Алюминиевые электролитические конденсаторы. Типы конденсаторов электролитических

Маркировка и типы конденсаторов. Электролитические конденсаторы

В практической деятельности каждый электрик сталкивается с работой адаптеров, блоков питания, преобразователей напряжения. Во всех этих приборах широко используются электрические конденсаторы, которые на сленге часто называют «электролитами».

Их основное преимущество состоит в относительно большой величине емкости при сравнительно малых габаритах. К тому же их производство давно налажено, а стоимость относительно невелика.

Принципы устройства

Любой конденсатор состоит из двух обкладок, пространство между которыми заполнено диэлектриком.

Формула, показанная на картинке, напоминает, что емкость С зависит от площади каждой обкладки S, расстояния между пластинами d и диэлектрической проницаемости среды внутри их ε. Величина ε0 — это электрическая постоянная, определяющая напряженность электрического поля внутри вакуума.

Электролитический конденсатор отличается от всех остальных тем, что использует слой электролита, заполняющий пространство между двумя обкладками, чаще всего выполненными фольгированными пластинами. Причем одна из них покрыта небольшим диэлектрическим слоем оксидной пленки.

Ленты из фольги складывают вместе, разделяя очень тонкой бумажной прокладкой, пропитанной электролитом. Ее величина около 1мкм позволяет значительно повысить емкость конденсатора. В приведенной выше формуле определения С толщина слоя диэлектрика d стоит в знаменателе.

Верхний слой фольги покрывают разделительной бумагой, а всю конструкцию сворачивают в рулон для помещения в цилиндрический корпус.

На концах фольги методами холодной сварки приваривают металлические пластины, обеспечивающие контакты для подключения к электрической схеме в качестве катода и анода. Причем положительный вывод образуется на пластине с оксидным слоем.

Роль катода выполняет электролит, который контактирует со всей поверхностью второй обкладки.

Поскольку емкость конденсатора зависит от площади пластин, то в технологию производства включен один из способов ее увеличения — это рифление поверхности со стороны электролита методами химического травления. Оно может выполняться за счет химической эрозии либо электрохимической коррозии.

Жидкие электролиты способны надежно затекать в созданные микроскопические углубления анода.

Оксидный слой на фольге создается во время электрического окисления. Этот процесс происходит при прохождении тока сквозь электролит. На картинке ниже показана вольт-амперная характеристика, демонстрирующая изменение токов внутри устройства при повышении напряжения.

Конденсатор нормально работает при номинальном напряжении и температуре. Если возникает перенапряжение, то возобновляется формирование слоя оксидов и начинает выделяться большое количество тепла, что ведет к газообразованию и повышению давления внутри герметичного корпуса.

Поэтому электролитические конденсаторы способны взрываться, что часто происходило со старыми конструкциями времен СССР, которые выполнялись единым корпусом без создания защиты от взрыва. Это свойство часто приводило к повреждению других, соседних элементов аппаратуры.

У современных моделей создается предохранительная мембрана, которая разрушается в начале газообразования и этим предотвращает взрыв. Ее изготавливают в виде насечек букв «Т», «Y» или знака «+».

Виды электролитических конденсаторов

По своей конструкции «электролиты» относятся к полярным устройствам, то есть, они должны работать при прохождении тока только в одну сторону. Поэтому их используют в цепях постоянного или пульсирующего напряжения с учетом направления прохождения электрических зарядов.

Для работы в цепях синусоидального тока созданы «неполярные электролиты». За счет дополнительных элементов в конструкции они при равной емкости обладают повышенными габаритами и, соответственно, стоимостью.

Электролитом между обкладками могут использоваться концентрированные растворы различных щелочей или кислот. По способу их наполнения конденсаторы подразделяют на:

В качестве материала анода может быть выбрана фольга из алюминия, тантала, ниобия или спеченный порошок. У оксидно-полупроводниковых конденсаторов като

electricligt.ru

Разновидности конденсаторов по типу диэлектрика

Электролитические конденсаторы

В радиоэлектронике используются огромное количество всевозможных конденсаторов. Все конденсаторы различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск.Но это лишь основные параметры конденсаторов. Ещё одним немаловажным параметрам может служить то, из какого диэлектрика состоит конденсатор. Рассмотрим более подробно, какие бывают конденсаторы по типу диэлектрика.

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

Радиальный электролитический конденсатор

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

аксиальные электролитические конденсаторы серии К50-29 и импортный фирмы PHILIPS

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

Электролитические конденсаторы обладают довольно значительной ёмкостью. В основном, значения номинальной ёмкости электролитических конденсаторов простираются от 0,47 микрофарады (0,47 мкФ) до 10.000 микрофарад (10000 мкФ) и более.

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

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

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

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

В последнее время всё большее распространение получают компактные электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Габариты таких конденсаторов значительно меньше, чем классических выводных электролитических конденсаторов.

Конденсаторы электролитические алюминиевые для SMD монтажа на плате CD - привода

Также существуют миниатюрные танталовые конденсаторы. Они имеют довольно малые размеры и предназначены для SMD монтажа. Обнаружить такие конденсаторы легко на печатных платахминиатюрных МР-3 плееров, мобильных телефонов, материнских платах ноутбуков и компьютеров.

Танталовые электролитические конденсаторы на печатной плате MP-3 плеера

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

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

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

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

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

Кроме танталовых конденсаторов в SMD корпусах есть и выводные конденсаторы с танталовым диэлектриком. Форма таких конденсаторов напоминает каплю. Отрицательный вывод маркируется полосой на корпусе конденсатора. Такие конденсаторы также обладают всеми преимуществами, что и танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа, а именно низким током утечки, высокой температурной и частотной стабильностью, более высоким сроком эксплуатации по сравнению с обычными электролитическими конденсаторами. Активно применяются в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике.

Выводной танталовый конденсатор ёмкостью 10 микрофарад и рабочее напряжение 16 вольт

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

moiblogna.blogspot.com

Типы конденсаторов. Алюминиевые электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы характеризуются, прежде всего, строго определенной полярностью их включения. При обратной полярности их включения в схеме они образуют короткозамкнутую цепь, что приводит к повреждению задающей схемы, причем все это сопровождается выделением тепла, появлением дыма и ядовитых испарений в самом конденсаторе. Алюминиевые электролитические конденсаторы могут при этом даже взорваться и обильно оросить близлежащие компоненты схемы жидким электролитом и алюминиевой фольгой, что может привести к дополнительным повреждениям аппаратуры.

Некоторые разработчики испытывают стойкое предубеждение против использования электролитических конденсаторов, однако, со всеми присущими им недостатками электролитические конденсаторы являются очень полезными компонентами, и на процесс проектирования схемы будет накладываться очень сильные ограничения, если полностью отказаться от их использования. Большая же часть неприятностей, приписываемым электролитическим конденсатором, происходит из-за их неправильного применения в схемах.

