Таблица конденсаторов по емкости: Электроемкость. Емкость заряженного конденсатора (плоского, циллиндрического и коаксиального провода, сферического, двухпроводной линии). Энергия.

Конденсаторы, соответствие емкостей, ТКЕ и кодировка

Соответствие емкостей конденсаторов

мкФ нФ пФ 1м (1м0) 1000н 1000000п 1,1 (1м1) 1100н 1100000п 0,1м 100н 100000п 0,11м 110н 110000п 0,01м 10н 10000п 0,011м 11н 11000п 0,001м 1н (1н0) 1000п 0,0011м 1,1н (1н1) 1100п 0,0001м 0,1н 100п 0,00011м 0,11н 110п 0,00001м 0,01н 10п 0,000011м 0,011н 11п 0,000001м 0,001н 1п (1п0) 0,0000011м 0,0011н 1,1п (1п1)

(ТКЕ) Температурный коэффициент емкости

Величина, применяемая для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры и равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ)

Конденсаторы с ненормируемым ТКЕ

Группа ТКЕ Допуск при -60…+85 °С (%) Буквенный код Цвет* Н10 +-10 B оранжевый (+черный) Н20 +-20 Z оранжевый (+красный) Н30 +-30 D оранжевый (+зеленый) Н50 +-50 X оранжевый (+голубой) Н70 +-70 E оранжевый (+фиолетовый) Н90 +-90 F оранжевый (+белый) * Цветовая кодировка. Цветные полоски или точки. Второй цвет может быть цветом корпуса.

Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры

Обозначение ГОСТ Обозначение международное ТКЕ (ppm/°С)* Буквенный код Цвет** П100 P100 +100 A красный (+фиолетовый) П33   +33 N серый МП0 NP0 0(+30…-75) C черный М33 N030 -33 (+30…-80) H коричневый М47 N050 -47 (+30…-80) M желтый М75 N080 -75 (+30…-80) L красный М150 N150 -150 (+30…-105) P оранжевый М220 N220 -220 (+30…-120) R желтый М330 N330 -330 (+60…-180) S зеленый М470 N470 -470 (+60…-210) T голубой M750 N750 -750 (+120…-330) U фиолетовый M1500 N1500 -1500(-1300) V оранжевый (+оранжевый) M2200 N2200 -2200 K желтый (+оранжевый) * В скобках приведен реальный разброс для импортных конденсаторов в диапазоне температур -55…+85°С ** Современная цветовая кодировка. Цветные полоски или точки. Второй цвет может быть представлен цветом корпуса.

Конденсаторы с нелинейной зависимостью от температуры

Группа ТКЕ* Допуск (%) Температура** (°С) Буквенный код*** Цвет*** У5F +-7,5 -30…+85     Y5P +-10 -30…+85   серебряный Y5R   -30…+85   серый Y5S +-22 -30…+85 R коричневый Y5U +22…-56 -30…+85 S   Y5V (2F) +22…-82 -30…+85 A   X5F +-7,5 -55…+85     X5P +-10 -55…+85     X5S +-22 -55…+85     X5U +22…-56 -55…+85   синий X5V +22…-82 -55…+85     X7R (2R) +-15 -55…+85     Z5F +-7,5 -10…+85 B   Z5P +-10 -10…+85 C   Z5S +-22 -10…+85     Z5U (2E) +22…-56 -10…+85 E   Z5V +22…-82 -10…+85 F зеленый SLO (GP) +150…-1500 -55…+150   белый * Обозначение приведено в соответствии со стандартом EIA, в скобках — IEC. ** В зависимости от технологий, которыми обладает фирма, диапазон может быть другим. *** В соответствии с EIA. Некоторые фирмы пользуются другой кодировкой.

Отечественное обозначение ТКЕ Замена на: М1500, М750 X7R Н10, Н20, Н30, Н50, Н70, Н90 Y5V П33, МП0, М47 NP0

Кодировка допускаемых отклонений емкости

В соотвествии с требованиями публикаций 62 и 115-2 IEC (МЭК) для конденсаторов установлены следующие допуски и их кодировка:

Допуск, % Буквенное обозначение Цвет ±0,1пФ* В (Ж)   ±0,25пФ* С (У) оранжевый ±0,5пФ* D (Д) желтый ±1пФ* F (Р) коричневый ±2 G (Л) красный ±5 J (И) зеленый ±10 К (С) белый ±20 М (В) черный ±30 N (Ф)   -10…+30 Q (О)   -10…+50 Т (Э)   -10…+100 Y (Ю)   -20…+50 S (Б) фиолетовый -20…+80 Z (А) серый * Для конденсаторов емкостью меньше 10пФ

Кодовая маркировка электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа (SMD)

