вольт.

  Некоторые общие дисковые конденсаторы

  Без конденсатора проектирование схемы будет неполным, поскольку он играет активную роль в функционировании схемы.Конденсатор имеет две электродные пластины внутри, разделенные диэлектрическим материалом, таким как бумага, слюда и т. Д. Что происходит, когда электроды конденсатора подключены к источнику питания? Конденсатор заряжается до полного напряжения и сохраняет заряд. Конденсатор может хранить ток, который измеряется в фарадах.

  DISC-CAPS

  Емкость конденсатора зависит от площади его электродных пластин и расстояния между ними. Дисковые конденсаторы не имеют полярности, поэтому их можно подключать любым способом.Дисковые конденсаторы в основном используются для развязки / развязки сигналов. Электролитические конденсаторы, с другой стороны, имеют полярность, поэтому, если полярность конденсатора изменится, он взорвется. Электролитические конденсаторы в основном используются в качестве фильтров, буферов и т. Д.

  Каждый конденсатор имеет свою собственную емкость, которая выражается как заряд в конденсаторе, деленный на напряжение. Таким образом, Q / V. При использовании конденсатора в цепи следует учитывать некоторые важные параметры. Во-первых, его ценность.Выберите подходящее значение, низкое или высокое значение, в зависимости от схемы.

  Значение напечатано на корпусе большинства конденсаторов в мкФ или в виде кода EIA. В конденсаторах с цветовой кодировкой значения представлены в виде цветных полос и с помощью таблицы цветового кода конденсатора; конденсатор легко идентифицировать. Ниже приведена цветовая диаграмма для обозначения конденсатора с цветовой кодировкой.

  Видите, как и у резисторов, каждая полоса на конденсаторе имеет значение. Значение первой полосы — это первое число на цветовой диаграмме.Точно так же значение Второй полосы — это Второе число на цветовой диаграмме. Третья полоса — это умножитель, как в случае резистора. Четвертая полоса — это допуск конденсатора. Пятая полоса — это корпус конденсатора, который представляет рабочее напряжение конденсатора. Красный цвет представляет 250 вольт, а желтый — 400 вольт.

  Допуск и рабочее напряжение — два важных фактора, которые необходимо учитывать. Ни один из конденсаторов не имеет номинальной емкости и может отличаться.

  Поэтому используйте конденсатор хорошего качества, например танталовый, в чувствительных схемах, таких как схемы генератора. Если конденсатор используется в цепях переменного тока, он должен иметь рабочее напряжение 400 вольт. Рабочее напряжение электролитического конденсатора указано на его корпусе. Подбирайте конденсатор с рабочим напряжением в три раза превышающим напряжение блока питания.

  Например, если напряжение питания 12 вольт, используйте конденсатор на 25 или 40 вольт. Для сглаживания лучше взять конденсатор емкостью 1000 мкФ, чтобы почти полностью убрать пульсации переменного тока.В источнике питания аудиосхем лучше использовать конденсатор емкостью 2200 мкФ или 4700 мкФ, поскольку пульсации могут создавать шум в цепи.

  Другой проблемой конденсаторов является ток утечки. Некоторые заряды будут протекать, даже если конденсатор заряжается. Это стих из схем таймера, так как временной цикл зависит от времени заряда / разряда конденсатора. Доступны танталовые конденсаторы с малой утечкой, которые используются в схемах таймера.

  Описание функции конденсатора сброса в микроконтроллере

  Сброс используется для запуска или перезапуска функций микроконтроллера AT80C51.Вывод сброса следует двум условиям для запуска микроконтроллера. Это

  1. Электропитание должно быть в указанном диапазоне.
  2. Длительность импульса сброса должна быть не менее двух машинных циклов.

  Сброс должен оставаться активным до тех пор, пока не будут соблюдены все два условия.

  В схеме этого типа конденсатор и резистор от источника питания подключены к контакту сброса №. 9. Пока выключатель питания включен, конденсатор начинает заряжаться.В это время конденсатор вначале действует как короткое замыкание. Когда вывод сброса установлен на ВЫСОКИЙ, микроконтроллер переходит в состояние включения, и через некоторое время зарядка прекращается.