Электролитические конденсаторы характеризуются очень высокой удельной емкостью относительно своего объема, достигающей практически предельного значения за счет исключения почти всех недостатков, присущих обычному плоскому конденсатору. Зазор между обкладками конденсатора сведен к минимуму, поверхность пластин достигает максимального значения, а значение относительной диэлектрической проницаемости оксида алюминия εr ≈ 8,5 превышает аналогичный показатель диэлектрических пленок, для которых εr ≈ 3. Принцип действия всех электролитических конденсаторов очень похож, поэтому рассмотрение ограничится только конденсаторами на основе алюминия.

Алюминиевая фольга, образующая одну из обкладок электролитического конденсатора, подвергается анодному окислению для образования изолирующей поверхностной пленки (толщина оксидного слоя выбирается из расчета ≈ 1,5 нм на один вольт прикладываемого напряжения). Этот тонкий изолирующий слой образует диэлектрик конденсатора. Так как процесс анодного окисления является электрохимическим процессом, а образующаяся пленка окисла является диэлектрической, то существует предельное значение толщины пленки, по достижении которой процесс дальнейшего образования окисла на границе раздела алюминий-окисел прекращается. Это означает, что для электролитических конденсаторов существует предельное значение рабочего напряжения, которое определяется толщиной пленки. Традиционно, электролитические конденсаторы изготавливаются на максимальные значения постоянного напряжения, равные 450 В. Однако некоторые виды современных конденсаторов могут иметь рабочие напряжения вплоть до 600 В. Более старые модели конденсаторов, для которых указываются рабочие напряжения, превышающие 450 В, должны вызывать очень серьезные подозрения.

Хотя в результате анодного окисления алюминиевой фольги получены сразу и обкладка конденсатора и ее диэлектрик, все же необходима вторая обкладка конденсатора. Можно было бы использовать второй кусок алюминиевой фольги, плотно прижатый к первой обкладке, но любой существующий зазор между обкладками сведет на нет все преимущества очень малой толщины диэлектрического слоя. Поэтому в качестве второй обкладки используется пропитанная бумага, либо просто гель, который в силу того, что он желеобразный, обеспечивает прекрасный контакт с окисленной поверхностью первой обкладки. Этот же электрод определил название конденсаторов данного тира. Электролит все же не является идеальным проводником электрического тока, поэтому для получения низкоомного контакта используется кусок второй алюминиевой фольги, расположенный сверху электролита.

Таким образом, в наличии имеются две алюминиевые фольговые полоски, между которыми находится электролит. Для конструктивного оформления конденсатора остается только свернуть их в цилиндр. Если перед процессом анодного окисления алюминиевой фольги химическими способами протравить ее поверхность, то поверхность приобретет микроскопические неровности, которые еще больше увеличат эффективную поверхность фольги. Так как электролитическая обкладка конденсатора образует идеальный контакт с поверхностью окисленной обкладки, то в результате получается значительное увеличение площади контакта между обкладками и соответствующее значительное увеличение емкости электролитического конденсатора.

К сожалению, электролитический конденсатор не лишен недостатков. Сопротивление электролита, как проводника, представляет значительную величину, поэтому протравливание первой обкладки на значительную глубину будет увеличивать сопротивление на участке между объемом электролита и крайними точками, которые сформированы в глубине относительно поверхности обкладки. Поэтому следует ожидать, что конденсаторы, имеющие более высокие значения удельной емкости относительно объема конденсатора, будут иметь и более высокие значения эквивалентного последовательного сопротивления, ESR. Не только эти извилистые пути прохождения тока к искривлениям и щелям увеличивают общее сопротивление, но также они снижают способность конденсатора противостоять нагреву, но и локальному испарению электролита. Следовательно, очень компактные электролитические конденсаторы имеют не только высокие значения эквивалентного последовательного сопротивления, ESR, но также и низкие значения пульсирующей составляющей постоянного тока.

Например, компания Sanyo в серии своих конденсаторов «OS-CON» использует органический полупроводниковый электролит, использование которого значительно снижает величину эквивалентного последовательного сопротивления, ESR. Снижение объемного удельного сопротивления электролита позволяет увеличить глубину протравливания ямок на поверхности, что приводит к увеличению удельной объемной емкости и, следовательно, снижению индуктивности. Эти конденсаторы обладают улучшенными ВЧ характеристиками и могли бы оказаться идеальными в качестве катодных блокировочных конденсаторов, если только препятствием не послужит их очень высокая стоимость.

Исторически сложилось, что электролитические конденсаторы имеют очень высокие допуски на величину своей емкости: от +100% до —50%. Хотя современные конструкции электролитических конденсаторов имеют допуски на точность изготовления ±10%, их не рекомендуется использовать в тех цепях схемы, где значение емкости совершенно безболезненно не может быть увеличено вдвое, либо уменьшено наполовину без каких бы то ни было операций, требующих подстройки схемы.

Если допустить, что электрический контакт к фольге обкладки осуществляется в одной точке, например в начале ленты, то емкость самого отдаленного участка этой ленты окажется последовательно включенной с собственной индуктивностью фольги. Нанесение расплавленного цинка при изготовлении обычного конденсатора на боковые кромки фольги, свернутой спиралью, соединяет все точки обкладки эквипотенциальной поверхностью и сводит к минимуму индуктивность ленты. В случае электролитических конденсаторов такой технологический прием использовать невозможно, так как нанесенный цинк невозможно изолировать от проводящего электролита, поэтому выводы от обкладки выполняются в виде фольговых отводов, расположенных в различных точках спирали. Увеличение количества отводов снижает индуктивность конденсатора, но значительно усложняет конструкцию, увеличение количества витков спирали приводит к увеличению необходимого для снижения индуктивности количества выводов. Конденсаторы хорошего качества имеют более высокие значения соотношения геометрических размеров (отношения высоты корпуса конденсатора к его диаметру), требуемые для получения необходимого значения емкости.

Хотя производители стараются снизить значение последовательной индуктивности, следовательно, и значение индуктивного сопротивления (как известно, XL = 2πfL), для конденсаторов большой емкости величина емкостного сопротивления Хсмала, поэтому относительное значение индуктивного сопротивления конденсатора в общем реактивном сопротивлении представляется значительным. Данная проблема в технических паспортах производителей обычно отражается указанием частоты собственного резонанса для каждого типа конденсаторов. В самых общих чертах конденсаторы, имеющие более высокие значения емкости, имеют более низкие значения резонансной частоты, которая может составлять для них десятки килогерц.

Электролитические конденсаторы характеризуются высокими потерями. Сразу же после изготовления конденсаторов проводится их формовка, то есть на них подается поляризующее напряжение, которое вызывает протекание тока, формирующего на алюминиевой обкладке защитного оксидного слоя. После того, как сформировался диэлектрический слой, ток конденсатора значительно снижается. Однако с течением времени происходят постоянные локальные разрушения диэлектрического микрослоя в различных точках, поэтому постоянно происходит дополнительная формовка конденсатора. Например, если к конденсатору все время приложено постоянное напряжение, то через него будет постоянно протекать ток минимального значения, необходимый для постоянного самозалечивания оксидного слоя.

