Сопротивление электролитического конденсатора: ESR конденсатора | Описание, как измерить, таблица ESR

ESR конденсатора | Описание, как измерить, таблица ESR

ESR  – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов. Для чего он нужен и как его определить, об этом мы как раз и поговорим в нашей статье.

Реальные параметры конденсатора

Думаю, все вы в курсе, что в нашем бесшабашном мире нет ничего идеального. То же самое касается и электроники. Радиоэлементы, каскады, радиоузлы также частенько дают сбои. Можно даже вспомнить недавнюю историю с космическим кораблем “Прогресс”. Сбой какого-то узла повлек гибель целого гиганта космической отрасли. Даже простой, на первый взгляд, радиоэлемент конденсатор, имеет в своем составе не только емкость, но и другие паразитные параметры. Давайте рассмотрим схему, из чего все-таки состоит наш реальный конденсатор?

где

r – это сопротивление диэлектрика  и корпуса между обкладками конденсатора

С – собственно сама емкость конденсатора

ESR – эквивалентное последовательное сопротивление

ESI (чаще его называют ESL)  – эквивалентная последовательная индуктивность

Вот на самом деле из чего состоит простой безобидный конденсатор, особенно электролитический. Рассмотрим эти параметры более подробно:

r – сопротивление диэлектрика. Диэлектриком может быть электролит в электролитических конденсаторах, бумага или еще какая-нибудь дрянь). Также между выводами конденсатора находится его корпус. Он тоже обладает каким-то сопротивлением и тоже сделан из диэлектрика и относится сюда же.

С – емкость конденсатора, которая написана на самом конденсаторе плюс-минус некоторые отклонения, связанные с погрешностью.

ESI(ESL) – последовательная индуктивность – это собственная индуктивность обкладок и выводов. На низких частотах можно не учитывать. Почему? Читаем статью катушка индуктивности в цепи постоянного и переменного тока.

Где “прячется” ESR в конденсаторе

ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок

Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:

где

ρ – это удельное сопротивление проводника

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

Так что можете посчитать приблизительно сопротивление выводов конденсатора и заодно его обкладок 😉 Но, конечно же, так никто не делает. Для этого есть специальные приборы, которые умеют замерять этот самый параметр. Например, мой прибор с Алиэкспресса, который я недавно приобрел.

Почему вредно большое значение ESR

Раньше, еще когда только-только стали появляться первые электронные схемы, такой параметр, как ESR даже ни у кого не был на слуху. Может быть и знали, что есть это сопротивление, но оно никому не вредило. Но… с появлением первых импульсных блоков питания все чаще стали говорить о ESR. Чем же столь безобидное сопротивление не понравилось импульсным блокам питания?

На нулевой частоте (постоянный ток) и низких частотах, как вы помните из статьи конденсатор в цепи постоянного и переменного тока, конденсатор сам оказывает большое сопротивление электрическому току. В этом случае какие-то паразитные доли Ома сопротивления ESR не будут влиять на параметры электрической цепи. Все самое интересное начинается тогда, когда конденсатор работает в высокочастотных цепях (ВЧ).

Мы с вами знаем, что конденсатор пропускает через себя переменный ток. И чем больше частота, тем меньше сопротивление самого конденсатора. Вот вам формула, если позабыли:

где, Х_С  – это сопротивление конденсатора, Ом

П – постоянная и равняется приблизительно 3,14 

F – частота, измеряется в Герцах

С – емкость,  измеряется в Фарадах

Но, одно то мы не учли… Сопротивление выводов и пластин с частотой не меняется! Так… и если пораскинуть мозгами, то получается, что на бесконечной частоте сопротивление конденсатора будет равняться его ESRу? Получается, наш конденсатор превращается в резистор? А как ведет себя резистор в цепи переменного тока? Да точно также как и в цепи постоянного тока: греется! Следовательно на этом резисторе будет рассеиваться мощность P в окружающую среду. А как вы помните, мощность через сопротивление и силу тока выражается формулой:

P=I²xR

где

I – это сила тока, в Амперах

R – сопротивление резистора ESR, в Омах

Значит, если ESR будет больше, то и мощность рассеивания тоже будет больше! То есть этот резистор будет хорошенько нагреваться.

Догоняете о чем я вам толкую? 😉

Из всего выше сказанного можно сделать простенький вывод: конденсатор с большим ESR в высокочастотных цепях с большими токами будет нагреваться. Ну да ладно, пусть себе греется… Резисторы и микросхемы тоже ведь греются и ничего! Но весь косяк заключается в том, что с увеличением температуры конденсатора меняется и его емкость! Есть даже такой интересный параметр конденсатора,  как ТКЕ или Температурный Коэффициент Емкости. Этот коэффициент показывает, насколько поменяется емкость при изменении температуры. А раз уже “плавает” емкость, то вслед за ней “плывет” и схема.

ESR электролитических конденсаторов

В основном параметр ESR касается именно электролитических конденсаторов. Электролит, который там есть, теряет часть своих свойств при нагреве и конденсатор меняет свою емкость, что, конечно же, нежелательно. После приличного нагрева конденсатор начинает тупить, вздувается и быстро стареет.

У вздувшихся конденсаторов в первую очередь как раз ESR и растёт, тогда как ёмкость до определённого времени может оставаться практически номинальной ( ну той, которая написана на самом конденсаторе)

Чаще всего они вспухают в импульсных блоках питания и на материнках, обычно рядом с процессором (там выше на них нагрузка, да и тепло от процессора, вероятно, свою роль играет). Один из характерных симптомов: техника (комп, монитор) начинает включаться всё хуже и хуже. Либо с паузой (до нескольких часов после включения в сеть), либо с -дцатой попытки.

Ещё симптом: если отрубить питание на некоторое время (сетевой фильтр выключить, или из розетки выдернуть) – то снова начинает включаться не с первой попытки, или после паузы. А если не выключать питание, то комп может включаться сразу (но это тоже до поры, до времени, разумеется). Но бывает, что конденсаторы не вспухли, а ESR уже в десятки раз выше нормы. Тогда, понятно, заменяем. По опыту – очень частая проблема. И весьма легко диагностируемая (особенно, при наличии чудо-приборчика от китайских товарищей).

Таблица ESR

Как я уже сказал, ESR в основном проверяют именно у электролитических конденсаторов, потому что они используются в импульсных блоках питания. Вот небольшая табличка для максимально допустимых значений ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их рабочего напряжения:

Как измерить ESR

Давайте замеряем некоторые наши китайские конденсаторы на ESR. Для этого берем наш многофункциональный универсальный R/L/C/Transistor-metr и проведем несколько замеров:

Первым в бой идет конденсатор на 22 мкФ х 25 Вольт:

Емкость близка к номиналу. ESR=1,9 Ом. Если посмотреть по табличке, то максимальный ESR=2,1 Ом. Наш конденсатор вполне укладывается в этот диапазон. Значит его можно использовать в высокочастотных цепях.

Следующий конденсатор 100 мкФ х 16 Вольт

ESR=0,49 Ом, смотрим табличку… 0,7 максимальный. Значит тоже все ОК. Можно тоже использовать в ВЧ цепях.

И возьмем конденсатор емкостью побольше 220 мкФ х 16 Вольт

Максимальный ESR для него 0,33 Ом. У нас же высветило 0,42 Ома. Такой конденсатор уже не пойдет в ВЧ часть радиоаппаратуры. А в простые схемки, где гуляют низкие частоты (НЧ)  сгодится в самый раз! ;-).

Конденсаторы с низким ESR

В нашем бурно-развивающемся мире электроника все больше строится именно на ВЧ части. Импульсные блоки питания почти полностью одержали победу над громоздкими трансформаторными блоками питания. Это мы, радиолюбители, до сих пор пользуемся самопальными блоками питания, сделанные из трансформаторов, которые нашли на помойке.

Но раз почти вся техника уходит в ВЧ диапазон, то и разработчики радиокомпонентов тоже не спят. Они создают  конденсаторы, у которых низкий ESR и называются такие конденсаторы LOW ESR, что значит кондеры с низким ESR. На некоторых это пишут прямо на корпусе:

Отличительной чертой таких конденсаторов является то, что они вытянуты в длину. Также, по моим наблюдениям, на них чаще всего есть полоска золотого цвета:

Сейчас все чаще используют миниатюрные полимерные алюминиевые конденсаторы с низким ESR:

Где же их можно чаще всего увидеть?  Конечно же, разобрав свой персональный компьютер. Можно найти их в блоке питания, а также на  материнской плате компьютера.

На фото ниже мы видим материнскую плату компа , которая сплошь утыкана  конденсаторами с LOW ESR, некоторые из них я отметил в красном прямоугольнике:

Самым маленьким ESR обладают керамические и SMD-керамические конденсаторы

Заключение

Ну что еще можно сказать про ESR? В настоящее время идет битва среди производителей за рынок. Кто предложит конденсатор с минимальным ESR и хорошей емкостью, тот молоток ;-). Не поленитесь также купить или собрать прибор ESR-метр. Особенно он будет очень актуален для ремонтников радиоэлектронной аппаратуры. Мультиметр может показать вам емкость и ток утечки, но вот внутреннее сопротивление покажет именно ESR-метр.

Бывало очень много случаев, когда аппаратура ну никак не хотела работать, хотя все элементы в ней были целые. В этом случае просто замеряли ESR-метром конденсаторы и выявляли их сопротивление. После замены дефектных конденсаторов  с большим ESR на конденсаторы с низким ESR (LOW ESR), аппаратура оживала и работала долго и счастливо.

Таблица ESR. Ориентировочные и реальные значения ESR конденсаторов.

Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)

Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.

В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.

На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов. Несмотря на это, таблица постепенно будет дополняться новыми данными.

Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1) использовались новые конденсаторы разных производителей. Преимущественно это конденсаторы Jamicon серии TK – с широким температурным диапазоном (значения выделены жирным шрифтом), а также ELZET, SAMWHA и GEMBIRD. Стоит отметить, что при проверке конденсаторы Jamicon показали более низкое значение ESR по сравнению с другими.

Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.

Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.

Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.

В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 85⁰C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 105⁰C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).

Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.

Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.

Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.

Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Не помешает помнить одно простое правило:

У любого исправного
электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Как проверить конденсатор мультиметром — инструкция 2020

В статье мы расскажем, как проверить работоспособность конденсатора, измерить его емкость и сопротивление между двумя выводами. Ответим на самые частые вопросы и предостережем от проблем с неправильным эксплуатированием конденсаторов.

Что сделать перед проверкой:

1. С самого начала, тестирующий элемент нужно выпаять из платы, в том случае, если он там находится.
2. После этого, конденсатор разряжают – нужно его выходящие контакты замкнуть токопроводящим материалом (подойдёт простой металлический пинцет) или подключить к его выводам сопротивление 5-10 кОм для плавной разрядки, если он имеет большую ёмкость (высоковольтный).
3. Не рекомендуется при этом прикасаться руками к выходным контактам элемента в целях личной безопасности. Всё это делается для того, чтобы не вышел из строя сам измерительный прибор, потому как на обкладках измеряемой детали может быть достаточно высокое напряжение.

Порядок проверки

Касание контактов щупами

Мультиметр может выявить такие причины неисправности, как пробой, влекущее за собой разрушение диэлектрика, разделяющего пластины, и ток идёт напрямую, при этом, сам конденсатор, по сути, становится простым проводником. Либо делает это частично, теряя свою ёмкость, становясь дополнительно активным сопротивлением в электрической цепи.

Сам конденсатор в силу своего принципа работы пропускает только переменный ток, а постоянный ни в коем случае, поэтому его сопротивление, замеряемое между выводами, достаточно большое и ограничивается очень малым током утечки через диэлектрик, разделяющий его рабочие пластины, накапливающие в себе заряд.

В неполярных конденсаторах, роль диэлектрика которых играет слюда, керамика, бумага, стекло, воздух ток утечки бесконечно мал, а сопротивление очень большое и при его измерении между выводами цифровым мультиметром прибор покажет бесконечность в виде 1 на цифровом табло. Поэтому, в случае пробоя, его сопротивление, замеряемое на выводах, составляет довольно малую величину — до нескольких десятков Ом.

Проверка на пробой

1. Цифровой мультиметр переводим в режим измерения сопротивления, устанавливая его в самый высокий из возможных пределов.
2. После, подключаем измерительные щупы прибора к оголённым выводам тестируемого элемента.
3. Если он рабочий, то на дисплее мультиметра будет только знак бесконечности – 1. Это показатель того, что внутреннее сопротивление (сопротивление утечки) свыше 2 Мом. Поэтому пробоя нет и, возможно, проверяемый элемент исправен. В противном случае пробой очевиден. Вследствие чего требуется замена его аналогичным или с более большей ёмкостью, с номинальным напряжением не ниже оригинала.
4. При проверке нельзя прикасаться руками за оголенные выводы конденсатора или измерительных щупов прибора, потому как будет измерено сопротивление вашего тела, а не измеряемого элемента. Оно будет гораздо меньше, следовательно, результат будет ошибочным.