Код Емкость Напряжение Код Емкость Напряжение   (мкФ)     (мкФ)   А6 1,0 16/35 ES6 4,7 25 А7 10 4 EW5 0,68 25 АА7 10 10 GA7 10 4 АЕ7 15 10 GE7 15 4 AJ6 2,2 10 GJ7 22 4 AJ7 22 10 GN7 33 4 AN6 3,3 10 GS6 4,7 4 AN7 33 10 GS7 47 4 AS6 4,7 10 GW6 6,8 4 AW6 6,8 10 GW7 68 4 CA7 10 16 J6 2,2 6,3/7/20 CE6 1,5 16 JA7 10 6,3/7 CE7 15 16 JE7 15 6,3/7 CJ6 2,2 16 JJ7 22 6,3/7 CN6 3,3 16 JN6 3,3 6,3/7 CS6 4,7 16 JN7 33 6,3/7 CW6 6,8 16 JS6 4,7 6,3/7 DA6 1,0 20 JS7 47 6,3/7 DA7 10

Стандартные значения конденсаторов

pF	pF	pF	nF	nF	nF	µF	µF	µF	µF	µF
1. 0	10	100	1.0	10	100	1.0	10	100	1000	10000
1.1	11	110	1.1
1.2	12	120	1.2
1.3	13	130	13
1.5	15	150	1.5	15	150	1.5	15	150	1500
1.6	16	160	1.6
1.8	18	180	1.8
2.0	20	200	2.0
2.2	22	220	2.2	22	220	2.2	22	220	2200
2. 4	24	240	2.4
2.7	27	270	2.7
3.0	30	300	3.0
3.3	33	330	3.3	33	330	3.3	33	330	3300
3.6	36	360	3.6
3.9	39	390	3.9
4.3	43	430	43
4.7	47	470	4.7	47	470	4.7	47	470	4700
5.1	51	510	5.1
5.6	56	560	5. 6
6.2	62	620	6.2
6.8	68	680	6.8	68	680	6.8	68	680	6800
7.5	75	750	7.5
8.2	82	820	8.2
9.1	91	910	9.1

 

---

Рабочее Напряжения Конденсаторов (DC)

Класс ОВОС 2 Маркировочный код

(EIA Class 2 Marking code)

Минимум температура			Максимум температура			ЕмкостьЗаменить разрешается
X	-55 ∞C		4	+65 ∞C		A	±1. 0%
Y	-30 ∞C		5	+85 ∞C		B	±1.5%
Z	-10 ∞C		6	+105 ∞C		C	±2.2%
			7	+125 ∞C		D	±3.3%
			8	+150 ∞C		E	±4.7%
			9	+200 ∞C		F	±7.5%
						P	±10%
						R	±15%
						S	±22%
						T	+22%/-33%
						U	+22%/-56%
						V	+22%/-82%

 <<< Справочник 

Предыдущая запись

Таблица резисторов стандартных значений

Следующая запись

Маркировка конденсаторов (Коды)

Вам также могут понравиться

Виды и параметры конденсаторов — Онлайн-журнал «Толковый электрик»

Конденсатор – устройство, способное накапливать электрический заряд. В зависимости от назначения и конструкции конденсаторы делятся на ряд видов.В статье рассмотрим основные электрические параметры конденсаторов.

Ассортимент конденсаторов

Электрические параметры конденсаторов

Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице

Фарада – физическая величина, названная в честь английского физика Майкла Фарадея. Она слишком велика для использования в электротехнике. На практике емкость измеряют в микрофарадах (1мкФ = 10^-6 Ф), нанофарадах (1нФ = 10^-9 Ф) или пикофарадах (1пФ=10^-12Ф)

При нанесении величины емкости на корпус конденсатора для обозначения «нФ» дополнительно используют символы «nF», «пФ» — «рФ», а микрофараду обозначают сокращением «мкФ» или «μФ».

Примеры обозначения емкости конденсаторов

Емкость конденсаторов не может принимать произвольные значения. Они унифицированы и выбираются из стандартных рядов емкостей.

Допустимое отклонение емкости указывает, с какой точностью изготовлен конденсатор. Она указывает, в каком допустимом диапазоне может находиться величина емкости в процентах от номинала. Для измерительных устройств этот параметр выбирается как можно меньшим.

Номинальное напряжение – это напряжение, которое выдерживают обкладки конденсатора длительное время. При превышении этого параметра конденсатор выйдет из строя. Для переменного тока руководствуются не действующим, а амплитудным значением напряжения. Например, при выборе конденсатора для пуска электродвигателя на номинальное напряжение 380 В нужно использовать конденсатор на рабочее напряжение U>380∙√2=537, то есть, на 600 В.

Конденсатор емкостью 33 мкФ на напряжение 100 В.

Температурная стабильность характеризует диапазон, в котором изменяется емкость при изменении температуры окружающей среды. Для устройств, сохраняющих работоспособность в широком диапазоне температур, значение этого параметра выбирается более низким.

Конструктивные исполнения конденсаторов

Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются конденсаторами постоянной емкости.