  Когда зарядка прекращается, вывод сброса идет на землю из-за резистора. Штифт сброса должен быть слишком высоким, затем слишком низким, тогда программа начнется с попрошайничества. Если в этом устройстве нет конденсатора сброса или он был бы оставлен неподключенным, программа запускается с любого места на микроконтроллере.

  Таким образом, это обзор различных типов конденсаторов и их применения. Теперь у вас есть представление о концепции типов конденсаторов и их применении. Если у вас есть вопросы по этой теме или по электрическим и электронным проектам, оставьте комментарии ниже.

  Фото:

  Пленочные конденсаторы от en.busytrade
  Керамические конденсаторы от китайского производства
  Электролитические конденсаторы от solarbotics

  Коды и маркировка конденсаторов »Электроника

  Конденсаторы

  имеют большое количество маркировок и кодов, которые указывают их номинал, допуски и другие важные параметры.

  ---

  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 имеют различные коды маркировки. Эти обозначения и коды указывают на различные свойства конденсаторов, и важно понимать их, чтобы выбрать требуемый тип.

  Сегодня большинство конденсаторов маркируются буквенно-цифровыми кодами, но можно встретить более старые конденсаторы с цветовыми кодами. Эти цветовые коды конденсаторов встречаются реже, чем в предыдущие годы, но некоторые из них все еще можно увидеть.

  Коды маркировки конденсаторов различаются по своему формату в зависимости от того, является ли компонент устройством для поверхностного монтажа или это устройство с выводами, а также от диэлектрика конденсатора. Размер также играет важную роль в определении того, как маркируется конденсатор — небольшие компоненты должны использовать сокращенную систему кодирования, тогда как более крупные конденсаторы, такие как алюминиевые электролитические разновидности, могут полностью указывать соответствующие параметры на корпусе.

  Некоторые системы маркировки были стандартизированы EIA — Альянсом электронной промышленности, и они обеспечивают единообразие для всей отрасли.

  Разные типы конденсаторов имеют разные коды и схемы маркировки

  Коды маркировки конденсаторов: основы

  Конденсаторы имеют разные маркировки. Существует ряд основных систем маркировки, которые используются, и разные типы конденсаторов и разные производители используют их по мере необходимости и лучше всего подходят для конкретного продукта.

  Примечание: , что в некоторых случаях сокращение MFD используется для обозначения мкФ, а не мегафарада.

  Некоторые из основных схем кодирования для различных параметров приведены ниже:

  Коды температурного коэффициента

  Часто необходимо маркировать конденсатор маркировкой или кодом, который указывает температурный коэффициент конденсатора. Эти коды конденсаторов стандартизированы EIA, но также могут использоваться некоторые другие общепринятые отраслевые коды.Эти коды обычно используются для керамических и других пленочных конденсаторов.

  Температурный коэффициент указан в миллионных долях на градус Цельсия; PPM / ° C.

  Общая маркировка температурного коэффициента
  EIA	Промышленность	Температурный коэффициент (ppm / ° C)
  C0G	NP0	0
  S1G	N033	-33
  U1G	N075	-75
  P2G	N150	-150
  S2H	N330	-330
  U2J	N750	-750
  P3K	N1500	-1500

  Маркировка полярности конденсатора

  Важной маркировкой поляризованных конденсаторов является полярность.При установке этих конденсаторов в цепи необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы обеспечить соблюдение маркировки полярности, в противном случае это может привести к повреждению компонента и, что более важно, остальной части печатной платы. Поляризованные конденсаторы фактически означают алюминиевые электролитические и танталовые типы.

  Многие современные конденсаторы помечены знаками «+» и «-», что упрощает определение полярности конденсатора.

  Другой формат маркировки полярности электролитических конденсаторов — использование полосы на компоненте.На электролитическом конденсаторе полоса указывает на отрицательный вывод .

  Маркировка на электролитическом конденсаторе — полоса указывает на отрицательное соединение.
  В этом случае маркировочная полоса также имеет отрицательный знак для усиления сообщения.

  Если конденсатор представляет собой осевую версию с выводами на обоих концах корпуса, полоса маркировки полярности может сопровождаться стрелкой, указывающей на отрицательный вывод.