Если оборудование отключается на какое-то время, то при его обратном включении сначала будет протекать ток утечки, превышающий обычное значение, до тех пор, пока не завершится процесс повторной формовки оксидного слоя. Чем длительнее нерабочий период, когда на конденсаторе отсутствует напряжение, тем длительнее и тем выше в начальный момент будет значение тока утечки; поэтому существует реальная угроза, что этот ток может вызвать сильный разогрев электролита в конденсаторе. При нагреве электролит начинает интенсивно испаряться, а повышение давления газа может разорвать корпус конденсатора или нарушить его герметичность. По этой причине рекомендуется использовать регулируемый автотрансформатор, например, Variac, для того, чтобы постепенно увеличивать напряжение питания оборудования, в состав которого входят электролитические конденсаторы, после длительного периода, когда оборудование не использовалось.

Современные конденсаторы снабжаются специальными уплотняющими прокладками, которые предотвращают чрезмерное повышение внутреннего давления и пропускают пары через специальные отверстия в резиновых уплотнениях на основании конденсатора (для конденсаторов большой емкости), либо же прочность алюминиевого корпуса может быть вполне осознанно ослаблена с использованием серии выемок, которые обеспечивают управляемый разрыв для выхода разогретых паров (конденсаторы малой емкости). Каждый из этих способов означает безвозвратную утрату конденсатора, но он предотвращает повреждение других компонентов схемы. При этом такой способ имеет еще то преимущество, что позволяет чисто визуально судить о работоспособности компонента.

При постепенном нагреве пары электролита удаляются через герметизирующие прокладки конденсатора, так как в природе не существует идеальных уплотнителей. Поэтому по мере снижения уровня электролита площадь контакта с вытравленными углублениями и неровностями уменьшается, в результате чего возрастает последовательное эквивалентное сопротивление, а емкость конденсатора снижается.

Испарение электролита делает такие конденсаторы очень чувствительными к температурному режиму, в частности, срок службы электролитического конденсатора удваивается при снижении температуры эксплуатации на каждые 10 °С.

Приложенное напряжение также влияет на срок службы конденсатора. При отсутствии напряжения процесс формовки диэлектрического слоя не происходит, поэтому от постепенно разрушается, приводя к повышенным значениям токов утечки. Это явление послужило причиной широко известного случая с неисправностью аналоговых микшерных пультов, в которых использовались симметричные положительное и отрицательное напряжения питания, задаваемые с использованием операционных усилителей, в которых в качестве конденсаторов связи применялись электролитические конденсаторы, на которых в результате либо отсутствовало, либо было незначительным напряжение формовки (или поляризации).

При условии, что необходимое по величине напряжение формовки присутствует, эксплуатация электролитического конденсатора при напряжениях, меньших их номинального значения, значительно увеличивает срок службы конденсаторов:

Из приведенного выражения следует, что работа электролитического конденсатора при напряжении, составляющем 87% от номинального значения, удваивает его срок службы. Однако, приведенной формулой следует пользоваться достаточно осторожно, так как можно предсказать значительное увеличение срока службы за счет существенного снижения рабочего напряжения. Существует хорошее инженерное правило, гласящее, что, если оказывается возможным, электролитический конденсатор должен эксплуатироваться при напряжении, составляющем две трети от его номинального рабочего значения, что дает теоретическое увеличение срока службы в восемь раз. Этот результат является, скорее всего, предельным значение для применимости данной формулы.

Большое количество классических ламповых усилителей содержат электролитические конденсаторы, в которых в одном корпусе конструктивно объединены несколько компонентов. Внешний конденсатор маркируется, как правило, красной точкой и в усилителе, в котором используется сглаживающая RC цепь, такой конденсатор должен быть подключен к точке, имеющей самый высокий положительный потенциал. Причиной этого является то, что в точке с наиболее высоким потенциалом будут самые высокие значения напряжения пульсации, а так как внутри проводника поле отсутствует, эти напряжения не будут иметь связи с соответствующим каскадом. Подключение конденсаторов в схеме в обратной последовательности вызовет увеличение фоновых шумов.

Существует класс алюминиевых электролитических конденсаторов, которые можно использовать в цепях переменного тока, они известны как биполярные конденсаторы. Такие конденсаторы могут быть обнаружены в схемах кроссоверов громкоговорителей, так как они были, как правило, гораздо дешевле пленочных конденсаторов со сравнимым значением емкости. Конструктивно они представляют два встречно включенных электролитических конденсатора (рис. 5.8).

Рис. 5.8 Биполярный электролитический конденсатор

К такому конденсатору не будет постоянно приложено поляризующее напряжение и каждый конденсатор должен будет иметь удвоенное значение требуемой по схеме емкости. Недостатки такого конденсатора, следовательно, возрастают в четыре раза по сравнению с обычными униполярными электролитическими конденсаторами, поэтому их характеристики оказываются весьма посредственными.

Танталовые электролитические конденсаторы

Более высокое значение относительной диэлектрической проницаемости изолирующей пленки значительно уменьшает габаритные размеры танталового электролитического конденсатора по сравнению с алюминиевым электролитическим конденсатором (εr ≈ 8,5). Конденсаторы, в которых используется танталовая фольга, обладают двумя дополнительными преимуществами, непосредственно вытекающими из более высокой химической стойкости слоя оксида тантала. Первое связано с тем, что можно уменьшить значение эквивалентного последовательного сопротивления, так как можно использовать электролиты с меньшим значением объемного удельного сопротивления, в которых происходила бы коррозия алюминиевой фольги. Второе, из-за более высокой стойкости оксидной пленки уменьшаются токи утечки. Однако, тантал является более дорогим материалом, тогда как алюминиевые электролитические конденсаторы постоянно совершенствуются.

Миниатюрные дисковые танталовые конденсаторы применяются только при невысоких рабочих напряжениях, однако, уменьшенное, по сравнению с алюминиевыми конденсаторами, значение индуктивности позволило широко применять их в стабилизаторах напряжения полосовых фильтров или логических схем. К сожалению, этот тип конденсаторов характеризуется невысокими значениями емкости (как правило, не более 100 мкФ), их емкость недостаточна для использования в качестве катодных шунтирующих конденсаторов. При выходе из строя танталовых дисковых конденсаторов (они совершенно не переносят включение с обратной полярностью), они образую короткозамкнутую цепь, что может привести к очень впечатляющим повреждениям в схеме. При всем этом они очень дороги, что делает проблематичным их широкое применение.

tubeamplifier.narod.ru

Типы конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Конденсаторы, применяемые в радиоаппаратуре, делятся на две основные группы: конденсаторы с неизменяемой (постоянной) емкостью и конденсаторы, емкость которых при необходимости может меняться в определенных пределах — переменные конденсаторы.