Но в некоторых цепях для обеспечения возможности регулировки работы схемы и установки точных параметров ее работы применяются подстроечные конденсаторы. Емкость их изменяется при помощи отвертки.

Подстроечные конденсаторы

В отличие от них конденсаторы переменной емкости применяются для выполнения пользовательских регулировок, например, для настройки радиоприемника на нужную волну.

Конденсатор переменной емкости

Существуют конденсаторы специального назначения. Например, конденсаторы для защиты от радиопомех и сглаживающих фильтров, располагающихся парами в одном корпусе.

Два конденсатора в одном корпусе

Отдельно выделяются конденсаторы для поверхностного монтажа или SMD-конденсаторы. Они технологичны для монтажа на автоматических конвейерных линиях, а размеры позволяют минимизировать габаритные размеры устройств.

SMD-конденсаторы

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

Воздух в качестве диэлектрика использовался только для конденсаторов переменной емкости старого образца. Чем меньше материал между обкладками конденсатора проводит электрический ток, тем меньших размеров может быть изготовлен этот элемент на то же рабочее напряжение. При использовании определенных материалов можно получить конденсаторы с необходимыми свойствами.

В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:

Из всего этого перечня самыми распространенными в электротехнике являются бумажные и металлобумажные конденсаторы, использующиеся для схем запуска однофазных двигателей и для компенсации реактивной мощности. Всем известны электролитические конденсаторы, используемые в выпрямителях для сглаживающих фильтров. Их главная особенность – невозможность работы на переменном токе.

Электролитические конденсаторы

При ошибках в полярности подключения электролитических конденсаторов они выходят из строя, иногда – со взрывом. То же произойдет при превышении номинального напряжения электролитического и металлобумажного конденсатора, так как они выпускаются в герметичных корпусах.

Металлобумажный оксидный конденсатор в герметичном корпусе

Условные обозначения конденсаторов

Оцените качество статьи:

Расчет параметров конденсатора онлайн

Не знаю как Вам, а мне никогда не нравилось работать и вычислять ёмкости конденсаторов. Больше всего раздражало  наличие в исходных  данных, ёмкостей в разных номиналах, в пикофарадах, в нанофарадах, микрофарадах.  Их приходилось переводить в Фарады,  что влекло за собой глупейшие ошибки в расчетах.

Конденсатор — в принципе это любая конструкция, которая может сохранять накопленный электрический потенциал.  Если же эта конструкция, не только хранит электроэнергию, но и генерирует её, то это уже источник электропитания и никак  не конденсатор.

Конструкция конденсаторов может быть любой, но чаще всего в практике используется плоский конденсатор, состоящий из двух проводящих пластин, между которыми находится какой либо диэлектрик.  Это связано с тем, что расчет ёмкости такого конденсатора ведется по известной формуле и простотой его создания. Свернув такой плоский конденсатор в рулон, мы получаем, что при фактическом скромном размере  «рулона», там находится плоский конденсатор, длиной в десятки сантиметров и обладающий повышенной ёмкостью.

Емкости конденсаторов некоторых форм известны, и мы дальше их рассмотрим.

Но хотелось бы заметить, что на наш взгляд, потенциал  развития  конденсаторов до  конца не завершен. Ведь форма конструкции какого либо конденсатора может быть любая, материалы из которого сделаны обкладки или диэлектрический слой  тоже могут быть любыми в пределах таблицы Менделеева. Единственная сложность, это невозможность теоретически просчитать потенциальную ёмкость, новосозданного (другой конструкции) конденсатора. Это усложняет нахождение самой лучшей конструкции конденсатора.

Есть хорошая книга по рассмотрению электрической ёмкости различных фигур. Для любопытных рекомендую поискать на просторах Интернета: Расчет электрической ёмкости в авторстве Ю.Я.Иоселль 1981 года

Данный бот рассчитывает параметры типовых форм конденсаторов. Отличие от других калькуляторов, присутствующих в интернете, это возможность задавать параметры, которые Вам известны, для того что бы рассчитать остальные.

И последнее нововведение, которое вы можете использовать. Вам не обязательно придется переводить заданные данные в  метры, фарады и т.д. Достаточно обозначить размерность данных. 

Например, если ёмкость известна и равно 100 пикофарад, то боту можно так и написать c=100пикофарад или с=100пФ, бот сам  переведет в Фарады.

Результат, тоже будет выдан оптимально визуальному восприятию пользователя. 

Это стало возможно с созданием бота Система единиц измерения онлайн

Плоский конденсатор. Параметры

Самая простая и самая распространенная конструкция конденсатора это два плоских проводника разделенных тонким слоем диэлектрика ( то есть материала не проводящего электрический ток).

Ёмкость такого сооружения определяется следующей формулой.

