Электролитические конденсаторы характеристики: ESR, , () / electronics-and-mechanics.azm.su

Содержание

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

Номинальная емкостьСФарада
Допустимое отклонение емкости∆С%
Номинальное напряжениеUВольт
Температурная стабильность емкостиТКЕ%

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:

Вакуумные
Воздушные
С газообразным диэлектриком
Керамические
Кварцевые
Стеклянные
Слюдяные
Бумажные
Металлобумажные
Электролитические
Полупроводниковые
Металло-оксидные
Полистирольные
Фторопластовые
Полиэтилентерефталатные
Лакопленочные
Поликарбонатные

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:

Характеристики конденсаторов и каких типов они бывают

В прошлой статье было рассмотрено то, как работают конденсаторы и для чего они нужны. Сейчас Мы рассмотрим очень важные вопросы по подбору конденсаторов- их характеристики и типы. Помните, что очень важно подбирать подходящего типа конденсатор для определенных условий, от этого зависят их эффективность работы, долговечность и целесообразность их применения в каждой конкретной ситуации.

Характеристики конденсаторов

Основные характеристики конденсаторов наносятся на его корпусе, кроме того там указывается тип конденсатора, название фирмы изготовителя и дата выпуска.

  • Номинальная емкость конденсатора- самый важный параметр. Согласно ГОСТ 2.702 номинальная емкость в пределах  от 0 до 9 999 пФ указывается на схемах без указания единицы измерения в пикофарадах , а в пределах от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с указанием единицы измерения буквами мк, а на самом конденсаторе- мкФ или uF.
  • После величины емкости указывается допускаемые отклонения от номинального значения.
  • Второй важный параметр- это величина номинального напряжения (5, 12, 50, 110, 220, 380, 660, 1 000 Вольт и т. п.). Рекомендую брать для работы в схеме всегда конденсатор с запасом по напряжению. И не в коем случае не берите с меньшим номинальным напряжением, а то произойдет пробой диэлектрика и выход из строя конденсатора.
  • Дополнительные характеристики не всегда наносятся. Это может быть рабочие температуры, рабочий ток переменный или постоянный и т. п.
  • Другие параметры. Конденсаторы могут быть однофазные и трехфазные, для внутренней  или наружной установки.

Основные характеристики Вы всегда найдете на корпусе конденсаторов.  На картинке сверху круглый конденсатор на 16мкф и 450 Вольт (АС означает переменное напряжение), а справа на 400 В и 10 uF =10 микрофарад.

Типы конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу используемого в нем диэлектрика, что определяет главные электротехнические характеристики конденсаторов: величину максимального напряжения, сопротивление изоляции, величину потерь, стабильность ёмкости и т. п.

Основные разновидности по виду диэлектрика:

  1. С жидким диэлектриком.
  2. Вакуумные, у которых обкладки  находятся в вакууме без диэлектрика.
  3. С газообразным диэлектриком.
  4. Электролитические и оксид-полупроводниковые конденсаторы. В качестве диэлектрика выступает оксидный слой металлического анода, а с другой электрод (катод)- это электролит, но в оксид-полупроводниковых- это полупроводниковый слой , нанесённый на оксидный слой с другой стороны. Данный тип конденсаторов обладает самой огромной удельной ёмкостью по сравнению с другими.
  5. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком— пленочные, бумажные, метало-бумажные, а так же комбинированные — бумажно-плёночные и т. п.
  6. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком— керамические,  стеклянные, слюдяные, из неорганических плёнок,  а так же комбинированные- стекло-керамические, стекло-эмалевые,  стекло-плёночные и др.

Различаются конденсаторы и по возможности изменения своей ёмкости:

  • Самые распространенные постоянные конденсаторы, обладающие постоянной емкостью на протяжении всего срока службы.
  • Переменные конденсаторы  применяются в радиоприемниках и не только. Они при работе аппаратуры обладают возможностью изменения ёмкости с использованием механического метода (реостат), либо изменения электрического напряжения (варикапы, вариконды) или температуры (термоконденсаторы).
  • Подстроечные конденсаторы используются для периодической или разовой подстройки или регулировки  ёмкостей  в  цепях схем, в которых необходимо незначительное изменение ёмкости для нормального функционирования устройств.