В свою очередь, конденсаторы постоянной емкости разделяются на различные группы (или типы) в зависимости от применяемого в них диэлектрика, величин номинального рабочего напряжения и емкости. Кроме того, конденсаторы любого типа характеризуются величиной наибольшего возможного отклонения действительной емкости от номинальной.

Номинальным рабочим напряжением конденсатора называется такое напряжение между его обкладками, при котором он будет надежно и длительно работать (например, не менее восьми-десяти тысяч часов). Для большинства типов конденсаторов указывается величина номинального рабочего напряжения постоянного тока. Превышение номинального рабочего напряжения конденсатора может привести к значительному сокращению срока его службы. Значительное превышение (примерно в два-три раза) номинального напряжения конденсатора может привести к быстрому разрушению его диэлектрика под действием сил электрического поля, появлению электрической искры между его обкладками, т. е. «пробою» конденсатора. Подобная величина напряжения так и называется пробивным напряжением конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора — это емкость, которая непосредственно указывается на его корпусе Действительная же емкость, которой обладает конденсатор, может отличаться от его номинальной емкости на величину допуска (т. е. разброса), указываемого в процентах от номинальной величины (например ±5%). Из конденсаторов постоянной емкости, применяемых в радиоаппаратуре, наиболее широко применяются конденсаторы приводимых ниже типов.

Керамические конденсаторы имеют в качестве диэлектрика изоляционный материал — керамику. Одним из видов керамики является всем известный фарфор. Обкладки керамических конденсаторов выполняются в виде тонких слоев серебра, нанесенного непосредственно на поверхность керамики так называемым методом вжигания. После нанесения обкладок и припайки к ним выводов в виде куска медной посеребренной проволоки или тонких металлических пластинок (лепестков), служащих для соединения конденсаторов со схемой, конденсатор покрывается слоем цветной органической эмали. Керамические конденсаторы изготавливаются в широком интервале номинальных емкостей (от 2 до 20 000 пФ) и рабочих напряжений (от 150 В до 30 кВ) и применяются в различных цепях радиоаппаратуры. Некоторые виды керамических конденсаторов приведены на рис. 1, а.

Слюдяные конденсаторы в качестве диэлектрика имеют изоляционный минеральный материал — слюду.

Слюдяной конденсатор состоит из пачки слюдяных пластинок, на каждую из которых с обеих сторон нанесены обкладки из очень тонкого слоя серебра (меньше одного микрона). Выводы от обкладок этих конденсаторов делают из полосок фольги, которые загибают под металлические обоймы, скрепляющие слюдяные пластинки, и весь конденсатор запрессовывается в пластмассу. В некоторых конструкциях слюдяных конденсаторов пакет слюдяных пластинок и обкладок помещается в плоскую керамическую трубку, торцы которой герметически закрыты металлическими колпачками с ленточными выводами, служащими для включения конденсаторов в электрическую цепь.

Слюдяные конденсаторы выпускаются на емкости от десятков до нескольких десятков тысяч пикофарад и номинальные рабочие напряжения от 250 до 1500 В. Эти конденсаторы также используются в различных цепях Радиоаппаратуры. Внешний вид слюдяных конденсаторов приведен на рис. 1, б.

Рис. 1. Внешний вид конденсаторов постоянной емкости: а — керамических; б — слюдяных; в — бумажных; г — электролитических; д — обозначение постоянных конденсаторов на схемах: 1 — общее; 2 — электролитических

Бумажные конденсаторы имеют в качестве диэлектрика специальную тонкую конденсаторную бумагу, пропитанную хорошо очищенным вазелином или конденсаторным маслом. Конденсатор состоит из длинных полос (лент), чаще всего алюминиевой фольги, с проложенными между ними полосами конденсаторной бумаги. Эти полосы свертываются в рулон круглой или плоской формы (так называемая конденсаторная секция) и вкладываются в металлический корпус плоской или круглой формы.Выводы от обкладок делаются из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки, один конец которой соединяют с обкладками, а другой припаивают к выводным контактным лепесткам конденсатора. Внешний вид некоторых бумажных конденсаторов приведен на рис. 1, в. Бумажные конденсаторы выполняются на номиналы емкостей от единиц тысяч пикофарад до 10— 30 мкФ и рабочие напряжения от 160 до 1500 В.

Электролитические конденсаторы. Электролитический конденсатор представляет собой две ленты из алюминиевой фольги, скатанные в рулон, между витками которых проложена бумажная лента, пропитанная раствором электролита (раствор борной кислоты и глицерина). Этот рулон заключен в алюминиевый корпус в виде стаканчика.

Поверхность одной из алюминиевых полос покрыта тонким слоем окисла, который и является диэлектриком, а так как пленка очень тонкая, то емкость конденсатора получается очень большой. Одной обкладкой конденсатора является лента из фольги, а другой — пропитанная электролитом бумага. Не покрытая слоем окисла алюминиевая лента соединяется с металлическим корпусом, а лента с пленкой окисла имеет изолированный от корпуса вывод. К этому выводу всегда присоединяется положительный полюс напряжения, а к корпусу конденсатора — отрицательный полюс. Другое включение конденсатора не допускается, так как приводит к разрушению слоя окисла, т. е. порче конденсатора. Электролитические конденсаторы обладают очень большой емкостью (до 5000 мкФ) и применяются, в основном, в выпрямительных установках для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Внешний вид электролитических конденсаторов приведен на рис. 1, г.

На всех конденсаторах постоянной емкости, имеющих достаточно большие размеры корпусов, указываются тип конденсатора, его номинальное рабочее напряжение, номинальная емкость в пикофарадах или микрофарадах и допустимое отклонение от номинальной емкости в процентах. Схематическое обозначение конденсаторов постоянной емкости приведено на рис. 1, д.Переменные конденсаторы (конденсаторы переменной емкости) состоят из двух изолированных между собой систем или групп жестких металлических пластин (обкладок), диэлектриком между которыми служит воздух или твердый диэлектрик. Одна система пластин укрепляется неподвижно (статор), а другая укрепляется на вращающейся оси (ротор). Все отдельные пластины ротора и статора имеют между собой надежное соединение.

Вращая ось конденсатора, мы вводим между пластинами статора пластины роторной группы и тем самым изменяем его емкость. Когда пластины ротора выведены полностью, емкость конденсатора будет наименьшей (так называемая начальная емкость). Когда пластины ротора полностью находятся между пластинами статора, конденсатор будет иметь наибольшую (максимальную) емкость (так называемую конечную емкость). Максимальная емкость переменного конденсатора будет тем больше, чем больше пластин в статоре и роторе и чем меньше расстояние между соседними подвижными и неподвижными пластинами. Такие конденсаторы (рис. 2, а) применяются для настройки одиночных колебательных контуров приемников. В приемниках супергетеродинного типа, имеющих по два или три настраиваемых колебательных контура, применяются так называемые блоки конденсаторов переменной емкости (рис. 2, б). Такие блоки состоят из двух или трех конденсаторов рассмотренной конструкции, причем их роторы обычно электрически соединены между собой и укреплены на общей оси. Статоры конденсаторов в блоке изолированы друг от друга и имеют отдельные контактные выводы.