  Для танталовых конденсаторов с выводами маркировка полярности указывает на положительный вывод.Знак «+» находится рядом с плюсовым выводом. В новом корпусе может использоваться дополнительная полярность, поскольку видно, что положительный вывод длиннее отрицательного.

  Маркировка танталовых конденсаторов с выводами

  Маркировка различных типов конденсаторов

  Многие конденсаторы большего размера, такие как электролитические конденсаторы, дисковая керамика и многие пленочные конденсаторы, имеют достаточно большие размеры, чтобы их маркировка была нанесена на корпус.

  На конденсаторах большего размера достаточно места для маркировки значения, допуска, рабочего напряжения и часто других данных, таких как пульсирующее напряжение.

  Существует ряд тонких различий в кодах конденсаторов и маркировке, используемых для различных типов свинцовых конденсаторов:

  • Маркировка электролитических конденсаторов: Многие свинцовые конденсаторы довольно большие, хотя некоторые меньше. Таким образом, часто можно предоставить полную стоимость и детали в не сокращенном формате. Однако на многих электролитических конденсаторах меньшего размера необходимо иметь кодовую маркировку, поскольку для них недостаточно места.

    Типичная маркировка может соответствовать формату 22 мкФ 50 В. Значение и рабочее напряжение очевидны. Полярность отмечена полосой для обозначения отрицательного вывода.

  • Маркировка танталовых конденсаторов с выводами: Танталовые конденсаторы с выводами обычно имеют значения, указанные в микрофарадах, мкФ.

    Обычно маркировка на конденсаторе может давать цифры вроде 22 и 6В. Это указывает на конденсатор 22 мкФ с максимальным напряжением 6 В.

  • Маркировка керамических конденсаторов: Керамические конденсаторы обычно меньше по размеру, чем электролитические конденсаторы, поэтому маркировка должна быть более лаконичной.Могут использоваться самые разные схемы. Часто значение может быть выражено в пикофарадах. Иногда можно увидеть такие цифры, как 10 нФ, и это указывает на конденсатор 10 нФ. Аналогично n51 указывает на конденсатор 0,51 нФ или 510 пФ и т. Д. .
  • Керамический конденсатор SMD Коды: Конденсаторы для поверхностного монтажа часто бывают очень маленькими и не имеют места для маркировки. Во время производства конденсаторы загружаются в машину для захвата и установки, и нет необходимости в какой-либо маркировке.
  • Маркировка танталовых конденсаторов SMD: Самая простая система маркировки танталовых конденсаторов SMD — это то, где значение указывается напрямую.Маркировка танталовых конденсаторов SMD
    Также обратите внимание на полоску, указывающую на соединение + ve.

    В случаях, когда есть место для маркировки или кода, часто используется простой трехзначный формат, подобный показанному ниже, особенно для конденсаторов, таких как керамические форматы. В примере кода конденсатора, показанном на схеме, две цифры 47 обозначают значащие цифры, а 5 указывает множитель 5, то есть 100000, то есть 4,7 мкФ. Маркировка танталовых конденсаторов SMD

    В некоторых случаях единственная маркировка на конденсаторе может быть полосой на одном конце, указывающей полярность.Это особенно важно, потому что необходимо иметь возможность проверять полярность и иметь маркировку для определения полярности конденсатора. Маркировка полярности конденсатора особенно важна, поскольку обратное смещение танталовых конденсаторов приводит к их разрушению.

  В общем, очень легко определить, что означают различные коды конденсаторов и схемы маркировки. Хотя кажется, что существует много различных схем кодирования, они обычно очень очевидны, и если не их значение, вскоре раскрывается при обращении к руководству по кодированию.

  Другие электронные компоненты: Резисторы
  Конденсаторы
  Индукторы
  Кристаллы кварца
  Диоды
  Транзистор
  Фототранзистор
  Полевой транзистор
  Типы памяти
  Тиристор
  Разъемы
  ВЧ разъемы
  Клапаны / трубки
  Аккумуляторы
  Переключатели
  Реле
  
  Вернуться в меню «Компоненты». . .

  Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC | Руководство по решению

  Руководства по решениям

  Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC Обзор

  В электронных устройствах используются несколько конденсаторов.Алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы используются в приложениях, где требуется большая емкость, но миниатюризация и уменьшение профиля этих продуктов затруднительны, и они имеют значительные проблемы с самонагревом из-за токов пульсаций.