Измерение сопротивления конденсатора мултьтиметром

Полярные электролитические конденсаторы имеют некоторые особенности при замере их внутреннего сопротивления:

1. Оно обычно не менее 100 кОм. При качественном изготовлении, сопротивление утечки у них может быть не менее 1 мОм. Как и упоминалось выше, перед проверкой измеряемый элемент должен быть полностью разряжен. Как это делается, описано выше.
2. При замере сопротивления предел измерения на мультиметре устанавливается более 100 кОм. После, соблюдая полярность подключения щупов, производим замер. В силу своей сравнительно большой ёмкости, при проверке будет происходить зарядка конденсатора в течение малого количества времени. Процесс зарядки будет протекать с одновременным возрастанием сопротивления, выведенным на дисплей прибора, после окончания, которого замеряемая величина прекратит свой рост и будет иметь фиксированное и окончательное значение.
3. Если показатель не более 100 кОм, то с большей долей вероятности это показатель того, что конденсатор рабочий.

При проверке стрелочным мультиметром всё делается аналогичным способом:

1. Подготавливается конденсатор (фиксируется и разряжается).
2. Выставляется измеряемый параметр (сопротивление не менее максимального предела).
3. Делается замер, в некоторых случаях соблюдая полярность.
4. Фиксируется результат и сравнивается с рабочими значениями.

Особенность измерения этим способом сопротивления в том, что когда он заряжается сам параметр также пропорционально растёт и соответственно стрелочный прибор, указывающий само значение сопротивления, двигается от нулевой отметки до окончательной фиксированной.

Можно было визуально по времени перемещения стрелки оценивать ёмкость измеряемого элемента. Тем самым, чем дольше стрелка шла до конечного значения, тем больше ёмкость конденсатора и наоборот.

Значение внутреннего сопротивления конденсатора является не основным показателем его работоспособности, поэтому серьёзным аргументом может служить только замеренная мультиметром ёмкость.

Проверка на ёмкость

Изменение ёмкости конденсаторов легко обнаружить при её замере мультиметром, имеющий такой режим измерения.

Замер происходит следующим образом:

1. Измерительные щупы подключаются к разъёмам для измерения ёмкости (условное обозначение Cx) с соблюдением их (щупов) полярности. Обязательна полная разрядка конденсатора перед измерением этого параметра.
2. Затем, рабочие поверхности щупов присоединяются к выводам измеряемого элемента, также соблюдая полярность в случае снятия показаний с полярного типа измеряемого элемента.
3. При показании мультиметра равным 0 или значительно отличающимся по значению от указанных на конденсаторе, последний считать не рабочим и требующим замены.

Возможные причины выхода из строя

Несоблюдение основных параметров эксплуатации, таких как:

1. Номинальное напряжение. При увеличении номинального напряжения, на нём возникает пробой в силу электротехнических характеристик диэлектрика, изолирующего пластины конденсатора.
2. Расчётная ёмкость. Несоответствие ёмкости (ниже расчётной) влечёт за собой завышение номинального напряжения на рассматриваемом элементе, поэтому при его замене, если нет аналога, ставится элемент с большей ёмкостью.
3. Полярность в некоторых случаях. Полярность является обязательным параметром электролитических и танталовых конденсаторов в силу особенности конструкции.

Рабочая температура зависит от соблюдения вышеописанных параметров напрямую. Исключением является старение, возникающее у электролитического типа, и расположения элемента на печатной плате, вследствие которого его рабочая температура может быть выше критической вследствие размещённых рядом других единиц электрической цепи, имеющих более высокий температурный режим.

Это причина выхода из строя оксиднополупроводникового элемента, так как он уже сам по себе представляет собой взрывчатку: там есть тантал, который является горючим и окислитель двуокись марганца.

Каждый компонент — это порошок и всё это смешано воедино. Не гремучая ли смесь? Именно поэтому повышение температуры из-за пробоя или несоблюдения полярности может привести к взрыву, способного вывести из строя не только соседние элементы, но и плату полностью.

Подробнее про мультиметр

Это компактный прибор, позволяющий делать замеры основных параметров как электрической цепи, так и отдельных его элементов для тестирования и выявления неисправностей.

Существуют 2 типа:

Аналоговый

Состоит из следующих элементов:

1. Стрелочного магнитоэлектрического индикатора.
2. Добавочных резисторов для снятия показаний напряжения,
3. Шунтов для измерения тока.

Цифровой

Более сложный и точный прибор (наиболее распространены мультиметры с точностью 1%), состоящий из набора микросхем и цифрового индикатора, который бывает в основном жидкокристаллическим.

Некоторые из замеряемых мультиметром характеристик:

1. Напряжение (переменного и постоянного тока).
2. Сила тока (переменного и постоянного).
3. Сопротивление (со звуковым сигналом, если оно менее 50 Ом).
4. Ёмкость.
5. Проверка полупроводников на целостность и полярность.
6. Температура.

Статья была полезна?

5,00 (оценок: 4)

Таблицы максимальных значений ESR у электролитических конденсаторов.

Мы уже привыкли к основным параметрам конденсатора: ёмкости и рабочему напряжению. Но в последнее время не менее важным параметром стало его эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Что же это такое и на что оно влияет?

Любой электронный компонент не идеален. Это относится и к конденсатору. Совокупность его свойств показывает условная схема.

Как видим, реальный конденсатор состоит из ёмкости C, которую мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Далее резистор R_s, который символизирует активное сопротивление проволочных выводов и контактного сопротивления вывод – обкладка.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определённое сопротивление (до сотен мегаом), то параллельно обкладкам изображается резистор Rp. Именно через этот «виртуальный» резистор течёт так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это лишь для наглядности и удобного представления.

Из-за того, что обкладки у электролитического конденсатора скручиваются и устанавливаются в алюминиевый корпус, образуется индуктивность L.

Свои свойства эта индуктивность проявляет лишь на частотах выше резонансной частоты конденсатора. Приблизительное значение этой индуктивности – десятки наногенри.

Итак, из всего этого выделим то, что входит в ЭПС электролитического конденсатора:

• Сопротивление, которое вызвано потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и наличия влаги;
• Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;
• Контактное сопротивление между обкладками и выводами;
• Сюда же можно включить и сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава вследствие взаимодействия его с металлическими обкладками.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением – сокращённо ЭПС, а на зарубежный манер ESR (Equivalent Serial Resistance).

Как известно, электролитический конденсатор в силу своего устройства может работать только в цепях постоянного и пульсирующего тока из-за своей полярности. Собственно, его и применяют в блоках питания для фильтрации пульсаций после выпрямителя. Запомним эту особенность конденсатора – пропускать импульсы тока.

Из всего сказанного следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы) работают в довольно экстремальных условиях и выходят из строя чаще. Зная это производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, присутствует надпись Low ESR, что означает «низкое ЭПС».

При ремонте любой аппаратуры необходимо производить замеры ESR при помощи специального измерительного прибора — ESR-метра. Для тестирования конденсаторов и измерения ESR существует немало серийно выпускаемых приборов. На сегодняшний день самый доступный — это универсальный тестер радиокомпонентов LCR-T4 Tester, функционал которого поддерживает замер ESR конденсаторов. В радиотехнических журналах можно встретить описания самодельных приборов и приставок к мультиметрам для измерения ESR. В продаже можно найти и узкоспециализированные ESR-метры, которые способны измерять ёмкость и ЭПС без выпайки их из платы, а также разряжать их перед этим с целью защиты прибора от повреждения высоким остаточным напряжением конденсатора. К таким приборам относятся, например, такие как ESR-micro v3.1, ESR-micro V4.0s, ESR-micro v4.0SI.

Максимально допустимые значения ESR электролитических конденсаторов приведены в таблицах ниже.

1. Максимально-допустимые ESR конденсаторов
Китайского и японского производства

2. ESR новых электролитических конденсаторов
замеренных тестером LCR T4

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №2) использовались новые конденсаторы разных производителей.

3. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером
в ESR-метре K7214.

Как видно, некоторые ячейки таблицы №3 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Еще одна старенькая, но более полная табличка:

Не помешает помнить одно простое правило:

ESR конденсатора — что это?

ESR — Equivalent Series Resistance — один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока.
В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с конденсатором резистор, сопротивление которого определяется,
главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов.
В русскоязычной аббревиатуре — Эквивалентное Последовательное Сопротивление — ЭПС.

Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом,
а так же толщиной слоя диэлектрика.

Поляризация — ограниченное смещение связанных зарядов диэлектрика в электрическом поле.

Рассматривать детально процессы всех видов поляризации здесь нет необходимости, но вкратце это можно пояснить следующим образом:
Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания,
обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией).
В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей,
активно участвуют во всех процессах формирования напряжения и тока в конденсаторе, как и проводники. По сути, уменьшается толщина слоя реального диэлектрика.
В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц,
процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика. То есть, эти поляризованные слои обладают активным сопротивлением электрическому току.
С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают по той же причине — механической инертности поляризованных зарядов.

Сопротивление токопроводящих слоёв диэлектрика последовательно складывается с сопротивлением обкладок, выводов и контактных соединений. В итоге образуется общее активное сопротивление R — Equivalent Series Resistance (ESR). По сути оно представляет собой резистор, включенный последовательно с конденсатором.

В этом случае угол сдвига фаз между током и напряжением будет не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше.
Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла потерь.

Тангенс угла определится отношением активного сопротивления к реактивному R/Xc, как тригонометрическая функция отношения двух катетов треугольника сопротивлений, показанного на рисунке выше.

В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита,
который используется в качестве одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком.
Активное сопротивление электролита в реальных конденсаторах обычно соизмеримо с десятыми или даже с сотыми долями Ома при 20°C, но для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей ИИП на рабочей частоте порядка 100 кГц,
когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина может составлять основные потери, и будет значительно уменьшаться по мере прогрева.
При рабочей температуре величина диэлектрических потерь на таких частотах обычно оказывается в несколько раз больше.

Сопротивление электролита зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов.

В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем существенно уменьшается сопротивление электролита,
тогда ESR конденсатора будет определяться преимущественно его диэлектрическими потерями, которые продолжат греть конденсатор в допустимых расчётами пределах.
Но, в случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится
более вязким, что ухудшает подвижность ионов и повышает активное сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы.
Неисправные конденсаторы, в которых кипел электролит, обычно определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.

Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа,
номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов и условий эксплуатации.
Для фильтров выпрямителей в преобразователях, работающих на частотах десятков или сотен килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах.
Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации — Low impedance или Low ESR.

Для анализа состояния электролита и внутренних соединений электролитических конденсаторов применяются измерители или пробники ESR,
которые могут быть выполнены исходя из разных принципов измерений и требований к погрешностям.
Большая часть простых ESR-пробников и тестеров основана на принципе измерения импеданса. У них есть свой существенный плюс — низкоомный вход, что позволяет проверять конденсаторы, не выпаивая их из платы.
Подробнее о способах измерения можно ознакомиться на страничке — измерение ESR.

Наряду с ухудшением качества электролита, часто активное сопротивление в конденсаторах возрастает по причине ухудшения контактов обкладок с выводами, вплоть до полного обрыва. В электролитических это происходит чаще, в металлокерамических реже, телевизионным мастерам все эти случаи хорошо знакомы. А ремонтники старшего поколения, кто застал советские ламповые телевизоры, хорошо помнят бумажные конденсаторы, которые иногда поджимали пассатижами для уплотнения контактных соединений внутри, и они какое-то время ещё работали.

Для чего нужна таблица?
Большинство пробников и тестеров, обычно светодиодные или стрелочные, измеряют импеданс — общее сопротивление конденсатора (активное и реактивное). Активное отдельно замерить сложнее, но оно и есть потери — значение ESR.
При измерении ёмкостей менее 100 микрофарад, реактивная составляющая уже оказывается соизмеримой, а иногда больше значения ESR, и существенно влияет на результат. А в конденсаторах менее 10 мкф и вовсе значение ESR во много раз меньше и его доля незначительна в общем показании. Точно замерить ESR у них невозможно такими пробниками, но выявить неисправные конденсаторы можно.
Другими словами, реактивное сопротивление в показаниях таких приборов — неудобная погрешность, зависимая от ёмкости конденсатора. Её надо учитывать при оценке качества конденсатора для разных ёмкостей.
К тому же ESR зависит от толщины слоя электролита и диэлектрика. Для высоковольтных и крупногабаритных конденсаторов эти значения учитываются производителями в зависимости от области применения.
Никакой пропорциональной зависимости ESR от других параметров конденсатора не существует, поэтому для оценки его качества в практике используются таблицы.