где ε0 = 8,85.10-12 Ф/м — абсолютная диэлектрическая проницаемость

Если же конденсатор состоит не из пары пластин, а каого то n-ого количества плоских пластин то ёмкость такого «слоёного» конденсатора составит

Еще интереснее выглядит формуа такого «слоёного» конденсатора,  если в слоях находятся разные диэлектрики , разной толщины d

S- площадь одной из обкладок конденсатора ( предполагаем что другая обкладка имеет такую же площадь)

d- расстояние между обкладками

С- ёмкость конденсатора

Рассмотрим примеры

Задача: Ёмкость плоского конденсатора 350 нанофарад, расстояние между обкладками 1 миллиметр, и заполнено воздухом. Определить какова площадь обкладок?

Сообщаем боту что нам известно: C=350нФ, d=1мм. Так как у воздуха диэлектрическая проницаемость 1.00059 то e=1.00059. Поле площадь очистим, так именно его мы будем определять

Получаем  вот такой ответ

Ответ, площадь обкладок конденсатора при таких значениях должна составлять почти 40 квадратных метров.

Цилиндрический  КОНДЕНСАТОР

Цилиндрический конденсатор представляет в простейшем случае две трубки разного диаметра вложенных друг в друга. разделенных диэлетриком

Иногда может получится так, что ёмкость цилиндрического конденсатора станет отрицательной величиной. Ничего страшного, это лишь говорит о том что Вы перепутали радиусы внешней и внутренней оболочки местами.

• Расчет понижающего конденсатора >>

Таблица

»Электроника

Таблица преобразования значений конденсаторов или диаграмма, показывающая взаимосвязь между номиналами конденсаторов с использованием единиц пико, нано и микрофарад.

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

Значения конденсаторов варьируются в очень широком диапазоне. В нижней части шкалы конденсаторы типа серебряной слюды и некоторых керамических типов могут иметь емкость всего несколько пикофарад. На другом конце шкалы электролитические конденсаторы могут иметь значение во много сотен или тысяч микрофарад. В середине шкалы такие типы конденсаторов, как керамические, полиэфирные и ряд других типов, могут иметь значения, измеренные в нанофарадах.

Префиксы значений конденсаторов

Ввиду огромного диапазона, в котором значения конденсаторов могут изменяться, можно использовать ряд различных префиксов.Это предотвращает путаницу с большим количеством нулей, прикрепленных к номиналам различных конденсаторов.

Основные префиксы, используемые для номиналов конденсаторов, приведены в таблице ниже.

и nbsp

Префиксы SI для частей, кратных десяти
, которые используются с номиналами конденсаторов.

Префикс	Значение	10 -X
Микро	0. 000001	10 -6
нано	0,000000001	10 -9
Пико	0,000001	10 -12

Эти префиксы представляют собой стандартные префиксы и множители SI, которые используются в промышленности. Они позволяют указывать значащие цифры емкости конденсатора вместе с множителем. Таким образом, его легче понять и запомнить.

Таблица преобразования конденсаторов

Имеется определенное перекрытие. Есть много случаев, когда два компонента одного и того же значения могут быть указаны по-разному: один может быть указан в пикофарадах, а другой — в нано-фарадах. Например, 100 нФ — это то же самое, что 0,1 мкФ. Приведенная ниже таблица быстро помогает показать, какие значения совпадают и сколько нано-фарад составляет микрофарад и т. Д. Его можно использовать в качестве краткого справочника по конденсаторам или любому другому электронному компоненту при просмотре различных элементов от разных производителей.

и nbsp

Таблица преобразования конденсаторов для пикофарад, нанофарад и микрофарад

Используя таблицу преобразования конденсаторов, можно быстро проверить соотношение между двумя конденсаторами с разными маркировками. Таким образом можно увидеть, совпадают ли значения конденсаторов у них или нет.

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

Вернуться в меню «Компоненты». . .

Разница между батареей и конденсатором

Основные различия между батареями и конденсаторами

Батарея и конденсатор похожи, поскольку они накапливают и выделяют электрическую энергию и имеют номинал в Ач.Но между ними есть некоторые ключевые различия, которые обсуждаются в следующем посте. Основное различие между батареей и конденсатором заключается в том, что батарея хранит заряд в форме химической энергии и преобразуется в электрическую энергию, тогда как конденсатор сохраняет заряд в форме электростатического поля .

Батарея

Батарея — это устройство, используемое в качестве источника энергии. Он состоит из трех основных частей, известных как катод (положительный вывод), анод (отрицательный вывод) и сепаратор, известный как электролит.Батареи хранят энергию в виде химикатов и при необходимости преобразуют ее обратно в электрическую энергию. Химическая реакция, называемая окислением-восстановлением, происходит между катодом и анодом через сепаратор (электролит) во время зарядки и разрядки батареи.

Конденсатор

Конденсатор — это устройство с двумя выводами, имеющее две или более параллельных пластин, разделенных диэлектрической средой, известной как изолятор. Когда напряжение прикладывается к пластинам конденсатора, ток должен течь через него, пока напряжение на отрицательной и положительной пластинах (анод и катод) не станет равным приложенному напряжению (источнику).Изолирующая среда между двумя проводящими пластинами конденсатора препятствует прохождению тока. Это изменение создает эффект, который накапливается в конденсаторе в виде электростатического поля.