  Однако, благодаря достижениям в области большой емкости MLCC в последние годы, стало возможным заменить различные типы конденсаторов, используемых в цепях питания, на MLCC.

  Переход на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как небольшой размер благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, контроль пульсации, повышенная надежность и длительный срок службы.Однако функция MLCC с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) может иметь неблагоприятные последствия, которые могут привести к аномальным колебаниям и антирезонансу, поэтому требуется осторожность.

  Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

  Краткое руководство по замене электролитических конденсаторов на MLCC

  Почему электролитические конденсаторы сейчас заменяются на MLCC?

  Замена электролитического конденсатора возможна сегодня из-за большой емкости в MLCC

  Рисунок 1: Полоса частот, используемая различными конденсаторами, и диапазон емкости

  Наряду с растущей высокой степенью интеграции основных компонентов LSI и IC в электронных устройствах, наблюдается тенденция к снижению напряжения в источниках питания, которые питают эти компоненты.Кроме того, потребление энергии также увеличилось с развитием многофункциональности, и тенденция к использованию сильноточного тока сохраняется. Чтобы поддержать тенденцию к низкому напряжению и сильному току, источники питания электронных устройств перешли с преобразователей промежуточной шины на распределенные системы питания, в которых несколько миниатюрных преобразователей постоянного тока в постоянный (преобразователи POL) размещаются рядом с нагрузками LSI и IC.

  В преобразователе POL несколько конденсаторов подключены снаружи.Раньше алюминиевые и танталовые конденсаторы использовались, в частности, из-за необходимости большой емкости выходных сглаживающих конденсаторов.
  Однако, сложность миниатюризации этих электролитических конденсаторов является препятствием для уменьшения пространства схемы. Кроме того, они обладают значительными проблемами с самонагревом из-за пульсаций тока.

  MLCC, используемые во многих электронных устройствах, представляют собой конденсаторы с превосходными характеристиками, но их емкость сравнительно мала, и они используются в основном в фильтрах и высокочастотных цепях.Однако в с достижениями в технологии утонения и многослойности диэлектрических материалов MLCC в последние годы были разработаны MLCC с большой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ, что позволяет заменять электролитические конденсаторы.

  Меры предосторожности при использовании различных конденсаторов

  Основные характеристики и меры предосторожности при использовании MLCC, алюминиевых электролитических конденсаторов и танталовых электролитических конденсаторов указаны ниже.Важно понимать эти меры предосторожности при использовании, а также достоинства и недостатки этих конденсаторов при их замене на MLCC.
  Хотя MLCC большой емкости позволяют заменять электролитические конденсаторы, важно отметить их недостаток, который заключается в большой скорости изменения емкости из-за температуры и смещения постоянного тока. Кроме того, слишком низкое значение ESR имеет неблагоприятные последствия и может привести к аномальным колебаниям в цепях питания.
  »Вопрос: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора для преобразователя постоянного тока в постоянный?
  »Вопрос: какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?

  	MLCC	Конденсатор электролитический танталовый	Алюминий электролитический конденсатор
  Основные характеристики	Миниатюрный, низкопрофильный Высокая надежность, длительный срок службы Low ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) Без полярности	Большая емкость Превосходные характеристики смещения постоянного тока	Большая емкость Недорого
  Меры предосторожности при использовании	Большое изменение емкости из-за температуры и смещения постоянного тока (приложен постоянный ток) Низкое ESR является преимуществом, но также может вызывать аномальные колебания в цепях питания	Сравнительно высокое ESR, значительное самонагревание из-за пульсаций тока Низкое номинальное напряжение	Большой форм-фактор Короткий срок службы в высокотемпературных средах Высокое ESR, значительное самонагревание из-за пульсаций тока

  Электролитические конденсаторы большой емкости, которые имеют тенденцию к короткому сроку службы из-за значительного самонагрева

  Рисунок 2: Сравнительный пример самонагрева конденсатора из-за пульсаций
  токов (частота: 100 кГц)

  ESR конденсатора изменяется в зависимости от частоты.
  Если ESR конденсатора установлен на определенной частоте как «R», а ток пульсации установлен как «I», «RI ² » становится тепловыми потерями мощности и самонагрев конденсатора.