Все существующие таблицы — условны и не всегда объективно определяют допустимые значения для всех измерителей. Публикуют их часто для популяризации сайтов, поэтому важно понимать суть значений в таблицах.
Тем более, разные пробники работают на разных принципах или частотах (от 10 до 100 кГц), разница показаний в 5 или 10 раз может отличаться от табличных лишь по этой причине.
Очень полезно самому замерить значения ESR у новых конденсаторов разных производителей и составить свою таблицу для своего пробника. Это уже будут реальные показатели. Тогда их можно сравнить с неисправными конденсаторами и со значениями их реактивных сопротивлений, чтоб сделать какие-то выводы о критичности.
В преобразователях блоков питания греют конденсатор паразитные десятые, иногда сотые доли Ома и, если их сможет показать Ваш измеритель, уже неплохо.
Импульсный ток в конденсаторах достигает десятков Ампер и активные десятые доли Ома для 10 Ампер — это уже реальные Ватты — нагрев.
Габариты конденсатора тоже имеют существенное значение, они будут охлаждать электролит, это надо учитывать при выборе типа конденсатора в мощных преобразователях.

Практика показала, тонкие конденсаторы Low ESR, установленные при замене в блоках питания вместо крупногабаритных обычных, частенько долго там не живут, перегреваются, закипают и вздуваются иногда уже через несколько месяцев работы.

Для самого популярного в ИИП конденсатора 1000мкф x 25в часто в таблицах указывают 0.08 Ом, как норму. А в других таблицах 0.8 Ом. Какой прибор что мерит, кто и для каких цепей определил ему норму — загадки.
Проверьте для сравнения своим прибором этот конденсатор новый от разных производителей, в том числе с пометкой Low ESR, тогда оценка будет объективнее.

Таблица Боба Паркера для ESR-метра K7214

Рассчитаем округлённо реактивное сопротивление для популярных номиналов при усреднённой частоте пробников 20 кГц, чтобы иметь представление хотя бы о порядке их идеальных значений.

Ещё раз напомню, никакой пропорции между ESR и этими значениями быть не может. Тем более, с учётом конструктивных особенностей электролитических конденсаторов для разных габаритов и вольтажа.
Повторюсь. Это лишь реактивное сопротивление, которое имеет большее значение при измерении конденсаторов меньшей ёмкости, как реальная погрешность для пробников, основанных на измерении импеданса.
То есть, чистое значение ESR у конденсатора 100 мкф и 1 мкф может быть одинаковым, а прибор покажет разницу в десятки раз, ибо добавит ёмкостное значение, которое будет решающим для показаний прибора на измеряемой частоте у малых ёмкостей.

Реактивное сопротивление конденсаторов, частота 20кГц:
1000 мкф — 0.008 Ом.
470 мкф — 0.017 Ом.
220 мкф — 0.036 Ом.
100 мкф — 0.08 Ом.
47 мкф — 0.17 Ом.
22 мкф — 0.36 Ом.
10 мкф — 0.8 Ом.
4.7 мкф — 1.7 Ом.
2.2 мкф — 3.6 Ом.
1 мкф — 8 Ом.
0.47 мкф — 17 Ом.
Поможет калькулятор расчёта реактивного сопротивления конденсаторов.

Более сложные цифровые приборы способны замерить точные значения во время заряда конденсатора постоянным током, рассчитать его ёмкость и ESR без реактивной составляющей.
Но измерение постоянным током не учитывает диэлектрические потери, которые напрямую зависят от частоты. Кроме того, конденсаторы нужно выпаивать из платы для таких замеров.

Пробниками обычно быстро проверяют конденсаторы на неисправность, не выпаивая их, а это существенный выигрыш в оперативности для мастера — ремонтника. Ему не всегда нужны точные показания сложных приборов, чаще бывает важно своевременно и правильно выявить неисправную деталь в устройстве. К погрешностям на реактивность в практике мастера просто привыкают, когда годами пользуются одним и тем же пробником.

Спасибо за внимание!

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

ESR конденсатора. Принципы и методы измерения.

ESR — Equivalent Series Resistance (Эквивалентное Последовательное Сопротивление — ЭПС), как один из значимых паразитных параметров электролитических конденсаторов,
в последние годы приобрёл широкую популярность среди ремонтников электронной аппаратуры.
Измерители и пробники ESR для многих мастеров стали прибором первой необходимости наряду с тестером или мультиметром.
Увеличение ESR конденсатора на несколько Ом, а иногда на несколько десятых долей Ома, может являться причиной неработоспособности устройства,
в котором он установлен, что иногда невозможно выявить существующими измерителями ёмкости, не способными учитывать другие параметры конденсатора.

Обычно в ремонтной практике не требуется особой точности в измерении ESR, поэтому ощутимая погрешность пробников чаще не вызывает неудобств
в отыскании неисправных элементов, а определение состояния конденсатора пробником может упрощаться до оценки его качества по принципу –
годен или не годен для работы в конкретном узле устройства.
Но, следует отметить, для конденсаторов, работающих при больших импульсных токах, например, в фильтрах преобразователей,
иногда требуется более объективная оценка качества, а погрешность в десятые и даже сотые доли Ома может иметь существенное значение.

На рисунке можно увидеть, что в диапазоне рабочих частот преобразователей (нескольких десятков кГц) реактивное сопротивление конденсатора большой ёмкости и
паразитной индуктивности в последовательной цепи имеют значения на порядок меньше ESR и полного сопротивления переменному току (импеданса) . Следовательно, практически весь ток,
который в импульсе может достигать десятков ампер, будет выделять активную мощность на сопротивлении (ESR), разогревая диэлектрик и электролит конденсатора.

Тангенс угла потерь, указываемый в технической документации производителей электролитических конденсаторов для частоты 120 Гц (типовое значение 0.1-0.22),
теряет свою актуальность на рабочих частотах преобразователей ИИП и для конденсаторов фильтров их вторичных выпрямителей будет на порядки больше.

Для работы в таких режимах производители изготавливают низкоимпедансные конденсаторы (Low impedance) и
указывают для них значение импеданса, измеренного на частоте 100 кГц для каждого номинала в таблицах.
Значение активной составляющей (ESR) тогда можно вычислить по формуле R = √(Z² — X²).
Например, для конденсатора Jamicon 1000uF 25V серии WL значение Z указано 0.04 Ом, учитывая его реактивное сопротивление Xc = 0.0016 Ом для указанной частоты,
можно посчитать значение ESR. В миллиомах это будет примерно 39.97 мOм, что практически не отличается от значения Z= 40 мОм.
Тангенс угла потерь для данного случая R/Xc составит 39.97/1.6 приблизительно 25. Паразитная индуктивность здесь в расчётах не используется,
но в отдельных случаях она может иметь существенное значение.

Большинство популярных и применяемых в ремонтной практике приборов и пробников ESR основаны на измерении полного сопротивления переменному току на частоте 40 — 100 кГц.
На частотах этого порядка для электролитических конденсаторов больших номиналов такие приборы покажут значения,
максимально близкие к величине ESR, которая составит основную часть импеданса на этих частотах.
Недостатком такого способа является значительная погрешность
при измерении малых номиналов ёмкостей (менее 10 uF), когда реактивное сопротивление конденсатора на данной частоте соизмеримо и может превышать ESR.
Тогда прибор покажет значение импеданса, а реальное значение ESR может быть в несколько раз меньше.

Одним из требований в плане практичности использования ESR-пробников является возможность производить замеры
без выпаивания конденсатора из платы. Следовательно, процесс измерения должен происходить при достаточно низком падении напряжения на проверяемом конденсаторе,
исключая отпирание переходов полупроводниковых элементов схемы.

В большинстве случаев такие нехитрые измерители импеданса мастера собирают самостоятельно по схемам, широко распространённым в интернете,
но кто-то применяет и свои разработки с учётом личных предпочтений в плане удобства пользования или точности измерений.
В продаже существуют как простые пробники со светодиодной или стрелочной индикацией, так и измерители с цифровой шкалой различной степени сложности.

Подробно останавливаться на принципах и методах измерения импеданса нет необходимости, таких обсуждений и описаний существует достаточно много
и их нетрудно найти в интернете. Но некоторые особенности отдельных конструкций всё же могут заслуживать внимания.

В этой статье предлагается рассмотреть один из способов измерения ESR и ёмкости, как отдельных параметров конденсатора.

Достаточно точный и несложный метод, который используется во многих любительских и промышленных приборах, реализован в измерителе Micro,
популярном среди мастеров – участников ремонтных форумов monitor.net.ru и monitor.espec.ws.

Если испытываемый конденсатор ёмкостью C заряжать от источника постоянного тока I,
напряжение на его выводах будет линейно нарастать от значения U_R по закону:

C dU/dt = I = const.

U_R – падение напряжения на активном сопротивлении конденсатора (ESR).

В таком случае ёмкость конденсатора будет определяться выражением:

C = I dt/dU.

Если посчитать время заряда для двух фиксированных значений напряжения U₁ и U₂,
взяв значение U₂ вдвое большим U₁, расчёт ёмкости будет таким:

Посчитать U_R для вычисления ESR можно несколькими способами, например, составив уравнение прямой по двум точкам и найти координату Y
для нулевого значения X,
либо геометрически, исходя из соотношения сторон подобных треугольников …

Активное сопротивление конденсатора (ESR) в таком случае составит:

Для реализации такого метода нет необходимости в применении АЦП, пороговые значения напряжений для управления таймером устанавливаются компараторами,
а математические вычисления ёмкости и ESR производятся микроконтроллером с выводом информации на ЖК дисплей.

В некоторых подобных конструкциях для измерения ESR используется более простой, но менее точный способ.
Производится измерение уровня напряжения
U_R посредством АЦП в начальный момент времени.
Несмотря на то, что измерительный импульс достаточно короткий (1-2 uS),

конденсаторы меньшей ёмкости успевают зарядиться до большего значения, чем конденсаторы большой ёмкости, что создаёт некоторую погрешность
в измерении ESR разных номиналов конденсаторов.

Следует учитывать, что ESR, измеренный постоянным током, является относительным показателем качества электролитического конденсатора.
Значимой составляющей ESR являются диэлектрические потери, которые существенно меняются с изменением частоты переменного тока.

Существуют более сложные и точные методики и способы измерений, основанные на анализе сдвига фаз в конденсаторе.
В этом случае ESR определится произведением импеданса и тангенса угла потерь.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Оценка паразитного сопротивления электролитического конденсатора и фильтра-индуктора и прогнозирование колебаний входного фильтра в импульсном источнике питания с магнитом

В импульсных преобразователях мощности с большими номиналами важно иметь возможность прогнозировать связанные с ними паразитные сопротивления с такими элементами схемы, как электролитический конденсатор и катушка индуктивности фильтра, на самом начальном этапе проектирования преобразователя, чтобы избежать затрат и времени, связанных с фактическим проектированием, изготовлением прототипа и испытанием этих компонентов.Знание значений паразитных элементов также важно, поскольку они определяют возможность нестабильности замкнутого контура, помимо влияния на другие параметры схемы. В данной работе предлагается способ оценки эквивалентного последовательного сопротивления электролитического конденсатора и сопротивления обмотки катушки индуктивности фильтра, приводящий к их выражениям в замкнутой форме через параметры системы. С их помощью процедура прогнозирования нестабильности замкнутого контура, вызванная входным фильтром, проиллюстрирована иллюстративными вычислениями.

1. Введение

В ускорителях частиц используются различные магниты для изгиба, фокусировки и направления пучка заряженных частиц высокой энергии таким образом, чтобы частицы удерживались на заданном пути и на желаемой орбите [1]. Эти магниты, а именно дипольный магнит, квадрупольный магнит, секступольный магнит и т.д., в основном являются электромагнитами, в которых создаваемое магнитное поле пропорционально току, протекающему в их катушках. Поэтому для питания катушек электромагнитов используется большое количество источников питания с регулируемым током.Эти магнитные источники питания, помимо управления выходным током, обладают некоторыми особенностями по сравнению с источниками питания общего назначения. Поскольку сила и качество магнитного поля, создаваемого электромагнитом, зависят от протекающего через него тока, требуется, чтобы стабильность выходного тока источника питания магнита составляла порядка 10–1000 частей на миллион (ppm). Источник питания должен работать в режиме постоянного тока, в режиме медленного линейного изменения или в импульсном режиме и иногда требуется для отслеживания установленного значения.Нагрузка является индуктивной, и, поскольку она всегда включена в цепь, изменения сопротивления нагрузки незначительны; небольшие изменения возникают только из-за изменения рабочих температур.