Суперконденсатор

Суперконденсатор также известен как Super Cap или Ultra-Capacitor. Это тип полярного конденсатора с высокой емкостью, но с низким номинальным напряжением. Емкость суперконденсатора находится в диапазоне от 100 Ф до 12000 Ф при низком номинальном напряжении примерно 2.5 v от до 2.7 v .

Суперконденсатор должен быть между конденсатором и батареей. Эти типы конденсаторов заряжаются намного быстрее, чем батарея, и заряжают больше, чем электролитический конденсатор на единицу объема. Вот почему суперконденсатор считается между батареей и электролитическим конденсатором.

Основные различия между батареей и конденсатором

В следующей таблице показаны основные различия и сравнение между конденсаторами и батареями.

Электроника

Используется в качестве резервного источника питания для восстановления.

Характеристики	Батарея	Конденсатор
Символ
Определение	преобразованная батарея потенциальной энергии в виде 9019 химической энергии к электроэнергии.	Конденсатор сохраняет потенциальную энергию в форме эклектического поля (электростатическое поле) и выделяет в цепь в виде электрической энергии.
Конструкция	Батарея состоит из трех частей, известных как катод (положительный (+ ve), анод (отрицательный (-ve)) и сепаратор (известный как электролит).	Конденсатор — это простое устройство с двумя выводами. между ними находится диэлектрический материал (изолятор)
Функция	Батареи обеспечивают энергией подключенные цепи, т. е. батарея генерирует электроны и заряжает	Конденсаторы забирают, накапливают и выделяют энергию. То есть конденсатор хранит только заряженные электроны.
Принцип работы	Аккумулятор работает на основе химической реакции, называемой окислительно-восстановительной реакцией.	Когда на клеммы конденсатора подается напряжение, он начинает накапливать в нем энергию.
Работа	Аккумулятор генерирует электроны.	Конденсатор накопителя электронов.
Типы	Типы батарей: щелочные, литиевые, серебряно-оксидные, цинково-воздушные, цинк-углеродные, свинцово-кислотные, литий-ионные (литий-ионные), никель-металлогидридные (Ni-MH), никель-кадмиевые (Ni -Cd) и т. Д.	Электролитический, электростатический, электростатический, электрохимический, суперконденсатор, гибридный суперконденсатор, керамические конденсаторы, пленочные конденсаторы, тантал, интегрированный конденсатор.
Тип устройства	Батарея является активным компонентом.	Конденсатор — пассивный компонент.
Использование переменного и постоянного тока	Батарея используется для обеспечения постоянного тока.	Конденсатор блокирует питание постоянного тока и пропускает питание переменного тока.
Характеристики напряжения	Батарея обеспечивает почти постоянное напряжение во время разряда.	A Напряжение разряда конденсатора быстро снизилось. т.е. скорость разряда очень быстрая.
Разница потенциалов (P.d)	Постоянная	Увеличивается экспоненциально
Зарядка и разрядка	Время зарядки и разрядки аккумулятора велико, т. Е. От 10 до 60+ минут.	Время зарядки и разрядки конденсатора очень короткое, т.е. 1-10 секунд.
Температура зарядки	0-45 ° C (32 -113 ° F)	-40-65 ° C (-40-149 ° F)
Жизненный цикл	500+ Часы	1M — 3M часов.
Срок службы	5-10 лет	10-15 лет
Напряжение на элемент	3,6–3,7 В	2,3 — 2,75 В.
Удельная мощность	Батарея Удельная мощность составляет около 1–3 кОм (Вт / кг).	Конденсатор Удельная мощность составляет около 1 МОм (Вт / кг).
Полярность	Полярность аккумулятора изменена во время зарядки и разрядки.	Полярность конденсатора во время зарядки и разрядки должна быть одинаковой.
Размер	При той же зарядной емкости размер батареи меньше, чем у конденсатора.	Размер конденсатора больше по сравнению с батареей такой же емкости.
Стоимость	Стоимость батареи выше.	Стоимость конденсатора меньше.
Преимущества	Возможность хранения Плотность мощности Лучше ток утечки, чем у конденсатора Постоянное напряжение	Длительный жизненный цикл Хорошее время зарядки 9038 Высокая температура 9038 Производительность
Недостатки		Низкая удельная энергия Высокий саморазряд Высокая стоимость ватта по сравнению с аккумулятором Линейное напряжение разряда во время работы
Энергетические приложения

Похожие сообщения:

Использование конденсатора для продления срока службы батареи

Моя жена считает меня сумасшедшим.

За последний год она наблюдала, как я разряжаю груды монетных ячеек, собирая миллионы точек данных об их поведении. «Дорогая, а почему ты тратишь столько денег на аккумуляторы, которые собираешься разрядить?» Это довольно странно, но результаты интересны и развеивают многие представления о том, чего можно ожидать от долгоживущих, сверхмалопотребляющих продуктов на базе микроконтроллеров.