  Хотя большая емкость достигается с помощью электролитического конденсатора, из-за пульсаций тока и высокого ESR , который является слабым местом электролитических конденсаторов, выделяется значительное количество тепла.

  Верхний предел тока пульсаций, который допускает конденсатор, называется «допустимым током пульсаций».Срок службы конденсатора будет уменьшаться, когда использование превысит допустимый ток пульсаций.

  Примечание: ESR и токи пульсации

  Рисунок 3: ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)

  Идеальный конденсатор должен обладать только емкостными свойствами, но на самом деле он также содержит компоненты резистора и индуктивности из-за электродов. Компонент резистора, не показанный в идеальном конденсаторе, называется «ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)», а компонент индуктивности называется «ESL (эквивалентная последовательная индуктивность)».

  Рисунок 4: Пульсации токов

  DC (постоянный ток) — это когда ток течет в одном направлении, но в источниках питания постоянного тока в дополнение к постоянному току есть различные наложенные друг на друга компоненты переменного тока, которые добавляют к току пульсации. Например, постоянный ток, возникающий в результате выпрямления (двухполупериодного выпрямления) промышленного переменного тока, содержит пульсирующие токи пульсации с удвоенной продолжительностью цикла промышленного переменного тока.Кроме того, пульсирующий ток цикла переключения в импульсном преобразователе постоянного тока накладывается на напряжение постоянного тока. Это называется «пульсирующий ток».

  Алюминиевые конденсаторы имеют срок службы 10 лет

  Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в электронных устройствах, поскольку они обладают высокой емкостью и недороги, но из-за их ограниченного срока службы необходимо соблюдать осторожность. Типичный срок службы алюминиевого электролитического конденсатора составляет десять лет. Это связано с тем, что емкость уменьшается по мере высыхания раствора электролита (потеря емкости).

  Количество потерянного раствора электролита зависит от температуры и точно соответствует «уравнению Аррениуса» кинетики химической реакции. Если температура использования увеличится на 10 ° C, срок службы сократится вдвое. Если температура использования снизится на 10 ° C, то срок службы будет удвоен, поэтому это также называется правилом «10 ° C двойного». По этой причине срок службы сокращается еще больше при использовании в условиях значительного самонагрева из-за пульсаций тока.

  Высыхание раствора электролита также увеличивает СОЭ. Следует отметить, что пиковое значение пульсирующего напряжения не превышает номинальное напряжение (выдерживаемое напряжение), когда пульсирующее напряжение накладывается на напряжение постоянного тока. Конденсатор, используемый в цепи питания, имеет номинальное напряжение, в три раза превышающее входное напряжение.

  Рисунок 5: Диапазон номинальных напряжений различных конденсаторов

  Рисунок 6: Сравнение срока службы

  Пример замены MLCC: понижающий преобразователь постоянного тока

  Замена выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока

  Тепловыделение конденсатора из-за ESR и пульсаций тока является преобладающей проблемой в выходных конденсаторах цепей питания.
  На рисунке 7 показана основная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.

  Выходной конденсатор этого типа является основной целью для замены электролитических конденсаторов на MLCC в преобразователях постоянного тока в постоянный ток в качестве решения проблемы самонагрева, уменьшения занимаемого пространства и повышения надежности.

  Рисунок 7: Принципиальная схема преобразователя POL
  (понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)

  Примечание: Принципиальная схема преобразователя POL (понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)

  На рисунке 8 показана основная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.

  Основная схема преобразователя выполнена в виде ИС, а конденсатор и катушка индуктивности прикреплены снаружи к печатной плате (также существуют изделия с внутренним присоединением).

  Конденсатор, который идет перед ИС, называется «входным конденсатором (Cin)», а тот, который идет после, — «выходным конденсатором (Cout)». Помимо сбора электрического заряда и сглаживания выходного напряжения, выходной конденсатор в преобразователе постоянного тока играет роль заземления и устранения составляющей пульсаций переменного тока.

  Сравнение характеристик выходного конденсатора понижающего преобразователя постоянного тока

  Выходные напряжения выходных конденсаторов понижающего преобразователя постоянного тока сравнивались с использованием оценочной платы следующего типа. Сравниваемые конденсаторы представляли собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор, танталовый электролитический конденсатор, функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор и MLCC с емкостью 22 мкФ.