Для разработки магнитных источников питания было использовано большое количество топологий. Выбор топологии зависит от номинальной выходной мощности и других эксплуатационных требований. Обычно применялись многоимпульсные тиристорные выпрямители [2], транзисторные линейные регуляторы последовательного действия с предрегуляторами, импульсные источники питания с высокочастотным изолирующим трансформатором [3] и импульсные преобразователи мощности с линейной частотной изоляцией [4–8].У каждой архитектуры есть свои достоинства и недостатки. Импульсный преобразователь мощности с изоляцией частоты сети (называемый преобразователем прерывистого типа) является одной из наиболее широко используемых топологий, главным образом благодаря простоте и надежности [4–8]. Блок-схема преобразователя типа прерывателя показана на рисунке 1. Преобразователь питается через выпрямитель, за которым следует фильтр второго порядка, состоящий из индуктивности и емкости. Трехфазный трансформатор (не показан на схеме) предшествует выпрямителю, чтобы понизить линейное напряжение, чтобы оно соответствовало требуемому выходному напряжению постоянного тока, и выходному постоянному току на магнитной нагрузке с напряжением сети переменного тока.Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) используется в качестве коммутирующего устройства. Другой фильтр на выходе, состоящий из индуктивности и емкости, ослабляет пульсации частоты переключения, создаваемые ступенью прерывателя. К преобразователю добавляется демпфирующая ветвь с сопротивлением и емкостью для демпфирования фильтра. Нагрузка на магнит моделируется последовательным сочетанием сопротивления и индуктивности.

Поскольку входной фильтр существенно влияет на общий размер и вес преобразователя, обычное демпфирование шунтирующего конденсатора [9] не используется для гашения резонанса фильтра, так как размер демпфирующего конденсатора и общий размер фильтра вырастет.Вместо этого разработчики часто полагаются на демпфирование, обеспечиваемое паразитными компонентами схемы, такими как эквивалентный последовательный резистор конденсаторов (ESR), сопротивление обмотки индуктора и сопротивления, предлагаемые межсоединениями и соединениями. Хорошо известно, что резонансный пик в выходном импедансе входного фильтра в импульсном преобразователе может привести к колебаниям с обратной связью, если он становится больше, чем входное сопротивление импульсного преобразователя [10]. В этом контексте становится важным исследовать достаточность демпфирования входного фильтра, обеспечиваемого связанными с ним паразитными резисторами, до того, как преобразователь будет изготовлен и испытан.Кроме того, нередко стандартизируют конструкцию преобразователя для группы магнитов с разными параметрами, чтобы уменьшить количество типов преобразователей и запасных частей. Во время испытаний преобразователь иногда испытывают с эквивалентной индуктивной нагрузкой или даже с резистивной нагрузкой, поскольку настоящий магнит и источник питания развиваются почти одновременно. Следовательно, было бы полезно иметь возможность прогнозировать возможность нестабильности замкнутого контура при различных условиях нагрузки, вызванной входным фильтром, на самом этапе проектирования.Чтобы достичь этого, необходимо было бы спрогнозировать ESR конденсатора фильтра и сопротивление обмотки индуктивности фильтра на самом этапе проектирования, без необходимости выполнения реальной конструкции индуктора или изготовления его прототипа. В этой статье была предпринята попытка смоделировать ESR конденсатора в форме уравнения аппроксимации кривой с использованием значений из таблицы данных коммерчески доступных конденсаторов двух ориентировочных производителей. Далее объясняется методика прогнозирования сопротивления обмотки катушки индуктивности фильтра с использованием различных эмпирических соотношений, приведенных в [11], что приводит к выражению в замкнутой форме.Наконец, применение производных соотношений для прогнозирования стабильности преобразователя проиллюстрировано иллюстративными расчетами. Имеющийся в лаборатории прототип магнитного источника питания, основанный на архитектуре, показанной на рисунке 1, имеет параметры, перечисленные в таблице 1, которые использовались для изучения эффекта этих колебаний с обратной связью, вызванных входным фильтром в этой статье.

2. Входной фильтр

Конструкция индуктора фильтра предназначена для поддержания постоянного индуктора ток с низкой пульсацией, чтобы улучшить регулирование выходного напряжения нагрузки, уменьшить гармоники во входном токе и улучшить коэффициент мощности [12]. Значение индуктивности фильтра выбирается для поддержания режима непрерывной проводимости до некоторого значения тока нагрузки, называемого критическим током [12].Его можно получить следующим образом:

Новый тестер емкости Измеритель ESR Малогабаритный измеритель сопротивления электролитического конденсатора Модуль тестера сопротивления электролитического конденсатора | Измерители емкости |

Новый тестер емкости Измеритель ESR Малый размер Милиомметр Модуль тестера сопротивления электролитического конденсатора

Основные характеристики и преимущества

-Низкая стоимость, небольшой размер, очень проста в использовании и позволяет выполнять дальнейшую интеграцию или самостоятельную интеграцию.

-Высокая точность, низкий уровень ошибок при измерении и обнаружении электролитического конденсатора.

-Может измерить и протестировать конденсатор или сопротивление на плате PCB напрямую.

-Измерение значения ESR электролитического конденсатора

-Измерение значения сопротивления

Технические параметры

Описание клемм и кнопок

Примечание: BRT HR200 Test Meter специально разработан для Измерьте значение ESR конденсатора, он не может измерить емкость конденсатора.

На ЖК-экране ниже первая строка «10000 мкФ» не соответствует номеру

Checking Caps

Checking Caps

Как проверить алюминиевые электролитические конденсаторы

Введение

Можно написать целую книгу по этой теме, но я собираюсь сосредоточиться на очень ограниченной ситуации — обслуживании обычных потребителей.
электроника, включая усилители звука, приемники или видеооборудование. Принципы будут одинаковы для всех видов электроники.
но в этих устройствах, как правило, используются конденсаторы аналогичного типа, которые слишком часто выбираются из-за цены, а не качества.Хотя у меня нет статистики,
вышедшие из строя конденсаторы, кажется, являются причиной большого количества обращений в сервисный центр.

Написав это, я понял, что конденсаторы можно понять на многих разных уровнях, от практического до чисто
математический. Некоторые традиционные аналогии, такие как аналогия с «ведром воды», в лучшем случае вводят в заблуждение. Различные таблицы данных и
приложения могут использовать немного другую терминологию. Силовые люди относятся к коэффициенту мощности.Люди говорят об эффективных
последовательное сопротивление (ESR). Традиционные инженеры могут использовать тангенс угла потерь или фазовый угол. Производители испытательного оборудования обычно калибруют свои
устанавливает коэффициент рассеяния (D). Хорошо, может быть, в наши дни вы не найдете так много циферблатов, но неудивительно, если людей смущает
разные точки зрения и терминология.

Следует помнить, что какая бы система единиц измерения ни использовалась, ее можно преобразовать в любую другую систему единиц.Там будет
всегда два числа, которые описывают емкость и неизбежные внутренние потери. Последовательная емкость и коэффициент рассеяния
наиболее распространены, но вы также найдете реактивное сопротивление и фазовый угол или несколько неясные G&B потери с точки зрения эффективных последовательностей
сопротивление (ESR) стало обычным модным словом в последние годы, но это просто обычный термин сопротивления старых серийных моделей, Rs, который
был знаком инженерам с начала 20 века.

Я должен признать, что у меня есть некоторые давние убеждения относительно влияния различных проблем с конденсаторами на схемы. При написании этого
Я построил несколько тестовых схем и установил различные заглушки из моей коллекции «дефектных» заглушек, снятых с оборудования за долгие годы.
Иногда результаты были неожиданными, и я немного изменил свои взгляды; некоторые из моих советов могут теперь противоречить общепринятым
мудрость.

Взгляните на картину в целом

Рассмотрим функцию конденсатора в цепи.Вам нужно знать, что ожидается от конденсатора, чтобы интерпретировать ваши измерения
и решите, достаточно ли исправна крышка или ее необходимо заменить. Конденсаторы фильтра в источниках питания от сети,
обычно 50 или 60 Гц будут иметь тенденцию к большим значениям, обычно 1000 мкФ или более на ампер выходного тока. С полноволновым мостом
пульсация конденсатора будет вдвое выше частоты сети, 100 или 120 Гц, поэтому высокочастотные потери конденсатора не важны.Колпачок действительно должен выдерживать пульсирующий ток; если потери слишком велики, может произойти внутренний нагрев, что приведет к еще большему старению конденсатора.
быстро, что приводит к преждевременному выходу из строя. Отметим, что конденсаторы в бытовой технике, в отличие от промышленного, обычно выбирают
чтобы свести к минимуму пульсации и не поддерживать высокие токовые нагрузки или нести высокие пульсации тока. К аудиооборудованию высокие требования
на блоке питания обычно прерывистые. Наихудшая угроза — плохая вентиляция; остерегайтесь заблокированных вентиляционных отверстий
грязью или окружающим беспорядком.Другой причиной преждевременного выхода из строя является близость к резистору горячего питания или тепловое соединение с источником горячего питания.
резистор из-за толстого следа на печатной плате, тонкая ошибка конструкции, которая случается чаще, чем можно было ожидать.

Обратите внимание, что величина пульсации будет определяться последовательной емкостью (Cs), которая будет определена в ближайшее время. Убытков не будет
эффект, если они не катастрофически высоки, как и любой другой параметр конденсатора. Если вы хотите снизить пульсацию от обычного минимума
частотного источника питания необходимо увеличить значение емкости.Дешевый конденсатор будет работать точно так же, как и дорогой,
хотя дорогой может прослужить дольше благодаря лучшим уплотнениям и более качественной конструкции.

Фильтры для переключения источников питания имеют больше проблем с током пульсаций и предназначены в основном для низкого ESR (Rs), чтобы сохранить внутренний
рассеиваемая мощность низкая. Внутреннее рассеяние мощности равно теплу, а тепло — враг конденсаторов. При переключении питания
значение емкости часто велико и в некоторой степени неактуально, потому что допустимое сопротивление Rs и номинальный ток пульсации диктовали компонент
выбор, а не значение емкости.Когда вы заменяете конденсатор в импульсном блоке питания, очень важно знать исходное ESR.
технических характеристик и убедитесь, что заменяемая деталь не хуже при частоте эксплуатации . Обычная низкая частота
Конденсатор фильтра, установленный в импульсном источнике питания, может немедленно выйти из строя, иногда резко, если он перегреется, а баллончик вентилирует или взорвется.
Всегда надевайте защитные очки и не наклоняйтесь над проверяемыми цепями!

Конденсаторы связи должны пропускать звуковые частоты до 20 кГц, а иногда и больше, в зависимости от применения.Их обычно используют в
цепи с более высоким импедансом, поэтому потери обычно не являются проблемой. Что может быть проблемой, так это утечка постоянного тока, поскольку вся цель
крышки муфты — изоляция постоянного тока. Обычно необходимо измерять утечку при рабочем напряжении; проверка омметром может
доказать, что крышка плохая, но нельзя доказать, что крышка хороша, потому что она не измеряет при достаточно высоком напряжении.

Неполярный электролит, используемый в кроссоверах громкоговорителей, представляет собой особый случай.Поскольку они работают в цепи с низким импедансом как
фильтроэлемент, важны потери. Если дизайнер озвучил динамик с конкретным конденсатором, замена его на другой тип может
очень хорошо переделать звук.

Шунтирующие конденсаторы должны работать с высокими частотами, поэтому алюминиевые электролиты не являются предпочтительным типом. Вы можете найти высокую производительность
Твердый электролит (OSCON) или танталовые конденсаторы, но обычно используются керамические, а иногда и пластиковая пленка.Это все меньше
подвержены старению и выходу из строя, но в любом случае их следует проверять в рамках полного обслуживания.

Некоторые основные взаимосвязи конденсаторов

Заранее приносим свои извинения за то, что подвергли вас некоторой теории и математике, но понимание этих взаимосвязей позволит вам опередить
те, которые этого не делают.

Есть два типа пассивных «компонентов», которые вы можете использовать для построения цепи: сопротивление и реактивное сопротивление.Реактивное сопротивление может быть
емкостной или индуктивный. В реактивном сопротивлении интересно то, что оно не может рассеивать мощность. Таким образом, чистые конденсаторы и
чистые индукторы по определению не имеют потерь. К сожалению, их нет, кроме как на страницах учебников. Единственное, что
Может рассеивать мощность — это сопротивление, и каждый реальный конденсатор и катушка индуктивности будет иметь небольшую резистивную составляющую. По крайней мере, мы
надеюсь, что он маленький. Здесь мы подходим к фундаментальной концепции, лежащей в основе всей этой статьи: Отношение сопротивления к реактивному сопротивлению равно
надежный индикатор состояния алюминиевого электролитического конденсатора.

В большинстве случаев мы игнорируем недостатки реальных конденсаторов и рассматриваем их как чистые реактивные сопротивления. Не так при их тестировании,
поскольку разница между хорошим и плохим конденсатором заключается в недостатках. Эти недостатки проявляются как сопротивление
потери, что приводит к двум различным способам их описания. Один из способов, называемый серийной моделью, помещает сопротивление последовательно с
конденсатор. Другой способ — это параллельная модель, когда сопротивление размещается параллельно конденсатору.Обе модели используются для
Анализ переменного тока, поэтому постарайтесь игнорировать тот факт, что постоянный ток может проходить через параллельную модель. Эти модели — просто удобный инструмент; они делают
не отражают реальную «механику» внутри настоящего конденсатора. В частности, модели действительны только для одной частоты ;
измените частоту и вам нужно откорректировать модель. Более сложные модели используются, если диэлектрическое поглощение и / или саморезонанс
учитывается.