На прошлой неделе я написал о поведении монетоприемников CR2032 в приложениях, которые должны работать около десяти лет. Мои эксперименты позволили количественно определить возрастающее внутреннее сопротивление батарей по мере их использования. В конечном итоге, в зависимости от текущих потребностей системы, ячейка будет казаться мертвой задолго до того, как это произойдет на самом деле. То есть останется много емкости, но она не будет использоваться системой.

Несколько внимательных читателей задались вопросом, может ли добавление конденсатора на клеммах элемента обеспечить кратковременное повышение напряжения, которое могло бы выдержать импульсную нагрузку.Нетрудно математически показать, что ответ положительный.

Но математика не имеет значения. В инженерном деле мы всегда сталкиваемся с противоречивыми потребностями, и то, что кажется простым решением, иногда оказывается непростым.

Полезно думать о батарее как об источнике с нулевым импедансом с раздражающим внутренним резистором между ним и клеммой. Значение этого резистора увеличивается по мере разряда батареи. Если бы оно было 50 Ом, а системе требовалось 10 мА, напряжение на клеммах упало на полвольта, часто достаточно, чтобы вызвать сбой MCU.Добавьте большой конденсатор, как показано на следующей схеме, и короткая импульсная нагрузка может потреблять заряд, хранящийся в конденсаторе.

Один читатель процитировал технический документ TI ( монетных ячеек и пиковый ток ), где авторы пришли к выводу, что это жизнеспособное решение. Они показывают случай, когда конденсатор должен выдерживать нагрузку 30 мА в течение 1 мс. Конденсатор на 87 мкФ подойдет, хотя они рекомендуют 100 мкФ, поскольку никто не делает устройства на 87 мкФ.

Есть несколько проблем с этим выводом.

Во-первых, течет конденсатор. Он всегда проходит через клеммы аккумулятора, поэтому высасывает сок, разряжая аккумулятор, даже во время длительных интервалов сна. Насколько велика утечка? Это зависит от ряда факторов, в том числе от материала диэлектрика. Давайте рассмотрим тантал, который предлагает большую емкость по сравнению с ценой. В следующей таблице приведены числа для элемента на 100 мкФ. (Для тантала утечку обычно определяют в CV, где V — номинальное, а не применяемое значение.)

Последний столбец наиболее показателен.Я начал эту серию, показывая, что поставщики микроконтроллеров, которые заявляют о десятилетиях потенциальной работы с CR2032, совершенно нестандартны, и продемонстрировал, что самый долгий срок службы, на который можно надеяться, — это десятилетие (хотя немногие когда-либо достигают этого). CR2032 предлагает емкость около 220 мАч, что означает, что среднее потребление тока за 10 лет не может превышать 2,5 мкА. Только утечка конденсатора высосет батарею за доли десятилетия.

Кто бы мог подумать, что крышка может протекать больше, чем Эдвард Сноуден?

Как насчет лучшей части? Лучшими конденсаторами с малой утечкой и необходимыми значениями C являются MLCC.Утечки MLCC указаны в ом-фарадах:

Понятно, что диэлектрики Y5V использовать нельзя. Выберите более дорогое устройство X7R. И нужно быть осторожным, какой X7R выбран из-за такой же утечки, как и Y5V, хотя и демонстрирует лучшую температурную стабильность, что всегда было основной причиной использования X7R.

X7R действительно очень устойчивы к температуре, но не в зависимости от утечки! Вот типичный график нормализованной утечки в зависимости от температуры:

Система, которая должна работать в широком диапазоне температур, может протекать на два порядка больше, чем показано в предыдущей таблице; Этот сладкий AVX получил 0. 3 мкА внезапно выглядит как резистор умеренно низкого номинала. Но даже при температуре выше комнатной, скажем, от 20 до 30 градусов, рекомендуется использовать в два раза больше паразитного стока, чем указано. В случае AVX четверть батареи теряется из-за конденсатора.

Становится хуже.

Устройства

MLCC снижают номинальные характеристики. По мере увеличения приложенного напряжения эффективная емкость уменьшается. У Murata есть инструмент, который помогает смоделировать это, и вот результат для частей 22 мкФ:

Если место дорого, вы облажались.Подайте 3 вольта на симпатичное небольшое устройство 3216 на 6 В, и будет доступна только половина емкости. В документе TI указана часть 100 мкФ, но в этом пакете вы должны будете использовать 200 мкФ. В качестве альтернативы можно использовать устройство с более высоким напряжением (больше и дороже) или использовать более крупный корпус, как показано на графике.

Конденсаторы

имеют допуски, и хотя X7R обычно составляют хорошие +/- 20%, это все равно нужно вычислить в:

Используйте конденсатор еще большего размера, чтобы иметь дело с допуском.