  Рисунок 8: Сравнительная проверка выходного напряжения различных электролитических конденсаторов с MLCC (продукты 22 мкФ)

  MLCC имеет небольшие токи пульсаций и небольшое самонагревание из-за низкого ESR

  На основе ранее указанных условий было проведено сравнение выходного тока и выходного напряжения типичного алюминиевого электролитического конденсатора, танталового электролитического конденсатора, функционального полимерного алюминиевого электролитического конденсатора и MLCC с емкостью 22 мкФ.

  ESR в порядке убывания размера: типичный алюминиевый электролитический конденсатор> танталовый электролитический конденсатор> функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор> MLCC. Пульсации напряжения, вызывающие самонагрев, имеют аналогичную картину. Функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор использует проводящий полимер в качестве электролита и является типом, разработанным для низкого ESR. По сравнению с обычным алюминиевым электролитическим конденсатором пульсации напряжения значительно меньше, но форм-фактор немного больше, а цена высокая.

  Рисунок 9: Результаты тестирования выходных характеристик (продукты 22 мкФ) различных типов электролитических конденсаторов с MLCC (характеристика B)

  Частотно-импедансные характеристики и частотные характеристики ESR для каждого из них следующие.

  Рисунок 10: Частотно-импедансные характеристики и частотные характеристики ESR для различных конденсаторов

  По мере того, как ESR конденсатора становится ниже, пульсации напряжения можно поддерживать на меньшем уровне. Как показано на графике ниже, ESR MLCC составляет около нескольких ммОм, что очень мало.По этой причине MLCC демонстрирует оптимальную производительность в качестве замены электролитического конденсатора.

  Рисунок 11: Зависимость между ESR и пульсациями напряжения (частота переключения 340 кГц)

  Достоинства замены электролитического конденсатора в преобразователе постоянного тока в постоянный ток на MLCC

  Замена электролитического конденсатора на MLCC дает различные преимущества, такие как контроль пульсаций, а также уменьшение площади печатной платы за счет миниатюрного и низкопрофильного форм-фактора, длительного срока службы и повышения надежности.

  Контроль пульсации, высокая надежность, длительный срок службы

  Самонагрев из-за токов пульсаций в конденсаторах с высоким ESR сокращает срок службы конденсатора.
  ESR MLCC ниже, чем у электролитического конденсатора, на двузначные числа, а длительный срок службы повышает надежность.

  Рисунок 12: Контроль пульсации

  Миниатюризация

  Переход на миниатюрные низкопрофильные MLCC позволяет уменьшить пространство на печатной плате.

  Рисунок 13: Переход с алюминиевого электролитического конденсатора на MLCC

  Вопрос: можно ли контролировать пульсации напряжения, увеличивая емкость электролитического конденсатора?

  ESR электролитического конденсатора немного уменьшается при увеличении емкости. Однако контролировать пульсации за счет увеличения емкости принципиально сложно. Это связано с тем, что постоянная времени увеличивается вместе с увеличением емкости.
  Скорость реакции на переходное явление, такое как процесс зарядки и разрядки конденсатора, может быть выражена как индекс постоянной времени, называемый (T). В RC-цепи, состоящей из сопротивления (R) и конденсатора (C), постоянная времени становится T = RC (R выражается в омах [Ω], емкость C выражается в фарадах [F]). Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, невелико, когда постоянная времени мала, и становится больше, когда постоянная времени увеличивается.
  Постоянная времени становится чрезвычайно большой при использовании электролитического конденсатора с чрезмерно большой емкостью. В преобразователе постоянного тока с повторным переключением в течение короткого промежутка времени разряд не завершается в течение времени выключения, и заряд остается в электролитическом конденсаторе. В результате напряжение не снижается в достаточной степени, в форме сигнала напряжения возникают искажения, а выходной сигнал становится нестабильным, что не позволяет эффективно контролировать пульсации (рисунок 14).

  Рисунок 14: Искажения формы волны алюминиевого электролитического конденсатора большой емкости

  С другой стороны, у MLCC

  нет такой проблемы из-за низкого ESR в широкой полосе частот, что позволяет лучше контролировать пульсации вместо электролитического конденсатора.