Теперь рассмотрим значение емкости.Алюминиевые электролиты обычно имеют широкие допуски, обычно + 80% и -20%. В
лучше крышки могут быть на уровне ± 20%. Это по-прежнему широкий диапазон, и это означает, что вы можете не многому научиться на простой емкости.
чтения, потому что вы не знаете, хорош ли конденсатор в тот день, когда он был изготовлен, или он потерял большое количество
Емкость все еще остается в пределах спецификации, а на следующей неделе полностью выйдет из строя. Он также может иметь большие потери, которые не
очевидно при простом измерении емкости.Нам нужно измерить резистивные потери, чтобы лучше понять
конденсаторы исправны.

Если вы внимательно прочитали второй абзац этого раздела, то заметили, что нас действительно интересует соотношение между сопротивлением
и реактивное сопротивление, а не само сопротивление. Это число — коэффициент рассеяния.

Измерители ESR

стали довольно популярными, потому что они предлагают быстрый и простой высокочастотный внутрисхемный тест.Только ручная емкость
измерители и цифровые вольтметры с функцией измерения емкости также стали популярными по очевидным причинам низкой стоимости и удобства. Проблема
Оба тестовых устройства предоставляют только половину необходимой информации. Правильный емкостный мост или измеритель даст вам
емкость и потери. Современные счетчики, в отличие от традиционных мостов, часто могут выражать емкость и потери в различных
единиц, так как это всего лишь расчет процессора, но наиболее распространенными (и полезными) являются последовательная емкость и коэффициент рассеяния или
параллельная емкость и коэффициент рассеяния.Как правило, вы будете использовать серийную модель для конденсаторов с малыми потерями.

Из этих двух чисел вы можете определить последовательное или параллельное сопротивление и многое другое. Красота этих двоих
числа это то, что вам редко приходится. Имея некоторый опыт, знание Cs&D сразу скажет вам, существует проблема или нет.
Тем не менее, вот несколько формул для преобразования между двумя моделями и для получения ESR. Обратите внимание, что коэффициент рассеяния никогда не
изменения между двумя моделями.В формулах ниже C будет в Фарадах, R, X и Z в Ом, D, коэффициент рассеяния, равен
безразмерный и омега равен 2 * PI * F.

Каталоги конденсаторов и спецификации

Производители алюминиевых электролитов предлагают множество различных типов, большинство из которых обозначаются двух- или трехбуквенным кодом. Это
Обычно печатается сбоку на корпусе конденсатора вместе с логотипом производителя.В качестве примера я вытащил конденсатор
ниже из моего «запаса» для идентификации и поиска.

Вы можете видеть маленький прямоугольник, но на самом деле это не просто прямоугольник. Это стилизованный щит, используемый United Chemi-Con.
по общему признанию, вы бы знали это, только если бы были знакомы с логотипами различных производителей конденсаторов. Также видно, что крышка четко
напечатано «SXE», обозначение серии. Величина и напряжение очевидны, 330 мкФ при 35 В постоянного тока, а на задней крышке есть
максимальная температура (M) 105 ° C.Мы также обращаем внимание на размер корпуса, 10 x 20 мм, так как многие крышки бывают разных размеров.
разные размеры или соотношения сторон, все с одинаковым значением, но каждый размер с разными характеристиками.

Вооружившись этой информацией, мы можем найти серию в каталоге United Chemi-Con и посмотреть, что еще можно узнать. Мы открываем
что это миниатюрный устойчивый к растворителям конденсатор с низким сопротивлением, подходящий для высокочастотного импульсного источника питания. Естественно это может быть
также используется для любых низкочастотных приложений.Просматривая различные таблицы, мы также обнаруживаем следующее:

• Напряжение: 35 В постоянного тока (мы это знали) с возможностью перенапряжения 44 В (сюрприз!)
• Диапазон температур: от -55 до 105 ° C
• Допуск: ± 20% (это буква «M» на задней стороне крышки перед температурным рейтингом)
• Ток утечки: I = 0,01CV через 2 минуты (20 ° C), где I — мкА, C — мкФ, а V — номинальное напряжение (115,5 мкА)
• Коэффициент рассеяния: 0.12 при 120 Гц и 20 ° C
• Максимальное сопротивление: 0,13 Ом при 100 кГц и 20 ° C
• Максимальное сопротивление в холодном состоянии: 0,34 Ом при 100 кГц и -10 ° C
• Максимальный ток пульсаций: 860 мА RMS при 105 ° C, 100 кГц
• Срок службы: 2000 часов, номинальное напряжение при 105 ° C с коэффициентом рассеяния до 200% от указанного

Разработчику схем доступна дополнительная информация, но ее более чем достаточно для наших целей.Мы также должны взять
обратите внимание на некоторые общие тенденции в данных. Таблица коэффициента рассеяния рассчитана по номинальному напряжению. Чем выше номинальное напряжение, тем ниже
коэффициент рассеяния. Это объясняет в целом плохую работу конденсаторов очень низкого напряжения. Также есть сумматор, который
гласит: «Когда номинальная емкость превышает 1000 мкФ, прибавляйте 0,02 к указанным выше значениям на каждые 1000 мкФ». Таким образом, по мере увеличения емкости
вверх, так же как и коэффициент рассеяния. Эти тенденции характерны для всех алюминиевых электролитов.Компания, кажется, определяет окончание срока службы
как точка, в которой коэффициент рассеяния вдвое больше указанного в спецификации, поэтому учитывайте это при тестировании старого оборудования.

Обратите внимание, как потери растут с понижением температуры. Если оборудование должно работать на морозе, убедитесь, что работоспособность колпачков
подходит к задаче. Старые колпачки могут хорошо работать в тепле, но, поскольку с годами потери увеличились, устройство может выйти из строя в холодном состоянии.
Это еще одна причина не включать зимой оборудование сразу с грузовика.Другой — конденсация. Пусть все согреется до
комнатная температура перед разворачиванием или включением!

Срок службы нагрузки кажется очень коротким. Работаем полный рабочий день, 2000 часов — это всего 83 дня! Это должен быть намек на то, что конденсаторы не должны быть
эксплуатируется в условиях, вызывающих высокие внутренние температуры. Работает при нормальной температуре окружающей среды, с низким током пульсаций до
предотвращение нагрева, можно ожидать, что эта же часть прослужит десятилетия с небольшим ухудшением качества.

Предостережения относительно измерений

Мы хотим измерять конденсаторы в цепи, когда это возможно. Хотя это может немного повлиять на результаты, мы обычно не
Если вы ищете предельную точность, на самом деле нет ничего предельно точного в алюминиевых электролитах. Большая проблема
это любой компонент схемы, который шунтирует конденсатор и делает его хуже, чем он есть на самом деле. Мы можем избежать ошибок из
полупроводников, просто поддерживая испытательное напряжение ниже, чем напряжение включения диода.Для кремниевых деталей это менее 0,7
пиковое напряжение, но на всякий случай допустим 0,5 или 1 вольт от пика до пика. Если вы работаете на очень старом оборудовании с германиевыми приборами, ваш
срок службы будет тяжелее, потому что низкое напряжение включения и типичная утечка делают все внутрисхемные измерения ненадежными. Вы
возможно, придется снять колпачки или другие компоненты, чтобы получить достоверное измерение.

Что с крышками блока питания? Проблема с крышками блока питания заключается в том, что вся остальная цепь обычно подключается через
их.Там обязательно будет какая-то резистивная нагрузка. К счастью, значительные потери обычно терпимы. Если низкая частота
измерения показывают, что емкость примерно правильная, а коэффициент рассеяния (DF) менее 1 при 120 Гц, проблемы вероятны
в другом месте.

Хороший, плохой и уродливый; Сделаем несколько измерений!

Мы начнем с измерения совершенно хорошего конденсатора серии FC Panasonic на уважаемой General Radio Corp.1657 цифровой LCR
мост, первый современный цифровой мост. Большая часть используемых здесь конденсаторов будет емкостью 47 мкФ, поэтому мы можем сравнить полученную информацию.
с использованием различных параметров измерения. Первое измерение будет на частоте 120 Гц с использованием серийной модели (Cs), поскольку в таблице данных
указывает допуск емкости при 120 Гц. Обратите внимание, что параметры теста обозначаются светодиодами под цифрами.

Видим емкость 43.8 мкФ и коэффициент рассеяния (D) 0,0671. Емкость немного мала, но всего -6,8%, ну
в пределах опубликованной спецификации ± 20%. Коэффициент рассеивания низкий, что всегда желательно, но поскольку эти крышки рекламируются
нам нужно обратить внимание на их высокочастотные характеристики. В таблице данных указано только полное сопротивление на частоте 100 кГц,
игнорируя все вместе низкочастотные характеристики.

Большинство мостов и измерителей не поднимаются на такую ​​высоту, хотя некоторые измерители ESR могут.Поскольку на этом мосту мы можем измерить частоту 1 кГц, давайте
посмотреть, как это выглядит.

Если мы вычислим Rs, которое равно ESR, из приведенных выше чисел, мы получим 0,872 Ом. Теперь это число не является постоянным с
частота, но в таблице данных указано значение 0,8 Ом при 100 кГц, поэтому мы знаем, что у нас все в порядке. Я обычно прохожу через
конденсаторы на плате, убедившись, что емкость примерно соответствует указанному значению, но обращая особое внимание на
коэффициент рассеяния на частоте 1 кГц.Любой DF, превышающий примерно 0,4, заслуживает более внимательного изучения. Если колпачок используется как фильтр низких частот
Я ожидаю, что измерение пеленгации на низкой частоте (120 Гц) будет меньше примерно 0,25. Не зацикливайтесь на потерях. Большинство схем будут
работают нормально с большими потерями.

Вот график реальных измеренных характеристик тех же конденсаторов в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Показаны как коэффициент рассеяния, так и ESR.
На шкале слева показаны значения в омах для ESR и безразмерные единицы для коэффициента рассеяния.Обратите внимание, что когда вы дойдете до 1 кГц,
кривая ESR выровнялась и затем будет медленно уменьшаться по мере увеличения частоты. На некоторой частоте индуктивность станет равной
проблема, и полное сопротивление конденсатора возрастет. ESR обычно остается низким, но конденсатор становится меньше.
менее эффективен, потому что индуктивное реактивное сопротивление компенсирует емкостное реактивное сопротивление. При резонансе XL = XC, поэтому они вычитаются до
ноль, оставив только СОЭ. Сдвиг фазы будет равен нулю, и у вас есть резистор! (на графике должно быть 4 декады, но
числа верны)

Теперь перейдем к более сомнительной части.Это обычная крышка на 47 мкФ, которую можно найти во всех видах потребительских товаров. Это только
рассчитаны на 10 В постоянного тока, и мой опыт показывает, что конденсаторы, рассчитанные на менее 16 В постоянного тока, имеют низкую производительность и имеют короткий срок службы. Вот
120 Гц Cs тест.

На первый взгляд эти числа выглядят неплохо. Если бы это ограничение было ограничением фильтра низких частот, оно, безусловно, было бы хорошо. Если вы посмотрите
на графике коэффициента рассеяния, который немного появится, предел примерно соответствует тому, что, по их словам, должно быть.К сожалению, эти маленькие шапочки
редко используются в источниках питания с частотой 120 Гц, но часто встречаются в качестве конденсаторов связи. Давай сделаем
измерение на частоте 1 кГц.

Сейчас дела обстоят не так хорошо. Коэффициент рассеяния 0,7 довольно высок. Если преобразовать его в последовательное сопротивление, мы получим 2,85
Ом. Параллельная модель составляет 26,87 мкФ параллельно с 7,82 Ом, что не так хорошо, как более качественный или более высокий конденсатор напряжения, и
вероятно, повлияет на производительность схемы в некоторых приложениях .Хороший конденсатор будет иметь фазовый сдвиг между током и
напряжение, приближающееся к 90 градусам, по крайней мере, на низких частотах. Это около 52 градусов. По мере увеличения частоты это ограничение
все больше и больше напоминает резистор. Это не всегда плохо, но не должно происходить на такой низкой частоте. Сейчас же,
это только мое мнение по этому поводу; Я не считаю это качественным конденсатором. Тем не менее, если крышка используется как соединительная крышка,
и если значение хорошее, и если утечка низкая, он будет работать нормально и не является причиной проблемы.Если бы я нашел этот конденсатор
в садовом бытовом оборудовании, которое я обслуживал, могу ли я его заменить? Возможно нет. Если бы я нашел это в некоторых
аудиооборудование высшего класса, в мгновение ока! Современные детали могут быть намного лучше, если вы сделаете правильный выбор.