На следующем графике показан требуемый конденсатор при 20 ° C для импульсов 10, 20 и 30 мс с различными нагрузками, без учета всех сложных эффектов, отмеченных выше.Вам также придется учесть все эти параметры, которые, как мы видели, могут более чем вдвое превышать требуемый мкФ. Номера утечек основаны на этом компоненте AVX. Хотя в документе TI используется конденсатор для повышения мощности на 1 мс, для Bluetooth и других протоколов более вероятны десятки мс.

Итак, мы посчитали и выяснили, какой емкости покупать. Давайте проигнорируем все неприятности и предположим, что компонент на 100 мкФ отвечает всем требованиям, и что мы используем компонент AVX с малой утечкой.Они стоят 14,50 долларов за штуку! Ни у Digi-Key, ни у Mouser их нет на складе, и срок поставки составляет 25 недель. У Digi-Key есть версия на 50 В, доступная сегодня, но она обойдется вам в 36,54 доллара.

Полный Raspberry Pi с процессором ARM 700 МГц и половиной гигабайта оперативной памяти стоит меньше, чем этот конденсатор.

Может быть, это государственный проект, где затраты не имеют значения. Используя приведенный выше график, мы выбираем часть 400 мкФ для нагрузки 10 мА 20 мс (помните, что это происходит до того, как должны быть выполнены все снижения характеристик).Утечка съест примерно половину емкости аккумулятора. И конденсатора не существует; самая большая такая деталь на рынке — 220 мкФ. Вы не можете купить кучу более мелких деталей и расположить их параллельно, так как утечка будет увеличиваться.

А как насчет суперконденсатора? Это удивительные устройства с емкостью в фарад. Увы, суперкапс с наименьшей утечкой, который я могу найти, получен от Cap-xx, и они указывают 2 мкА при 23 ° C и удвоение при 70 ° C. Это непрактично, поскольку даже при комнатной температуре он съест почти все 2 штуки.Текущий бюджет 5 мкА.

Чтобы добавить еще одну морщину, не забывайте, что каждый производитель MCU требует одного или нескольких развязывающих конденсаторов, даже при работе от батареи. Обычно они хотят примерно 10 мкФ. Обязательно используйте деталь с малой утечкой и учитывайте это при расчетах емкости аккумулятора.

Подводя итог, в описанном мной случае использования (десять лет жизни системы от плоского элемента), как правило, нецелесообразно получать импульсное повышение Vdd от конденсатора через батарею. Однако есть и другие способы продлить срок службы батареи, о которых я расскажу в ближайшие недели.

Продолжить чтение

.

&&&& f1H8 &&&

& Q69 & HF2 && Y && Кл & EQ9 && _ &&& д && & рК & N- ​​& Miy & HH && jt5m8WDL && дк && FC7j3YDRC & rMOoa & м & Fg & еХ &&& б && H3B & o.o & U & & D & MFD & щ && N & K &&& JN &&& QVT & XTSY & д &: &&&& Jj.Npk3OKR & КДС &&&&& м & V1q & OUk4 & N & L5Ih && q¯qg & р && L & LCUbeD_U40a & ер & г &&: ИВ && C & Г.Д. & Ю.Ф. — && L && ПФ &&& K8 & OQ && B & U58 & р & m2U463hE & P3BpbCUE & Х && U5. Wk9 &&&&&& hYEO78hWPmN & J & NM89V & mgUq4: ffEMd & && дг & д & Crv && a4hI &&& h3TtMoL & KLL && J & E & PL &&&& НСЖ & Z &&& Я &&& о && Sid7C &&&& F & WkVd & U &&& TWI && NYP & QMsU4hNc & rpQE & Dh &

& _ && Ldd6hdT0Cqt && K & YI2 & F1G & eTGaPaB40GYRO6QQS &&&&& KW1-V & PI & S &&&& XEQ && cMWPXt && К &&&&& п && FEAgk0ulX && К & дг & O & RS &&& X: K & C && dX2P & кГс-интервала QT && YipG && DTIC & т: & f1GBa.L & E & HW4o & _c-9h- & C & D & B & N &&& ZksDU & dMir && S && ojRpCMLo & B & г & Ин & с2 && ч & DieZflkUISr & PTZqCRhS: &&& VeEF7I & ВЗ && е & n4P & например, & ACZ & KRC &: & Q-АК: 0 & л &&& t1 & j6V0 & B && AP5Iq_GRVq & mul1: & NS && Abl & AUE && т && HPVG: Wr & NE & nnmuHrg4gV && CTFA & Q & JPe4 & _1oCS &&& UB & QA && S45jl & W.&&& ЭО

& EHabdo_u &&&& СОК & дл & & гк & ZZJ & & D && HKZ &&& JLJ & _ & O & l3 & &&& fl4i5 && Az & г: &&& QYbXuZZ-O & GP &&& дп & G8t &&

9zfan>

Блок питания 101: Конденсаторы

Конденсаторы

Конденсаторы можно использовать для сглаживания напряжения, процесса, также известного как пульсация фильтра. Их также можно использовать в качестве резервуаров для хранения электроэнергии и блокировки постоянного тока. Конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных изолятором — диэлектриком. Одной из наиболее примечательных особенностей конденсаторов является то, что они сопротивляются изменениям напряжения, а это означает, что если внезапно напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется, конденсатор не может реагировать немедленно, и напряжение на конденсаторе изменяется медленнее по сравнению с приложенным напряжением.