  Рисунок 15: Импеданс и ESR электролитического конденсатора
  и MLCC

  Вопрос: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора в преобразователе постоянного тока?

  Низкое ESR — это особенность MLCC, но оно настолько ниже по сравнению с алюминиевым электролитическим конденсатором, что, наоборот, выходное напряжение преобразователя постоянного тока становится нестабильным и вызывает колебания.
  Как показано на рисунке справа, преобразователь постоянного тока сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением, увеличивает величину ошибки с помощью усилителя ошибки (усилителя ошибки) и выполняет отрицательную обратную связь для достижения постоянного и стабильного напряжения постоянного тока. . Однако отставание фазы сигнала происходит из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) схемы сглаживания. Когда фазовая задержка приближается к 180 °, создается состояние положительной обратной связи, в результате чего она становится нестабильной и колеблется.

  Рисунок 16: Цепь отрицательной обратной связи в преобразователе постоянного тока

  Вопрос: какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?

  Существует схема платы, используемая в качестве диаграммы, чтобы определить, будет ли отрицательная обратная связь работать стабильно.Горизонтальная ось графика — частота, а вертикальная ось — усиление и фаза.
  Когда фазовая задержка из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) приближается к 180 °, возникает положительная обратная связь, и выход становится нестабильным. Однако установка усиления на 1 или меньше (0 дБ или меньше), даже если фазовая задержка составляет 180 °, сводит сигнал и может предотвратить колебания.
  Подключите конденсатор и резистор рядом с усилителем ошибки, чтобы уменьшить фазовое отставание, и отрегулируйте, чтобы устранить его. Это называется «фазовой компенсацией».Предыдущие разработки, в которых использовался алюминиевый электролитический конденсатор с высоким ESR в качестве выходного конденсатора, не имели этой проблемы. Однако у MLCC недостаточная компенсация, что вызывает аномальные колебания, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность.

  Рисунок 17: Схема платы (усиление и фазо-частотные характеристики)

  Рисунок 18: Схема фазовой компенсации

  Пример замены MLCC: разделительный конденсатор (байпасный конденсатор)

  Замена разделительного конденсатора (байпасного конденсатора)

  Ранее электролитические конденсаторы и MLCC подключались параллельно для развязки в аналоговой цепи, но с производством MLCC большой емкости происходит замена электролитических конденсаторов на MLCC.

  В частности, большая емкость требуется для уменьшения импеданса из-за большого ESR в алюминиевом электролитическом конденсаторе. Однако MLCC не требует такой же емкости, как алюминиевый электролитический конденсатор, потому что низкое ESR является особенностью MLCC. Миниатюризация и низкий профиль MLCC также позволяют сократить пространство на печатной плате, а длительный срок службы и превосходная надежность также являются преимуществами замены.

  Рисунок 19: Преобразователь POL (понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)
  , основная цепь

  Примечание: развязывающий конденсатор

  Когда конденсатор подключен параллельно линии питания ИС, в линии питания возникает сопротивление, которое не показано на принципиальной схеме, что может изменить напряжение источника питания и вызвать неисправность или интерференцию между цепями. .

  Конденсатор подключается параллельно для управления колебаниями напряжения при зарядке и разрядке. Кроме того, поскольку конденсатор пропускает переменный ток, он устраняет или направляет пульсирующий шум на землю. Это называется «развязывающим конденсатором» (также называемым «шунтирующим конденсатором»).

  Рисунок 20. Роль развязывающего конденсатора

  Для использования с развязкой идеальный конденсатор должен иметь низкий импеданс в широком диапазоне частот от низкого до высокого, но в действительности частотно-импедансные характеристики конденсатора имеют V-образную кривую.

  Частота на впадине V-образной формы называется «саморезонирующей частотой» (SRF), и она действует как конденсатор в области ниже SRF. По этой причине конденсаторы с различными характеристиками обычно подключаются параллельно, чтобы перекрыть широкий диапазон частот в приложениях развязки.

  Рисунок 21: Роль развязывающего конденсатора

  Достоинства замены электролитического конденсатора на MLCC в преобразователе постоянного тока

  Вопрос-ответ: Какое антирезонансное явление возникает, когда MLCC используется в качестве разделительного конденсатора?