Зная только значение последовательной емкости, которую измеряют самые недорогие измерители, вы потеряетесь в темноте. Это значение
42,28 мкФ выглядели прекрасно, в пределах спецификации, но конденсатор был плохого качества из-за больших потерь.Зная только
потери, вы можете обнаружить некоторые неисправные конденсаторы, но не все. Измеритель СОЭ работает быстро, но вы должны понимать, почему он сообщает вам, что делает.
В случае подключенных параллельно конденсаторов один может полностью отсутствовать, но измеритель ESR покажет хорошее количество. Он также может сообщить
высокое ESR для конденсатора, вполне приемлемое для частоты, на которой он работает. На мой взгляд, измеритель СОЭ все еще
намного дороже , чем измеритель только для C, но вам действительно нужны оба числа, чтобы полностью понять и правильно устранить неполадки
проблемы с конденсатором.

Это сбивает с толку! Как провести линию на песке?

Вопрос в размере 64 000 долларов заключается в том, какое значение использовать в качестве порогового значения. Если у вас есть техническое описание детали, в нем должны быть указаны некоторые ограничения. Если сможешь
Получите техническое описание детали аналогичного класса, она должна служить полезной оценкой. Надеюсь, он укажет максимальное рассеивание
коэффициент, обычно при 120 Гц. Вот диаграмма для универсального радиала общего назначения серии Rubycon YK, типичного для
крышки самого общего назначения:

Внизу таблицы есть примечание: «Когда номинальная емкость превышает 1000 мкФ, к tan θ следует добавить 0.02 к
указанное значение с увеличением на каждые 1000 мкФ. «

Допустим, у вас есть конденсатор на 4700 мкФ, 50 В. Базовый коэффициент рассеяния равен 0,12, а поскольку он больше 1000 мкФ, имеется
сумматор 0,08, что дает 0,20 (я округлил значение до 5000 мкФ). Теперь коэффициент рассеяния в конце срока службы равен 2X, поэтому
считается плохим, если коэффициент рассеяния превышает 0,40 при 120 Гц.

Большие крышки блока питания

Это становится немного длинновато, но я был бы упущен, если бы не показал большую емкость блока питания.Вот Sprague «Powerlytic» 47 000 мкФ.
50 В постоянного тока. Поскольку значение составляет 47000 мкФ, многие традиционные мосты вообще не читают его. Счетчики, такие как дигибридж, сделают это
на более низких частотах, например, 120 Гц, но сопротивление настолько низкое, что они не могут управлять им на 1 кГц.

Коэффициент рассеяния этих больших фильтров источника питания может варьироваться в широком диапазоне, часто намного выше, чем у меньших конденсаторов.
Измерено при 120 Гц , вы можете использовать то же руководство, что и выше, но умноженное на 3X.Гадюки не будет. Вам понадобится хорошее
провода с низким сопротивлением и, возможно, 4-контактное соединение для получения точных измерений на крышках фильтров лучшего качества. Даже
показанная компоновка с короткими толстыми выводами к 4-контактному соединению, вероятно, не подходит. Для больших крышек нужен формальный 4-выводной
подключение прямо к наконечникам.

Ток утечки постоянного тока

Утечка постоянного тока

— это явление, отдельное от стоимости и потерь.Если это вызывает беспокойство, вам обычно нужно измерять его отдельно, если вы не
есть мост, который включает проверку на герметичность. Устойчивость к утечкам крышки часто не приводит к достаточным потерям, чтобы изменить
Показания C и D, но дает большой ток, чтобы нарушить работу цепи. Большинство крышек, которые подходят для оценки стоимости и убытков, будут
имеют допустимую утечку, за исключением высоковольтных крышек. С ними нельзя предполагать приемлемую утечку. Некоторая схема
места чрезвычайно чувствительны к утечкам.Колпачок, изолирующий решетку трубки, является хорошим примером. Старая бумажная кепка Black Beauty
может измерять идеально во всех отношениях, но имеет такую ​​большую утечку постоянного тока, что сдвигает смещение лампы, что приводит к серьезному
искаженная форма волны. К счастью, хорошие дизайнеры не используют алюминиевый электролит в чувствительных местах, а бумажные / масляные колпачки не используются.
редкость в наши дни. Вам почти всегда придется удалять конденсаторы из цепи для проверки на утечку, потому что вы этого не делаете.
хотите подвергнуть остальную цепь действующему напряжению.

Для измерения утечки постоянного тока вам понадобится источник питания, который может достичь максимального номинального напряжения конденсатора. Подключите конденсатор
к источнику питания через токоограничивающий / чувствительный резистор и измерьте напряжение на резисторе. Рассчитайте ток и
сопротивление конденсатора (при желании) по закону Ома. Обязательно примите все необходимые меры предосторожности с высокими и
конденсаторы низкого напряжения, поскольку они могут накапливать значительную энергию.Электропитание должно быть ограничено по току на случай короткого замыкания крышки. Я использую
одноразовый чувствительный резистор 1/4 Вт и цифровой мультиметр, как описано ниже, а не измеритель тока в случае отказа.

В качестве примера мы будем использовать колпачок United Chemi-con выше. Так как в спецификации 115 мкА, то резистор подбирать удобно
так что 100 мкА дает падение напряжения 1 В постоянного тока. 10 кОм (1 / 100E-6) оплачивает счет. Так как типичный цифровой вольтметр имеет вход 10 МОм
сопротивление, нам не нужно его корректировать.Колпачок и резистор соединены последовательно, и на них подается напряжение 35 В постоянного тока. Напряжение на
сопротивление резистора начинается с 35 В постоянного тока и падает по мере заряда конденсатора. Официальное измерение не начинается, пока не будет установлен предел.
полностью заряжен, но даже через 19 секунд напряжение на резисторе упало до 1 В постоянного тока, поэтому конденсатор находится в пределах
устойчивость к утечкам. Через несколько минут оно упало до 10 мВ, или 1 мкА, и продолжало падать.

Пределы утечки обычно указываются с коэффициентом C * V.Обычная спецификация — 0,03CV или 4 мкА, в зависимости от того, что больше. поскольку
вы обычно используете uF и ищете uA, никаких преобразований не требуется. Просто умножьте емкость в мкФ на номинальную.
умножить напряжение на множитель. Спецификации обычно не допускают увеличения утечки в течение срока службы крышки, в отличие от рассеивания
коэффициент, который может увеличиваться вдвое.

Предупреждение о высоком напряжении — Пользователи трубок — ЭТО ЗНАЧИТ ВАС!

Если высоковольтный конденсатор не проходит обычные испытания низкого напряжения, можете быть уверены, что он плохой.Если он проходит обычные испытания низкого напряжения,
это не значит, что он однозначно хорош!
Он может полностью выйти из строя при более высоких напряжениях, или ток утечки может внезапно превысить определенное напряжение,
почти как стабилитрон. Эти типы отказов не распространены в цепях низкого напряжения, но кажутся частыми при высоком напряжении.
оборудование трубки напряжения.

Небольшая утечка постоянного тока не так серьезна в цепях низкого напряжения, но рассмотрим устаревшую старую крышку четырехъядерного фильтра с утечкой 2 мА в
каждый раздел.Необычная ситуация со старым оборудованием

Электролитический конденсатор

Конденсатор
обзор

Электролитические конденсаторы в основном используются при
требуется хранение большого количества заряда в небольшом объеме. В
электролитические конденсаторы, жидкий электролит действует как один из
электроды (в основном действуют как катод). Чтобы лучше понять
концепция электролитического конденсатора сначала нам нужно знать
работа общего конденсатора.

Конденсатор — это электронное устройство, которое
хранит электрический заряд. Он состоит из двух токопроводящих пластин.
разделены изоляционным материалом, называемым диэлектриком. Разные
типы изоляционных материалов используются для строительства
диэлектрик в зависимости от использования.

Проводящие пластины конденсатора
хорошие проводники электричества.Поэтому они легко позволяют
электрический ток через них. С другой стороны, диэлектрик
среда или материал плохо проводят электричество. Следовательно,
он не пропускает через него электрический ток.

При подаче напряжения на конденсатор в
таким образом, чтобы отрицательная клемма аккумулятора была
подключен к правой боковой пластине и положительной клемме
батарея подключена к левой боковой пластине, конденсатор
начинает заряжаться.

Из-за этого напряжения питания
электроны начинают течь от отрицательного вывода
аккумулятор и дотянитесь до правой боковой пластины. Дойдя вправо
боковой пластине, электроны испытывают сильное сопротивление со стороны
диэлектрический материал, потому что диэлектрический материал плохой
проводник электричества.

В результате большое количество электронов
попал в конденсатор с правой стороны пластины.Однако эти большие
количество электронов прикладывает силу или электрическое поле к
левая боковая пластина. Следовательно, электроны на левой боковой пластине
испытывать силу отталкивания от избыточных электронов справа
тарелка. В результате электроны удаляются от левой боковой пластины и
тянется к положительной клемме аккумулятора.

Следовательно, правая боковая пластина становится больше
отрицательно заряжен (отрицательный заряд создается) из-за
получение лишних электронов.С другой стороны, левая сторона
пластина становится более положительно заряженной (накапливается положительный заряд)
из-за потери электронов. В результате напряжение
устанавливается между пластинами. Вот так нормальный конденсатор
работает.

Электролитический конденсатор также заряжается
в основном аналогичным образом. Однако материал, используемый в
Конструкция электролитического конденсатора отличается.

электролитический
определение конденсатора

Электролитический конденсатор — это разновидность
конденсатор, который использует электролит (ионную проводящую жидкость) в качестве
одна из его проводящих пластин для достижения большей емкости или
хранение высокого заряда.

Что
такое электролит?

Электролит — это жидкий электрический проводник.
в котором электрический ток переносится движущимися ионами.За
Например, в нашей крови электролиты или минералы несут электрические
плата. Наиболее распространенные электролиты — это натрий, калий,
хлорид, кальций и фосфор.

В электролитах ионы бывают двух типов, а именно:
анионы (-) и катионы (+). Анион — это ион с большим числом
электронов, чем протонов. Мы знаем, что электроны отрицательно
заряжены, а протоны заряжены положительно.Из-за
количество электронов больше, чем протонов, общий заряд
атом или анион становятся отрицательными. Поэтому анионы называют
отрицательно заряженные ионы. Эти отрицательно заряженные анионы несут
отрицательный заряд.

С другой стороны, катион имеет меньшее количество
электронов, чем протонов. Из-за меньшего количества
электронов, чем протонов, общий заряд атома или катиона
становится положительным.Поэтому катионы называют положительно
заряженные ионы. Эти положительно заряженные катионы несут положительный
плата.

Типы
электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы классифицируются по
три типа в зависимости от материала, из которого изготовлен
диэлектрик:

• Конденсаторы алюминиевые электролитические
• Конденсаторы электролитические танталовые
• Конденсаторы электролитические ниобиевые

В этом руководстве алюминий электролитический
конденсатор объяснен.Алюминий, тантал и ниобий
электролитические конденсаторы работают аналогичным образом. Тем не менее
материал, из которого изготовлены электроды, разный.

Алюминий
электролитический конденсатор

Алюминиевый электролитический конденсатор изготовлен из
две алюминиевые фольги, слой оксида алюминия, электролитическая бумага
или бумажная прокладка, пропитанная электролитической жидкостью или растворами и
жидкий или твердый электролит.Электролитическая жидкость содержит атомы или молекулы
которые потеряли или приобрели электроны.

В алюминиевом электролитическом конденсаторе, анод
(+) и катод (-) изготовлены из чистой алюминиевой фольги.
Анодная алюминиевая фольга покрыта тонким слоем
изоляционный оксид алюминия (алюминиевый элемент с кислородом
элемент). Эта изолирующая алюминиевая фольга действует как диэлектрик
электролитический конденсатор, блокирующий прохождение электрического тока.Катод и анод с оксидным покрытием разделены
электролитическая бумага (пропитанная электролитической жидкостью).

Катодная алюминиевая фольга также покрыта
очень тонкий изолирующий оксидный слой или диэлектрик естественной формы
самолетом. Однако этот оксидный слой очень тонкий по сравнению с
оксидный слой сформирован на аноде.

Следовательно, конструкция из алюминия
электролитический конденсатор выглядит как два конденсатора, соединенные в
серия с анодной емкостью C _A и катодом
емкость C _K .

Общая емкость конденсатора составляет
полученная таким образом из формулы последовательного соединения двух
конденсаторы.

Где, C _A = емкость анода

C _K = Емкость катода

C _ecap = Общая емкость электролитического конденсатора

Мы знаем, что емкость или заряд
емкость конденсатора прямо пропорциональна поверхности
площадь токопроводящих пластин или электродов и наоборот
пропорциональна толщине диэлектрика.Другими словами,
конденсаторы с большими электродами хранят большое количество заряда
тогда как конденсаторы с маленькими электродами хранят небольшое количество
заряда. Аналогичным образом конденсаторы с очень толстым
диэлектрик сохраняет небольшой заряд, тогда как конденсаторы
с очень тонким диэлектриком хранит очень большое количество заряда.