Пульсации, которые мы обнаруживаем в шинах постоянного тока блока питания, которые подавляются фильтрующими конденсаторами вторичной стороны.

Что такое «основная» сторона и «дополнительная» сторона?

В блоке питания конденсаторы используются как на «первичной», так и на «вторичной» стороне. Первичная сторона — это часть блока питания перед силовым трансформатором, куда входит переменный ток. Вторичная сторона находится после силового трансформатора, и это часть, которая фактически генерирует выходы постоянного тока. Подробнее об этом в разделе SMPS.

Конденсаторы позволяют постоянному току проходить в течение очень короткого периода времени, прежде чем они его заблокируют. Напротив, переменный ток свободно проходит через них, но с измененной, выпрямленной формой.Мы рассчитываем заряд, который может хранить конденсатор, называемый емкостью, в фарадах. Однако фарад (Ф) — это очень большая единица измерения, поэтому вместо нее обычно используются микрофарады (мкФ или мкФ) или пикофарады (пФ). Помимо емкости, двумя наиболее важными характеристиками конденсатора являются его рабочее напряжение и номинальная температура (а для конденсаторов с полярностью — маркировка отрицательного вывода).

В блоках питания лучшими электролитическими конденсаторами считаются конденсаторы, рассчитанные на 105 градусов Цельсия, поскольку они имеют увеличенный срок службы по сравнению с конденсаторами, рассчитанными на 85 ° C.Конечно, производитель конденсаторов играет ключевую роль, причем конденсаторы японского производства всегда являются предпочтительным выбором.

Существуют различные типы конденсаторов в зависимости от их конструкции и используемых материалов. Некоторые из наиболее распространенных типов — диэлектрические, пленочные, керамические, электролитические, стеклянные, танталовые и полимерные. В блоках питания мы в основном видим электролитические и полимерные конденсаторы, а в ступени фильтрации переходных процессов / APFC (коэффициент коррекции активной мощности) — конденсаторы Y (керамические) и X (металлизированные полиэфирные).Во всех случаях конденсаторы Y размещаются между линией и землей (или шасси) и всегда идут парами, а конденсаторы X размещаются поперек линии (подключены между линией и нейтралью). А поскольку конденсаторы X имеют тенденцию сохранять свой заряд в течение довольно длительного времени, часто используется резистор утечки, чтобы быстро разрядить их после снятия напряжения переменного тока. Короткое замыкание в Y-образных крышках может привести к поражению пользователя электрическим током, а в случае короткого замыкания X-образного колпачка возникает опасность возгорания.

Изображение 1 из 4

Изображение 2 из 4

Изображение 3 из 4

Изображение 4 из 4

Если мы размещаем два или более конденсатора параллельно, их емкости складываются (уравнение 1 ниже).Напротив, если мы соединим их последовательно, их общая емкость уменьшится (уравнение 2).

Идеальный конденсатор должен иметь нулевое сопротивление, которое определяется как противодействие объекта потоку электронов. Однако, поскольку это не идеальный мир, все конденсаторы имеют некоторое сопротивление, и чем оно ниже, тем выше качество конденсатора. Сопротивление крышки называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), и оно может сильно повлиять на производительность.

Когда мы пытаемся выяснить причину неисправности блока питания, мы должны не только измерять емкость его конденсаторов; мы также должны проверить показания СОЭ с помощью соответствующего прибора.Во многих случаях емкость может соответствовать техническим характеристикам, но значение ESR слишком низкое, что приводит к плохой работе. Кроме того, повышенное ESR сильно влияет на рабочую температуру крышки, что приводит к ее быстрой деградации и гораздо более короткому сроку службы. Даже повышение рабочей температуры электролитической крышки на 10 ° C сокращает ее расчетный срок службы, что показывает важность поддержания температуры электролитической крышки на минимально возможном уровне.

Изображение 1 из 4

Изображение 2 из 4

Изображение 3 из 4

Изображение 4 из 4

Короче говоря, наиболее важными характеристиками конденсатора являются следующие:

• Рабочее напряжение (при превышении в течение длительного периоды, колпачок, скорее всего, выйдет из строя, сделав громкий хлопок).
• Рабочая температура.
• Емкость.
• Допуск (выраженный в процентах, показывает, насколько близка емкость конденсатора к номинальному уровню).
• Полярность (для электролитических крышек).
• ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).
• Пульсации тока.