Рис. 2. Внешний вид и обозначение конденсаторов переменной емкости: а -— одиночного; б — сдвоенного блока

Наиболее распространенными являются конденсаторы переменной емкости, имеющие начальные емкости 11—17 пФ и максимальные емкости 450—510 пФ. С конденсатором переменной емкости необходимо обращаться осторожно, так как даже незначительный изгиб пластин может привести к их замыканию.

Подстроенные конденсаторы. Применяются главным образом для подстройки, т. е. изменения параметров колебательных контуров радиоустройств. Емкость этих конденсаторов может изменяться в небольших пределах, обусловленных их конструкцией. По своей конструкции подстроечные керамические конденсаторы разделяются на дисковые (КПК) и трубчатые (КПКТ).

Конденсатор подстроечный керамический (КПК) состоит из керамического основания (статора), тонкого подвижного керамического диска (ротора), укрепленного на оси, и болтика со шлицом, с помощью которого можно поворачивать диск (рис. 3). На поверхности статора и ротора нанесены в виде секторов металлические (серебряные) слои, являющиеся обкладками конденсатора. Выводы от этих обкладок делаются в виде контактных лепестков. Конденсаторы КПК в зависимости от размеров диаметра роторных дисков разделяются на КПК-1 (диаметр ротора около 18 мм) и КПК-2 (диаметр ротора около 33 мм). Конденсаторы КПК-1 выпускаются с пределами изменения емкости 2—7,4—15, 6—25 и 8—30 пФ, а конденсаторы КПК-2 и КПК-3 с пределами 6—60, 10—100 и 15—150 пФ.

Рис. 3. Внешний вид и обозначение подстроенных конденсаторов: а — КПК-1; б—КПК-3; в — КПКТ; г — обозначение на схемах

Конденсатор подстроечный керамический трубчатый (КПКТ) состоит из керамической трубки, на внешнюю поверхность которой нанесена неподвижная (статорная) обкладка конденсатора в виде тонкого слоя серебра, и металлического стержня, имеющего винтовую нарезку и представляющего подвижную обкладку конденсатора (ротор). С помощью отвертки стержень можно передвигать внутри трубки и тем самым изменять емкость между стержнем и неподвижной обкладкой конденсатора.

Конденсаторы КПКТ выпускаются с пределами изменения емкостей 1—10, 2—15, 2—20 и 2—25 пФ.

Выше представленны только некоторые разновидности внешнего вида конденсаторов. В современной промышленности спектр конденсаторов очень широкий (рис.4.).

Рис.4. Разновидности некоторых современных конденсаторов

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Типы конденсаторов. Алюминиевые электролитические конденсаторы

Хотя производители стараются снизить значение последовательной индуктивности, следовательно, и значение индуктивного сопротивления (как известно, XL = 2πfL), для конденсаторов большой емкости величина емкостного сопротивления Хс мала, поэтому относительное значение индуктивного сопротивления конденсатора в общем реактивном сопротивлении представляется значительным. Данная проблема в технических паспортах производителей обычно отражается указанием частоты собственного резонанса для каждого типа конденсаторов. В самых общих чертах конденсаторы, имеющие более высокие значения емкости, имеют более низкие значения резонансной частоты, которая может составлять для них десятки килогерц.

Рис. 5.8 Биполярный электролитический конденсатор

Танталовые электролитические конденсаторы

tubeamplifier-narod.ru

Электролитический конденсатор: история, производство, конструкция

Электролитический конденсатор – это конденсатор, где диэлектриком служит слой оксида металла на аноде, а катодом – электролит. В результате достигается чрезвычайно большая ёмкость при сравнительно высоком рабочем напряжении, обуславливая популярность подобных изделий.

История происхождения электролитических конденсаторов

Эффект электрохимического оксидирования ряда металлов открыт французским учёным Eugène Adrien Ducretet в 1875 году на примере тантала, ниобия, цинка, марганца, титана, кадмия, сурьмы, висмута, алюминия и прочих материалов. Суть открытия: при включении в качестве анода (положительный полюс источника питания) на поверхности нарастал слой оксида, обладающий вентильными свойствами. Фактически образуется подобие диода Шоттки, в избранных работах оксиду алюминия приписывается проводимость n-типа.

Получается, место контакта обладает выпрямляющими свойствами. Теперь легко предположить дальнейшее, если вспомнить о качествах барьера Шоттки. Это низкое падение напряжения при включении в прямом направлении. Применительно к конденсаторам низкое — означает впечатляющую величину. Что касается обратного включения электролитических конденсаторов, люди наслышаны про опасность подобных экспериментов. Барьер Шоттки развивает повышенные токи утечки, за счёт которых слой оксида начинает немедленно деградировать. Немалая роль отведена туннельному пробою. Протекающая химическая реакция сопровождается выделением газов, обеспечивающих негативный эффект. Теоретики говорят, что указанное явление ведёт к выделению тепла.

Конденсаторы разного типа

Годом изобретения электролитического конденсатора называют 1896, когда 14 января Карол Поллак подал заявку в патентное бюро Франкфурта. Итак, на аноде электролитического конденсатора наращивается слой оксида под действием положительного потенциала. Процесс называется формовкой, в условиях современного развития техники длится часами и сутками. По указанной причине в процессе работы рост или деградация оксидного слоя незаметны. Электролитические конденсаторы применяются в электрических цепях с частотой до 30 кГц, что означает время смены направления тока в десятки мкс. За этот промежуток ничего не произойдёт с оксидной плёнкой.

Вначале в российской практике промышленный выпуск электролитических конденсаторов не считался экономически выгодным. В научных журналах даже рассматривалось, как наладить производство. К подобным заметкам относится статья Миткевича (Журнал Русского физико-химического общества, физика №34 за 1902 год). Рассматриваемый электролитический конденсатор состоял из плоского алюминиевого анода и двух железных катодов, расположенных по бокам. Конструкция помещалась в 6-8% раствор пищевой соды. Формовка велась постоянным напряжением (см. ниже по тексту) 100 В до остаточного тока 100 мА.

Первые серьёзные наработки отечественной принадлежности по конденсаторам с жидким электролитом относятся к 1931 году и созданы лабораторией П. А. Остроумова.

Способность вентильных металлов с оксидной плёнкой выпрямлять ток неодинакова. Наиболее ярко качества выражены у тантала. Возможно, по причине пентаоксида тантала, характеризующегося проводимостью p-типа. В результате смена полярности приводит к образованию диода Шоттки, включённого в прямом направлении. Благодаря специфическому подбору электролита деградирующий рабочий слой диэлектрика удаётся восстанавливать прямо в процессе работы. На этом исторический экскурс завершён.