  Низкое ESR — это особенность MLCC, но это может иметь неблагоприятные последствия даже в приложениях с развязкой.Например, несколько MLCC подключены параллельно для развязки в ИС, работающей с большим током и низким напряжением. Конденсатор функционирует как конденсатор ниже полосы частот SRF (саморезонирующая частота) и как индуктор над SRF.

  По этой причине, когда SRF двух MLCC близки друг к другу, между SRF индуктивностью и конденсатором создается параллельный резонансный контур LC, и они легко колеблются. Это явление называется «антирезонансным».Антирезонанс создает интенсивные пики импеданса, которые ослабляют эффект удаления шума на этой частоте. Это может стать причиной нестабильности напряжения источника питания и неисправности цепи.

  Рисунок 22: Параллельные соединения MLCC для развязки и антирезонансная проблема

  Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

  В этом разделе объясняется, как выбрать оптимальный MLCC для предполагаемого применения при замене электролитического конденсатора на MLCC.Пожалуйста, используйте его, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

  Меры предосторожности при выборе конденсаторов на основе характеристик

  Внимание! Емкость материалов с высокой диэлектрической проницаемостью будет изменяться в зависимости от приложенного напряжения.

  MLCC — лучший конденсатор, но у него есть и недостатки. Емкость MLCC изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Это называется «характеристикой смещения постоянного тока» при приложении постоянного напряжения. Изменения емкости (зависящие от смещения постоянного тока) редко наблюдаются при MLCC с низкой диэлектрической проницаемостью (тип 1), но появляются при MLCC с высокой диэлектрической проницаемостью (тип 2).

  Это вызвано внутренней поляризацией сегнетоэлектрика (BaTiO3 и т. Д.), Используемого в материале с высокой диэлектрической проницаемостью. По этой причине, , пожалуйста, учитывайте диэлектрические характеристики, используемое напряжение и выдерживаемое напряжение при выборе, если он будет использоваться при подаче напряжения постоянного тока. Существует также тенденция к значительному уменьшению емкости в конденсаторах миниатюрных размеров. При выборе емкости необходимо также учитывать характеристики смещения постоянного тока.

  Рисунок 23: Скорость изменения емкости
  — Пример характеристики смещения постоянного тока (высокая диэлектрическая постоянная)

  Рисунок 24: Влияние характеристики смещения постоянного тока (сравнение эффективной емкости при подаче напряжения 3,3 В)

  Оптимальная линейка MLCC для замены электролитических конденсаторов

  Щелкнув по различным параметрам ниже существующего заменяющего конденсатора, вы увидите рекомендуемый продукт MLCC.
  * Обратите внимание, что представленная здесь информация не гарантирует совместимость продукта.
  * Пожалуйста, примите решение после тщательного тестирования совместимости продукта.

  Как выбрать оптимальный MLCC для замены электролитического конденсатора (PDF)

  Вы можете просмотреть рекомендованные продукты на замену, просто щелкнув.

  TDK предлагает обширную линейку MLCC для достижения успеха в замене алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов. Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

  Краткое руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

  • В последние годы производство MLCC с высокой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ сделало возможным замену танталовых и алюминиевых электролитических конденсаторов.
  • Переход на MLCC в широком диапазоне потребительских и промышленных устройств продвигается вперед благодаря их высокому номинальному напряжению, превосходному контролю пульсаций, длительному сроку службы и высокой надежности.

  * Слабым местом MLCC с высокой диэлектрической проницаемостью является уменьшение емкости из-за температуры или приложения постоянного напряжения (температурная характеристика, характеристика смещения постоянного тока).Кроме того, функция чрезвычайно низкого ESR может вызвать аномальные колебания и возникновение антирезонанса, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность.

  * Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

  Поддержка продукта

  Инструменты технической поддержки

  TDK бесплатно предоставляет следующие инструменты поддержки дизайна на нашем веб-сайте. Пожалуйста, используйте их для проектирования схем и мер противодействия ЭМС.

  ■ TVCL: модели электронных компонентов для симуляторов схем

  Это имитационные модели для воспроизведения характеристик электронных компонентов TDK в симуляторах. Предлагаются S-параметр, модель эквивалентной схемы, SPICE-модель, а также библиотеки для различных симуляторов.