В обычных конденсаторах диэлектрик очень
толстый, что приводит к низкой емкости на единицу объема.В
электролитические конденсаторы, электролит действует как настоящий
катод с большой площадью поверхности и очень прочным диэлектриком.
тонкий. Поэтому из-за большой площади поверхности
электрод и тонкий диэлектрик, большой запас заряда
достигается в электролитических конденсаторах.

Электропроводность
электролитический конденсатор увеличивается при повышении температуры
и уменьшается при понижении температуры.В результате
емкость или накопитель заряда алюминиевого электролита
конденсатор также увеличивается при повышении температуры и
уменьшается при понижении температуры. Следовательно
емкость алюминиевого электролитического конденсатора в значительной степени
влияет изменение температуры.

Большинство электролитических конденсаторов
поляризованный, то есть напряжение, подаваемое на клеммы, должно быть
в правильной полярности (положительный вывод подключен к положительному выводу и
отрицательный подключен к отрицательной клемме).Если он подключен в
обратное или неправильное направление, конденсатор может быть коротким
замкнут, то есть большой электрический ток течет через
конденсатор, и это может необратимо повредить конденсатор.

В поляризованных конденсаторах знак минус (-) или
Знак плюс (+) четко обозначен на любом из двух выводов.
Эта полярность должна соблюдаться.

Символ
электролитического конденсатора

Показан символ электролитического конденсатора.
на рисунке ниже.Электролитический конденсатор представлен
двумя параллельными прямыми или одной прямой и одной
изогнутая линия.

Знак плюс или минус пишется возле любого
линий, чтобы обозначить, положительный он или отрицательный
клемма (анод или катод). Напряжение должно подаваться на
правильный терминал. В противном случае конденсатор может выйти из строя.

Преимущества
электролитических конденсаторов

• Достигнут большой накопитель заряда
• Низкая стоимость

Недостатки
электролитических конденсаторов

• Большой ток утечки
• Короткий срок службы

Приложения
электролитических конденсаторов

Различные применения электролитических
конденсаторы включают:

• Фильтры
• Цепи постоянной времени

Обзор искажений конденсатора

Обзор

Резистор — это резистор, катушка — это простая индуктивность, а
конденсатор — это конденсатор — по крайней мере, вы так думали.Увы, жизнь не совсем так
банально …

Неидеальные свойства реальных компонентов

Реальные резисторы, конденсаторы и индуктивности могут быть неидеальными в различных
способами.

Во-первых, это линейные неидеальности , которые можно описать
линейный «паразитные элементы» , количество которых зависит от степени
требуемых деталей. Обычно чем выше задействованные частоты, тем больше
сложная модель становится.

Например, конденсатор обычно моделируется последовательным
индуктивность для учета индуктивности соединительных проводов, параллельный
сопротивление для описания токов утечки и последовательного сопротивления (эквивалент
последовательное сопротивление, ESR), что эффективно ограничивает минимально достижимые
импеданс.С этими тремя паразитическими элементами
график зависимости абсолютного импеданса от частоты типичного электролитического конденсатора
уже достаточно хорошо моделируется — первое падение импеданса на 6 дБ на
десятилетие, как и должно, затем он достигает своего рода широкой долины (последовательное сопротивление
в действии), пока, наконец, снова не повысится на 6 дБ на декаду (индуктивность при
Работа). Примеры см. В статье Юнга / Марша.

Однако это еще не все. Как будто мало того, что активен
элементы показывают нелинейности , пассивные элементы также делают это! За
например, резисторы из углеродной пленки, как известно, немного изменяют свое сопротивление.
в зависимости от подаваемого напряжения — или просто взять классическую лампочку накаливания
с вольфрамовой нитью, которая на холоде будет иметь гораздо меньшее сопротивление
чем когда жарко.Когда смотришь на катушки индуктивности и трансформаторы, становится очень плохо,
с проблемами насыщения сердечника, гистерезиса и — при рассмотрении
ферритовые сердечники — частотно-зависимые потери / Q. Теперь, когда вы читаете
этой странице, вы, вероятно, догадались, что конденсаторы также имеют кучу
нелинейные эффекты в рукаве — мы скоро с ними познакомимся.

Конденсаторы: линейные характеристики

При выборе конденсаторов для конкретного применения обычно рассматриваются
их линейные свойства в первую очередь — это было бы, например, малоценным
использовать обычный электролитический колпачок, чтобы избавиться от пульсаций питающего напряжения в
Диапазон МГц, так как из-за высокой последовательной индуктивности бедняжка не
только не очень хорошо работает, но также может нагреваться и преждевременно высыхать.Если
тем не менее, высокие требования к емкости и высокие частоты сочетаются,
проверенный трюк заключается в использовании нескольких конденсаторов параллельно, например
два или даже три разных с убывающей емкостью (обычно факторы
немного больше 1: 100, в зависимости от суммарного импеданса
характеристики — не нужны резонансные пики), где обычно
меньшие крышки ближе к устройству, которое может потреблять энергию с таким
высокая частота (вплоть до того, что крышки конечного байпаса питания находятся всего в миллиметрах от
контакты питания в таких вещах, как ЦАП).К другим важным параметрам относятся вещи
например, температурная стабильность и потери (ESR, коэффициент рассеяния и т. д.).

Нелинейные эффекты в конденсаторах

Однако в некоторых приложениях нелинейные эффекты могут мешать.
Эффекты и лежащие в основе механизмы
которые могут появиться:

1. Полярность. Конечно же полярный конденсатор (любой электролитический)
   по своей сути нелинейный. Обычно они моделируются как неполярный конденсатор с
   несовершенный диод параллельно.Поэтому это довольно приличная короткая
   при значительном обратном смещении — в этом случае результаты могут быть
   phunni действительно, вплоть до полного взрыва (танталы довольно неприятны в
   в связи с этим, именно магний в их электродах имеет свойство воспламеняться).
2. Изменение относительной диэлектрической проницаемости (относительная диэлектрическая проницаемость,
   ε _r или K) с напряженностью электрического поля —
   ε _r = ε _r (E) .Этот
   отражает линейно по емкости, поэтому эффективно C = C (U) . Это
   Очевидно, что при одинаковом внешнем напряжении обнаруживаются более тонкие диэлектрические слои.
   в конденсаторах с более низким номинальным напряжением ухудшит эффект (такое же напряжение
   падение на меньшее расстояние означает более высокую напряженность поля).
3. Пьезоэлектрический эффект. Если диэлектрические слои сжимаются или расширяются
   приложенное напряжение (эффект, используемый для пьезозуммеров), это напрямую влияет на
   емкость — снова C = C (U) .В основном это встречается в
   керамические конденсаторы с высоким содержанием K, так как они содержат титанат бария, который очень
   пьезоэлектрический — для типов с очень высокой емкостью вы можете обнаружить, что
   они потеряли 80% своей емкости при номинальном напряжении (ой). Этот эффект
   фактически используется для создания керамических резонаторов, которые используются в качестве фильтров ПЧ и
   дискриминаторы.
4. Диэлектрическое поглощение (DA) или «пропитывание конденсатора». Возьмите заряженный
   конденсатор, затем быстро его отключите, затем подождите немного — и напряжение
   измеренные на его выводах не будут равны нулю.В двух словах, это DA. Такого рода
   гистерезиса или «памяти» могут вызывать забавные искажения, а также сохранять аналоговые
   вычислительная схема от правильной работы. Как вы помните, гистерезис
   типичен для ферромагнитных материалов и поэтому может быть проблемой при работе
   с такими вещами, как выходные трансформаторы. DA можно описать бесконечным
   количество параллельных R-C сетей, которые можно рассматривать как линейную модель, но
   Думаю, проблема в бесконечном числе.
5. Ток утечки меняется в зависимости от приложенного напряжения — в основном
   вопрос электролитики. Сам по себе значительный ток утечки
   проблематично в некоторых приложениях, например конденсаторы связи. Если это случится с
   поток через регулятор громкости в аудиоусилителе, вы можете получить много
   царапины при регулировке громкости, даже если сам горшок в порядке.
6. Снижение тока утечки и других параметров , если осталось
   без напряжения смещения (или с очень низким, по сравнению с их максимальным
   рейтинг) в течение длительного времени — эффект, характерный только для алюминиевых электролитов.
7. Ухудшение ESR и емкости из-за физического конденсатора
   высыхание — еще один эффект, свойственный алюминиевым электролитам.

Наихудших нарушителей легко назвать — это керамика с высоким содержанием K, тантал и
электролитические конденсаторы, во всех типах которых используются диэлектрики с высокой относительной
диэлектрическая проницаемость. Лучшими исполнителями являются заглушки из полистирола, ПТФЭ (также известные как
Teflon®), воздух / вакуум (конечно), а также керамика NP0, где
ε _r намного ниже.(Это условно —
диэлектрик в керамике NP0 действительно имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, чем в керамике.
электролитические, но по сравнению с другой керамикой это все еще очень мало)

Особенности сортировки по типу конденсатора

Электролитический и танталовый

Традиционные электролитические конденсаторы полярные электрохимические
устройства мало чем отличаются от батарей. Поэтому не должно быть ничего удивительного
что они иногда ведут себя похожим образом — просто учтите тот факт, что
они лучше работают при более высоких температурах, в отличие от любых других электронных
часть.Если вы оставите одного в покое на более длительный период времени, вы также можете ожидать
измерить напряжение в несколько десятков или сотен мВ на его выводах, которые
результат разложения оксида алюминия (Al ₂ O ₃ )
слой, из которого состоит диэлектрик. Это напряжение (которое оказывается
положительное напряжение смещения) затем противодействует дальнейшей деградации, замедляя старение
изрядно — довольно аккуратный механизм. (Если этого недостаточно и
токи утечки и стойкость к напряжению после долгого времени
При хранении сохраняется возможность восстановления оксидного слоя путем «формовки».)

К сожалению, большинство конденсаторов, которые где-то уже установлены, видны
относительно низкие импедансы и, следовательно, у них нет шансов выдержать это скорее
неуловимое и легко подаваемое напряжение (нагрузка в мегомном диапазоне, как цифровая
мультиметра достаточно для слива). Их единственный шанс на долгосрочное
стабильность — это хорошее напряжение смещения во время работы, вместе с
возможность устранить утечки в оксидном слое без чрезмерных токов, начинающихся
поток (т.е. умеренные импедансы). Хороший толстый оксидный слой (перенапряжение
рейтинг) тоже помогает.

Конечно, колпачок, который используется, находится в гораздо большей опасности
высыхание (так как это ускоряется высокими температурами и
рассеивание в крышке), что, в свою очередь, увеличивает ESR и снижает емкость
(обычно больше первых, чем вторых).

Электролитики, по-видимому, могут принимать некоторое обратное смещение (до 1..1,5 В из-за
тонкий оксидный слой на другой стороне алюминиевой фольги), но не надолго
использовать.

Без смещения будет некоторый гистерезис (что неудивительно,
так как они довольно плохие с точки зрения DA, но токи утечки также показывают
аналогичный эффект). Сообщается, что типы с более высоким номинальным напряжением лучше с точки зрения
искажения при использовании в качестве колпачков муфты (у них обычно более низкий DF, а их
более толстый оксидный слой означает, что они выдержат более длительные несмещенные промежутки времени
без утечки — вы не хотите, чтобы ваши драгоценные сигнальные токи были
используется для заполнения отверстий в слоях Al ₂ O ₃ ).В
выводы
Юнг предполагает, что механизм генерации искажений связан
протекать через конденсатор или, по крайней мере, сигнализировать о падении напряжения на конденсаторе.

Танталовые электролиты вообще не любят обратное смещение, и
хотя они не требуют такого большого смещения для долгосрочной стабильности, им необходимо
совсем немного, чтобы снизить гистерезис. Они, как известно, звучат довольно странно
без всяких. Когда танталы выходят из строя (что случается время от времени), они обычно
короткое замыкание.

Керамика

Керамические конденсаторы широко различаются по своим характеристикам — для аудио и
для других важных целей лучше всего использовать типы «Класс 1» (NP0 / C0G,
к сожалению, они имеют самую низкую относительную диэлектрическую проницаемость и, следовательно, емкость,
наиболее распространен ниже 1 нФ), в то время как X7R как тип средней емкости с высоким K
все еще полезен для некоторых приложений питания, но остальные из них
подходит только для замены небольших электролитов при более низком ESR (альтернативно
также существуют электролиты из «специальных полимеров»).Керамика High-K может быть очень
микрофонный (пьезоэлектрический эффект) и обычно не интересен с точки зрения
другие свойства тоже. DA в Z5U кажется даже выше, чем у тантала (т.е.
довольно плохо), Y5V только немного менее плохо, X7R так себе, NP0 / C0G очень хорошо, если
маленькая переменная.