Производство электролитических конденсаторов

Металлы, оксиды которых характеризуются выпрямляющими свойствами, называли вентильными по аналогии с полупроводниковыми диодами. Несложно догадаться, что окисление приводит к образованию материала с проводимостью n-типа. Это считается основным условием существования вентильного металла. Из перечисленных выше ярко выраженными позитивными свойствами обладают лишь два:

Алюминий.
Тантал.

Алюминиевые конденсаторы

Первый применяется намного чаще, благодаря относительной дешевизне и распространённости в Земной коре. Тантал используют в крайних случаях. Наращивание оксидной плёнки происходит двумя путями:

Первой методикой становится поддержание постоянного тока. В процессе роста толщины окисла сопротивление растёт. Следовательно, в цепь последовательно с конденсатором на время формовки включается реостат. Процесс контролируется по падению напряжения на переходе Шоттки, при необходимости шунт подстраивается так, чтобы параметры оставались постоянными. Скорость формовки на начальном этапе постоянна, потом происходит точка перегиба со снижением параметра, через определённый интервал дальнейший рост оксидной плёнки идёт столь медленно, что технологический цикл считается завершённым. При первом перегибе анод часто начинает искрить. Соответственно, и присутствующее напряжение называется аналогично. На второй точке искрение резко усиливается, дальнейший процесс формовки нецелесообразен. А второй перегиб называют максимальным напряжением.
Вторая методика формовки оксидного слоя сводится к поддержанию на аноде постоянного напряжения. В этом случае ток убывает по экспоненте. Напряжение выбирают ниже напряжения искрения. Процесс идёт до остаточного прямого тока, ниже которого уровень уже не опускается. Потом формовка оканчивается.

Большую роль в процессе формовки играет правильный подбор электролита. В промышленности это сводится к изучению взаимодействия агрессивных сред с алюминием:

Представители первой группы электролитов, сюда относится борная, лимонная кислота и бура, почти не растворяют алюминий и оксид. Массово используются при производстве электролитических конденсаторов. Длительная формовка приводит к падению напряжения до 1500 В, определяющего толщину слоя диэлектрика.
Высоковольтные электролитические конденсаторы
Хромовая, серная, янтарная и щавелевая кислоты хорошо растворяют оксид алюминия, но не затрагивают металл. Отличительной особенностью формовки становится сравнительно толстый слой диэлектрика. Причём при дальнейшем наращивании не происходит значительного снижения тока или повышения напряжения. Такой процесс применяется для формирования электрических конденсаторов с относительно низкими рабочими характеристиками (до 60 В). К окиси алюминия в пористых структурах примешиваются гидраты и соли используемой кислоты. Указанные процессы способны использоваться в защитных целях. Тогда формовка идёт по предыдущей схеме (первая группа), а довершается по описанной. Защитный слой гидроксидов предохраняет окисел от разрушения в процессе эксплуатации.
Третья группа электролитов включает преимущественно соляную кислоту. Эти вещества в процессе формовки не применяются, хорошо растворяют алюминий и его соли. Зато охотно используются для очистки поверхностей.

Для тантала и ниобия все электролиты подпадают под классификацию первой группы. Величина ёмкости конденсатора определяется преимущественно напряжением, при котором окончена формовка. Аналогичным образом используют многоатомные спирты, глицерин и этиленгликоль, соли. Не все процессы идут по схеме, описанной выше. К примеру, при формовке алюминия в растворе серной кислоты по методу постоянного тока на графике выделяют участки:

Несколько секунд наблюдается быстрый рост напряжения.
Потом с прежней скоростью наблюдается спад до уровня порядка 70% от достигнутого пика.
За третью стадию нарастает толстый пористый слой оксида, напряжение растёт крайне медленно.
На четвёртом участке напряжение резко растёт до наступления искрового пробоя. Формовка заканчивается.

Немало зависит от технологии. На толщину слоя, а следовательно, рабочее напряжение и долговечность конденсатора, влияют концентрация электролита, температура, прочие параметры.

Маркировка на конденсаторе

Конструкция электролитического конденсатора

Обкладки обычно не плоские. Для электролитических конденсаторов чаще свёрнуты в трубочку, спиралью. На срезе напоминает катушку Тесла с вытекающими отсюда последствиями. Это значит, что конденсатор обладает значительным индуктивным сопротивлением, которое в данном контексте считается паразитным. Между обкладками помещается пропитанная электролитом бумага или ткань. Корпус изготавливается из алюминия — металл легко покрывается защитным слоем, не затрагивается электролитом и хорошо отводит тепло (помните про активную составляющую сопротивления анода).

Это конденсаторы с сухим электролитом. Их ключевое преимущество в достойном использовании объёма. Лишний электролит отсутствует, что снижает вес и габариты при прежней электрической ёмкости. Несмотря на характерное название электролит здесь не сухой, скорее, вязкий. Им пропитываются прокладки из ткани или бумаги, расположенные между обкладками. В силу вязкость электролита корпус допускается пластмассовый либо бумажный, для герметизации используется уплотнение из смолы. В результате упрощается технологический цикл изготовления продукции. Исторически разновидности с сухим электролитом появились позже. В отечественной практике первые упоминания приходятся на 1934 год.

На торце зарубежных электролитических конденсаторов нанесены крестом насечки, через которые внутренний объем выдавливается наружу. Это на случай аварии. Подобный испорченный конденсатор легко заметить невооружённым глазом и вовремя заменить, что ускоряет починку. Избежать аварии и неправильной полярности включения помогает маркировка корпуса. У катода на импортных проведена по всей высоте белая полоса с расставленными минусами, а у отечественных с противоположной – крестики (плюсы).

Для увеличения излучательной способности цвет корпуса выполняется темным. Исключения из правила редки. Подобная мера увеличивает теплоотдачу в окружающую среду. При превышении напряжения на рабочим (формовочным) происходит резкое увеличение тока за счёт ионизации, развивается сильное искрение на аноде, частично пробивается слой диэлектрика. Последствия таких явлений легко устраняются в конструкции и с корпусом, используемым в качестве катода: конденсаторы с жидким электролитом занимают сравнительно много места, но хорошо отводят тепло. Зато отлично проявляются при работе на низких частотах. Что обусловливает специфику применения в качестве фильтров блоков питания (50 Гц).

Эти цилиндрические электролитические конденсаторы устроены не так, как показано выше, без бумажных вкладок. В отдельных моделях корпус играет роль катода, анод находится внутри, бывает произвольной формы так, чтобы обеспечивалась максимальная номинальная ёмкость. За счёт механической обработки и химического травления, призванных увеличить площадь поверхности электрода, параметры удаётся поднять на порядок. Конструкция типична для моделей с жидким электролитом. Ёмкость у рассматриваемой конструкции варьируется при выпуске промышленностью от 5 до 20 мкФ при рабочем напряжении 200 — 550 В. Из-за повышения сопротивления электролита с понижением температуры конденсаторы с жидким электролитом и корпусом в качестве катода применяются преимущественно в теплом микроклимате.

vashtehnik.ru

Алюминиевые электролитические конденсаторы » Портал инженера

Современные электролитические конденсаторы, более правильно называть Алюминиевые электролитические конденсаторы, используются в огромных количествах в современной электронике. Они экономически эффективны и могут обеспечить большую емкость на единицу объема, в сравнении с другими типами конденсаторов. Это позволяет их использоваться в цепях, где участвуют большие токи или низкие частоты. Алюминиевые электролитические конденсаторы, как правило, используется в таких областях как аудио усилители всех типов (от Hi-Fi до мобильных телефонов) и в цепях питания.Как и в ситуации с любым другим типом конденсаторов, надо понять их преимущества и ограничения, что позволит вам использовать их наиболее эффективно.

Развитие электролитических конденсаторов

Электролитический конденсатор использовался на протяжении многих лет. Его история можно проследить от тех самых дней когда были сделаны первые голосовые трансляции. В то время, беспроводные ламповые приборы были очень дорогими, к тому-же эти устройства должны были работать от батарей. Однако с дальнейшим развитием вакуумных ламп, стало возможным использовать сеть переменного тока. Это было прекрасное время, для питания ламп от сети переменного тока, требовалось выпрямление и фильтрация анодного напряжения питания, для предотвращения сетевого шума, который пролазил из питания в аудиосигнал. Для того, чтобы иметь возможность использовать конденсатор в радиоприемнике он должен быть не слишком большим, и Юлий Лиленфилд, который активно участвовал в разработке беспроводных приборов для домашнего использования, смог сделать электролитический конденсатор, позволяющий иметь достаточно высокую емкость, при разумном размере, который в дальнейшем и использоваться в радиоприборах.

Символы, обозначающие электролитические конденсаторы

Электролитический конденсатор является формой поляризованного конденсатора. Символ электролитического канала имеет полярность, и это важно, для того чтобы обеспечить правильную установку конденсатора и избежать подключения в обратной полярности.

Символы, используемые для полярных электролитических конденсаторов

Существует множество схематических символов, используемых для электролитических конденсаторов. Первый '1' является той версией, которая, как правило, используется в европейских схемах, в то время как '2' используется во многих американских схемах и '3' можно увидеть на некоторых старых схемах. Некоторые схемы, не печатают знак "+" рядом с символом пластин, где уже очевидно, какая пластина имеет какую полярность.

Технология производства электролитического конденсатора

Как указывает название, в электролитическом конденсаторе используется электролит (ионная проводящая жидкость) в качестве одной из его пластин для достижения большей емкости на единицу объема, чем другие виды конденсаторов. Увеличить емкость конденсаторов можно несколькими способами: увеличением диэлектрической проницаемости; увеличением площади поверхности электрода; и уменьшением расстояния между электродами. Электролитические конденсаторы используют высокую диэлектрическую проницаемость слоя оксида алюминия на пластине конденсатора, которая в среднем от 7 до 8. Это больше, чем другие диэлектрики, таких как майлар, который имеет диэлектрическую постоянную 3, а слюда около 6 - 8. В дополнение к этому, эффективная площадь поверхности электрода конденсатора увеличивается с коэффициентом шероховатости вплоть до 120 единиц для алюминиевой фольги высокой чистоты. Это один из ключей к производству конденсаторов с очень высокой емкостью.

Конструкция электролитических конденсаторов

Пластины электролитического конденсатора изготовлены из проводящего слоя алюминиевой фольги. Эта пластина изготавливается очень тонкой и гибкой, такие электроды легко упаковывать в малый объем в конце производственного процесса.

Оба электрода из фольги немного отличаются. Их покрывают изолирующим оксидным слоем, а между ними прокладывают изолирующий бумажный слой смоченный в электролите. Фольга, которая изолирована более толстым оксидным слоем и является анодом по отношению к жидкому электролиту. Толщина оксидной пленки анода тонкая выбирается из соображений требований к рабочему напряжению. Фольга, которая идет в качестве катода, хотя и имеет естественный оксидный слой, но он значительно тоньше.

Структура электролитического конденсатора

Для того, чтобы упаковать обе обкладки из фольги с пропитанной электролитом бумагой их скатывают вместе, чтобы сформировать цилиндр, и помещают в алюминиевый стаканчик. Таким образом, электролитический конденсатор является компактным и надежным при этом он защищен алюминиевым стаканчиком. Есть две геометрические формы, которые используются для подключения выводов. Одной из них является использование осевых выводов, по одному с каждой плоской поверхностью цилиндра. Другой альтернативой является использование двух выводов, оба из которых находятся на той же грани цилиндра. Описание осевых и радиальных выводов будут даны в ссылках на компоненты.

Для изготовления электролитического конденсатора необходимо использовать фольгу для анода высокой чистоты. Типично толщиной 50 и 100 мкм. Катод тоже делают из чистого алюминия, но требования к нему не такие жесткие, как для анода. Толщина используемой фольга от 20 до 50 мкм. Чтобы увеличить площадь поверхности анода и катода, и соответственно, чтобы увеличить емкость, увеличивают шероховатость поверхности посредством травления. Есть два основных спосба, и оба они связаны с использованием соляной кислоты.

Свойства электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы имеют ряд параметров, которые не менее важны чем емкость и емкостное сопротивление. При проектировании схем с использованием электролитических конденсаторов необходимо обращать внимание на эти параметры, некоторых конструкций могут быть очень критичны к ним.