Пленка

Пленочные конденсаторы могут быть очень хорошими исполнителями, но обычные
типы полиэстера (которые не все созданы равными) представляют собой довольно смешанный мешок в
условия DA; тем не менее, для фильмов они довольно компактны и доступны в относительно
большие емкости.Крышки из полипропилена и тефлона (ПТФЭ) обычно очень хорошо подходят
что касается DA, а также редко встречающихся в настоящее время стирольных, которые использовали
быть популярным для приложений RF. Крышки из металлизированной пленки немного меньше
чем их «нормальные» коллеги, плюс у них есть возможности самовосстановления для
приложения, которым это нужно, но другие их свойства в целом кажутся
немного хуже. Некоторые колпачки из пленки (полиэстер?)
искажение при использовании смещения постоянного тока; Я не уверен, сколько DC потребуется, но
Я подумал, что об этом стоит упомянуть.

Для других типов проверьте ссылки ниже.

Веселые штучки

Вот файл LTSpice для моделирования DA для вашего
развлечения.

Дополнительная литература

Обратите внимание: Эта страница предназначена для обзора того, что я
нашел по этой теме пока искал в интернете. Он не является исчерпывающим
любыми средствами — по конденсаторам можно писать книги. Посмотрите очень полезные
литература приведена ниже.

Рекомендуемые ссылки

Специальные размеры

Связанные интересные материалы

Как не использовать конденсаторы

Хотите увидеть небольшую коллекцию дизайнерских неудач при использовании конденсаторов?
Ну вот.

РФ по электролитике

My # 1 fav можно найти в коротковолновом приемнике Sony ICF-SW7600 (а также
модели ICF-2001D / 2010, ICF-SW55 и ICF-SW77), точнее в
Преобразователь постоянного тока в постоянный, необходимый для генерации + 15В от + 3В для настройки варикапа.
По сути, это генератор с небольшим трансформатором и выпрямителем. На
на первичной стороне используется электролитический конденсатор 22 6,3 В без байпасной крышки для
стабилизировать напряжение вместе с дросселем на входе, чтобы предотвратить проскальзывание RF
обратно в + 3В.Теперь все работает на частоте 1,85 МГц. Как хорошо
Как ты думаешь, справится ли с этим бедный одинокий электролитик? Не очень, а
не очень долго. Обычный электролитический конденсатор имеет довольно высокое ESR при
такая частота и будет сильно нагреваться из-за пульсации
ток, со временем преждевременно высыхающий. Так и есть.

Это не так
продлить срок службы относительно ранних электролитов для поверхностного монтажа, используемых в
это и другие устройства Sony примерно с 1985 года по начало 90-х годов довольно паршивые
в общем; похоже, они не могут выдержать столько пульсаций тока, сколько могли бы
были нормальными для других с такой же емкостью и номинальным напряжением (короче,
барахло).

Обычный электролит без смещения в качестве крышки муфты

Классика, которая может пойти
незаметно в течение многих лет, но в конечном итоге означает, что крышка нуждается в замене на
например подходящий тип пленки или даже что-то простое, например, резистор. Это было
на самом деле довольно часто после перехода от (обычно дискретных) несимметричных
схемы усиления (которые проходят между источником питания B + и землей и обычно
имеют смещение выходного постоянного тока на половину напряжения питания) на операционные усилители, которые работают
с симметричным +/- питанием.Следуя подходу «лучше перестраховаться, чем сожалеть», один
обычно размещает их вокруг схемы отключения звука и на выходах (так как кто
знает, что пользователь может там подключиться), и
иногда между этапами, просто чтобы избавиться от некоторого смещения постоянного тока (реализация вашего
Операционные усилители правильно — более разумное решение).

На самом деле типы с малой утечкой кажутся
довольно хорошо держатся даже там (что имеет смысл, поскольку ток утечки
необходим для регенерации слоя Al2O3, и если он не разлагается так быстро,
то же самое относится ко всей шапке; аналогично «нормальные» крышки с более высокими
номинальное напряжение и, как следствие, более толстый диэлектрический слой прослужат
тоже дольше).Обычные 10 16V в моем Kenwood KT-80 явно не работали.
через 25 лет — их соединение заметно улучшило звук. (Да, заменив их
с некоторыми резисторами, например 47 Ом, было бы безопаснее для ИС, но
подключенный к нему усилитель для наушников все равно подключен по переменному току, и это было проще всего
способ избавиться от них.)

Электролитик с обратным смещением в качестве крышки муфты

Типичный случай «упс». Я нашел это в Kenwood KT-1100 —
кто-то, должно быть, спал там.К счастью, смещение постоянного тока составляет всего -0,8 В или около того, что является электролитическим
Еще можно взять, но поправить этого нет. Kenwoods начала / середины 80-х также
были довольно неаккуратные реализации операционных усилителей, что делает все это еще более
Интересно, что KT-1100 звучит не хуже, чем он есть. (Хорошо, более поздние модели,
имеют тенденцию быть заполненными еще большим количеством операционных усилителей, как правило, не так хорошо звучат,
но это можно исправить, если приложить некоторые усилия.)

Тантал в аудиокаскаде

Танталовые электролиты были «новыми горячими
ш! т »1970-х гг.Их, конечно, тоже использовали для аудио — тем более
поскольку сейчас мы знаем, что у них много DA, нужно много предвзятости, чтобы работать
хорошо, а когда беспристрастны — действительно ужасны. Ранние тоже, кажется, имеют свои
доля проблем с надежностью, особенно при работе с напряжением, близким к номинальному. я
думаю, они были довольно быстро сброшены в этом приложении (вместе с
обычная керамика) после публикации статьи Юнга / Марша в 1980 г. …

Экономия с электролитиками

Было показано, что если мы
говоря о крышках муфт и тому подобном (а не о тех, что в блоке питания),
электролиты лучше выбирать с минимумом в десять раз превышающим требуемый
емкость (как правило).Зачем тогда крышки муфты в выходных каскадах
тюнеров вроде Kenwood KT-900 или KT-9X не только беспристрастны, но и хороши
small (всего 2.2F) — загадка, и ее можно объяснить только ограниченным бюджетом.
У последней модели даже два последовательно, на -3 дБ при 12 Гц при нагрузке 10 кОм.
(хотелось бы, чтобы это было что-то вроде 2 … 3 Гц или меньше), плюс операционные усилители в
выходной каскад даже не получил никаких байпасных заглушек для питания. ОК, Grundig
T 7000 еще хуже, с.47 (если предвзято), но это был бюджетный тюнер и
в конце концов, предназначен для использования с более высоким входным сопротивлением (плюс его простой выход
этап все равно отстой).

Конструкция электролитического конденсатора

, различные типы и применение

Электролитический конденсатор

— это один из видов конденсаторов общего назначения. Эти конденсаторы были разработаны с целью достижения большего значения емкости. В этом типе используемый изоляционный материал является «электролитическим». Ионы, присутствующие в этом электролите, будут иметь высокую концентрацию.Выбранный электролит гелевый или жидкий. Он имеет «два вывода», как и другие конденсаторы.

В конденсаторах этого типа его выводы поляризованы. Это указывает на наличие положительного и отрицательного значения на клеммах. Значение напряжения на положительной клемме всегда больше, чем напряжение на отрицательной клемме. Эти конденсаторы далее подразделяются на различные типы в зависимости от выбранного варианта диэлектрика. Дальнейшие усовершенствования конструкции проложили путь к разработке специального корпуса конденсаторов, известного как «суперконденсаторы».

Что такое электролитический конденсатор?

• Электролитический конденсатор спроектирован с соблюдением полярности и позволяет достичь высокой емкости. Это следует принципу «прямого смещения» диода.
• Две клеммы в ней можно рассматривать как «анод» и «катод».
• Значение напряжения на оконечном аноде должно быть выше, чем на оконечном катоде.
• Эти конденсаторы требуют особого ухода при обращении.Потому что он может легко перегреться из-за «обратного напряжения».
• Для защиты от перегрева в конденсаторе установлен предохранительный клапан.
• Некоторые другие типы электролитических конденсаторов спроектированы таким образом, чтобы выдерживать воздействие источника переменного тока. Это означает, что для этих типов также существует неполяризованный конденсатор.

Определение электролитического конденсатора

«Конденсатор, который образован по принципу анодирования ценного металла для создания большого значения емкости, известен как электролитический конденсатор».

Неэлектролитический конденсатор

Конденсатор, в котором он состоит из «изоляционного материала», называемого диэлектриком, в неэлектролитической форме. Эти конденсаторы можно определить как неэлектролитические конденсаторы. Это обычно предпочтительные и неполяризованные.

Символ и полярность:

Как уже говорилось, он состоит из двух выводов с положительной и отрицательной полярностями. Это означает, что в этих конденсаторах существует полярность. Что касается проводимости, чтобы получить высокую емкость, конденсатор должен быть в «прямом смещении».Небольшие изменения напряжения с прямого на обратное могут повлиять на конденсатор или даже повредить его. Следовательно, полярность является важной проблемой при использовании этих конденсаторов в любой цепи.

Символ электролитического конденсатора

Конструкция:

Он расположен между двумя пластинами, разделенными электролитом. Он состоит из клемм, называемых «анод» и «катод». Эти металлы покрыты «окисленным слоем». Этот слой является изоляционным материалом компонента.В зависимости от типа материала, выбранного в качестве диэлектрика, они классифицируются как

1. Алюминиевый электролитический конденсатор
2. Танталовый электролитический конденсатор
3. Электролитический конденсатор на основе оксида ниобия

Вышеупомянутый тип электролитического конденсатора является наиболее предпочтительным. Обсудим их подробнее.

Алюминиевый электролитический конденсатор

• Это конденсаторы, которые изготавливаются с использованием алюминиевой фольги с оксидным покрытием.При анодировании алюминиевого электролита он образует диоксид алюминия Al2o3, который образует диэлектрический слой. Другой вывод без покрытия используется как катод.
• Эти конденсаторы бывают двух вариантов. Во-первых, это обычный шрифт, а второй — гравированный.

Конденсатор с алюминиевым электролитом

• Эти два конденсатора используются в разных приложениях. Обычный является предпочтительным для обеспечения эффекта сглаживания в цепях питания.Другой предпочтителен в цепях BYPASS.
• Диапазон этого конденсатора составляет от 1 мкФ до 47000 мкФ.
• Максимальный диапазон напряжения до 500 вольт.

Танталовый электролитический конденсатор

• Конденсаторы, в которых в качестве изоляционного материала используется «оксид тантала». Эти конденсаторы можно определить как танталовые электролитические конденсаторы.
• Даже они подпадают под категорию поляризованных.
• Они доступны как в мокром, так и в сухом виде.
• Один терминал у него меньше, чем у других. Меньший состоит из диоксида марганца.
• При анодировании тантал образует пятиокись тантала Ta2O3, которая действует как диэлектрик.

Танталовый электролитный конденсатор

• По сравнению с алюминиевыми конденсаторами они считаются более стабильными.
• Диапазон емкости составляет от 47 нанофарад до 470 мкФ.
• Максимальный диапазон напряжения около 50 Вольт.
• Эти конденсаторы более дорогие по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Электролитический конденсатор из оксида ниобия

• Даже он сделан так же, как и другие конденсаторы, описанные выше. Анод этого конденсатора покрыт оксидом ниобия.
• Это поляризованные. Он может работать более эффективно с напряжением постоянного тока.
• При анодировании оксид ниобия образует пятиокись ниобия Nb2O5, которая является аморфной.

Ниобиевый электролитный конденсатор

Вышеупомянутые три обсуждаемых типа являются типами электролитических конденсаторов.

Преимущества и недостатки электролитического конденсатора

Преимущества этих конденсаторов перечислены ниже:

1. Эти конденсаторы используются везде, где требуется для достижения высокого значения емкости.
2. Среди всех других типов танталовые конденсаторы предпочтительны по соображениям стабильности и широко используются.
3. Используется в низкочастотных приложениях.

Недостатки этих конденсаторов следующие:

1. Этот конденсатор необходимо использовать в сочетании с неэлектролитным конденсатором.Это увеличивает размер конденсатора.
2. Поскольку эти конденсаторы имеют полярность, при подключении в цепи следует уделять внимание.
3. Электролитические конденсаторы легко повреждаются при изменении температуры.

Выше приведены некоторые преимущества и недостатки этих конденсаторов.

Приложения:

Различные применения электролитического конденсатора ‘ ‘ следующие:

• Их можно использовать в различных приложениях фильтрации для уменьшения содержания пульсаций напряжения.
• Практически, в схемах усиления звука, чтобы уменьшить «гудение» в цепи.
• При сглаживании как входных, так и выходных сигналов, которые генерируются фильтром нижних частот (LPF).