ESR эквивалентное последовательное сопротивление: электролитические конденсаторы, которые направлены для применения в схемах, с высокими токами критичны к этому параметру. Кроме того, в некоторых случаях требуется чтобы источник мог отдать высокий импульсный ток а для этого источник должен иметь низкое сопротивление, примером тому служит случай, когда конденсатор используется в схеме электропитания, в качестве накопительного конденсатора. В этом случае необходимо изучить спецификацию производителя, чтобы определить тот ли электролитический конденсатор вы выбрали, и будет ли он соответствовать требованиям для схемы. Если ESR высокое, то он не сможет обеспечить требуемую величину тока в цепи, без снижения напряжения в виду наличия высокой паразитной емкости, которые рассматриваются как сопротивление источника тока.
Частотный диапазон: Еще одна из проблем, с электролитическими конденсаторами в том, что они имеют ограниченный частотный диапазон. Известно, что их ESR возрастает с частотой, и это, как правило, ограничивает их использование на высоких частотах. Это справедливо как для больших конденсаторов, так и для мелких, и те и другие не должны использоваться на высоких частотах. Чтобы получить точную информацию, необходимо опять же обратиться к спецификации производителя.
Утечки: Несмотря на то, электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокие уровни емкости при малом размере по сравнению с большинством других конденсаторов, но они также могут имеют более высокие утечки. Это не критично для большинства применений, например, когда они используются в источниках питания. Однако в некоторых случаях они уже не пригодны. Например, они не могут быть использованы во входной цепи операционного усилителя. Тут даже малые утечки могут вызвать проблемы из-за высокого входного сопротивления ОУ. Стоит также отметить, что утечки значительно возрастают при обратной полярности.
Пульсирующий ток: При использовании электролитических конденсаторов в сильноточных цепях, таких как накопительный конденсатор источника питания, необходимо учитывать пульсации тока. Конденсаторы имеют максимальный ток пульсаций, который они могут обеспечить. Если постоянно превышать этот ток, то они могут нагреться слишком сильно, и это сократит их срок службы. В крайних случаях это может вызвать взрыв. Следовательно, необходимо оценивать ожидаемую пульсацию токов и убедиться, что пульсации находятся в допустимых пределах.
Допуск: электролитические конденсаторы имеют очень широкий допуск. Часто допуск по емкости конденсатора может быть указаны от -20% и + 80%. Это не проблема в таких приложениях, как развязка, сглаживание питания, и т.д. Однако они не должны быть использованы в цепях, где требуется высокая точность к деталям.

Полярность

В отличие от многих других типов конденсаторов, электролитические конденсаторы полярные и должны быть подключены соответствующим образом. Сами конденсаторы маркируются, чтобы полярность можно было легко различить. В дополнение к этому помеченный вывод является общим.

Это необходимо, чтобы гарантировать, что любые электролитические конденсаторы подключались в схему с соблюдением полярности. Обратное смещение вызывает электрохимическое восстановление оксидного слоя диэлектрика и он превращается в проводник. Если это происходит, то неизбежно ведет к короткому замыканию, а чрезмерный ток обычно приводит к перегреву конденсатора. В этом случае может подтекать электролит, а в некоторых случаях конденсатор может даже взорваться. Такие случаи не редкость, и необходимо принимать меры предосторожности для обеспечения правильной установки, особенно в цепях, которые работают с высокими токами.

Емкости электролитических конденсаторов и их ожидаемый срок службы

В первую очередь необходимо позаботиться, чтобы не превышать номинальное рабочее напряжение электролитического конденсатора. При несоблюдении этого правила, конденсатор будет иметь значительно меньший срок службы, чем заявлен производителем. Кроме того, в цепях питания возможны значительные перегрузки по току. Соответственно, для электролитических конденсаторов, предназначенных для работы в таких схемах нужно учитывать максимальный ток конденсатора, который также нельзя превышать. Если не учесть этого, то электронный компонент может перегреться и разрушиться. Также стоит отметить, что эти радиоэлементы имеют ограниченный срок службы. Причем время работы всего может быть всего 1000 часов при максимальном значении напряжения, но срок службы может быть значительно продлен, если компонент работает при напряжении, значительно ниже максимально допустимого напряжения.

SMD электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы, которые в настоящее время все чаще используются в SMD исполнении. Высокая емкость в сочетании с их низкой стоимостью делают их особенно популярными во многих областях. Изначально они были не очень популярны ввиду того, что они плохо переносили пайку. Современная улучшенная конструкция конденсаторов наряду с новыми методами пайки, отказ от волновой пайки, позволяет электролитическим конденсаторам найти широкое применение в поверхностном монтаже.

Часто электролитические SMD конденсаторы маркируют парой значений: емкость и рабочим напряжением. Есть два основных способа маркировки. Первый это обозначение значение ёмкости в мкФ, а другой состоит в использовании специального кода. Использование первого метода маркировки «33 6В» будет указывать что конденсатор имеет 33 мкФ и рабочее напряжение 6 вольт. Второй способ маркировки имеет вид буквенного кода с последующим тремя цифрами. Буква указывает на рабочее напряжение, которое можно определить по приведенной ниже таблице и три цифры, которые указывают емкость в пикофарадах. Как и во многих других системах маркировки первые две цифры определяют значение, а третья множитель. В этом случае маркировка «G106» будет указывать на рабочее напряжение 4 вольта и емкость в 10*106 пФ или просто 10 мкФ.

SMD ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫКОДЫ НАПРЯЖЕНИЯ

БУКВА	НАПРЯЖЕНИЕ
E	2.5
G	4
J	6.3
A	10
C	16
D	20
E	25
V	35
H	50

Маркировка электролитических конденсаторов

Существует множество различных маркировок, которые используются для маркировки электролитических конденсаторов, среди которых емкость, рабочее напряжение и другие параметры. Основные значения если есть место записываются прямо на поверхности, но такие моменты как точность, а иногда и рабочее напряжение также могут быть закодированы. Система кодирования или маркировки зависит от типа конденсатора, производителя, емкости, размера компонента, и т.д. Но об этом будет в другой статье. Восстановление алюминиевых электролитических конденсаторов после длительного хранения Это может быть необходимо, чтобы восстановить электролитические конденсаторы, которые не использовались в течение шести и более месяцев. Электролитическое действие имеет тенденцию к растворения оксидного слоя на аноде, и перед использовании лучше предварительно восстановить этот слой. При истончении оксидного слоя разумно не применять полное напряжение, т.к. в первое время наблюдаются повышенные токи утечки, которые могут привести к выделению большого количества тепла, а это может в некоторых случаях привести к его взрыву. Восстановить конденсатор можно временно подключив конденсатор к рабочему напряжению через резистор около 1,5 кОм, или немного меньшему для более низковольтных конденсаторов. (Нужно убедиться, что резистор имеет достаточную мощность, чтобы справиться с током заряда конденсатора). Восстановление длится в течение часа или более, пока ток утечки не падает до приемлемой величины, а напряжение на конденсаторе достигает приложенного значения, т.е. ток через резистор не течет. Это напряжение поддерживают еще примерно в течение часа. Затем конденсатор медленно разряжают через нагрузочный резистор для того, чтобы запасенная энергия не повредила цепь в которую его будут устанавливать.

Источник: https://ndft.com.ua

Обсудить на форуме

ingeneryi.info

Алюминиевые электролитические конденсаторы. Типы конденсаторов электролитических

Маркировка и типы конденсаторов. Электролитические конденсаторы

Разновидности конденсаторов по типу диэлектрика

Электролитические конденсаторы

Типы конденсаторов. Алюминиевые электролитические конденсаторы

Типы конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Возможно, Вам это будет интересно:

Типы конденсаторов. Алюминиевые электролитические конденсаторы

Электролитический конденсатор: история, производство, конструкция

История происхождения электролитических конденсаторов

Производство электролитических конденсаторов

Конструкция электролитического конденсатора

Алюминиевые электролитические конденсаторы » Портал инженера

SMD ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫКОДЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30