По назначению использования конденсаторы делятся на:

  • Низковольтные общего назначения, самый распространенный вид широко используемый в различных схемах.
  • Высоковольтные, используемые в цепях с высоким напряжением.
  • Пусковые, применяемые для запуска электродвигателей.
  • Импульсные, создающие импульс необходимый для работы фотовспышки, лазеров и т. п..
  • Помехоподавляющие и т. п.

Обозначение конденсаторов в схеме

  1. Обыкновенный самый распространенный  конденсатор обозначается на схеме как показано на рисунке под номером один.
  2. Электролитический обозначается как показано под № 2.
  3. Переменный изображен под номером 3.
  4. Подстроечный конденсатор- 4.

Как правильно подключить параллельно или последовательно конденсаторы Вы сможете прочитать в нашей следующей статье.

5. Характеристики конденсаторов | 12. Конденсаторы | Часть1

5. Характеристики конденсаторов

Характеристики конденсаторов

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

Рабочее напряжение: Так как конденсатор представляет собой два проводника, разделенных диэлектриком, вы должны обращать внимание на его максимально допустимое напряжение.

Слишком высокое напряжение может вызвать «пробой» диэлектрика и возникновение внутреннего короткого замыкания.

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

 

 

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

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

 

 

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

Физический размер: Минимизация размеров является одной из наиболее важных целей производителей электронных компонентов. Чем меньше размеры компонентов, тем большую схему можно реализовать в ограниченном объеме корпуса устройства. В случае с конденсаторами существует два основных фактора, ограничивающих их минимальный размер: рабочее напряжение и емкость. И эти факторы, как правило, противоположны друг другу.

Единственным способом увеличения рабочего напряжения конденсатора является увеличение толщины его диэлектрика. Однако, в этом случае снизится его емкость. В то же время, емкость конденсатора можно увеличить за счет увеличения площади пластин, что неминуемо приведет к увеличению размера. Вот почему нельзя оценивать емкость конденсатора по его размеру. Конденсатор любого заданного размера может иметь большую емкость и низкое рабочее напряжение или наоборот. Давайте в качестве примера рассмотрим следующие две фотографии:

 

 

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

 

 

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

Ниже вашему вниманию представлены некоторые образцы различных типов конденсаторов:

 

 

 

 

 

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

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

 

 

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

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

 

 

Здесь конденсаторы обозначены так же буквой «С».

GIGABYTE — Technology Guide — Ultra Durable Series Evolution


 
 

Эволюция технологии GIGABYTE Ultra Durable

 
 

Новые ориентиры для отраслевых стандартов качества
В 2005 г. компания GIGABYTE установила новые отраслевые стандарты, освоив серийный выпуск системных плат на базе высококачественных компонентов, одобренных к применению в рамках инициативы ROHS. В 2006 г. GIGABYTE анонсировала технологию Ultra Durable, согласно которой типовые электролитические конденсаторы на платах были заменены на их твердотельные аналоги, а в мае 2007 г. представила технологию Ultra Durable 2, которая базируется на нескольких ключевых компонентах. В первую очередь это качественные твердотельные конденсаторы,
полевые КМОП-транзисторы с пониженным сопротивлением канала (Low
Rds) и дроссели с ферритовым сердечником (минимизирует потери
энергии). В сентябре 2008 г. компания GIGABYTE представила линейку
прогрессивных продуктов, оснащенных инновационной технологией
Ultra Durable 3, установив тем самым новую планку качества
для системных плат. Изделия GIGABYTE с технологией Ultra
Durable 3 – первые в мире системные платы для
настольных ПК, у которых толщина слоев питания и
заземления печатных плат составляет 70 мкм
(типовое значение 35 мкм).

 
     
   
     
   

     

Повышенная надежность и
продолжительный срок службы

 

Преимущества японских твердотельных конденсаторов (ресурс работы 50 тыс. час)

 
 

Системные платы GIGABYTE Ultra Durable 3 комплектуются твердотельными конденсаторами ведущих японских производителей. Обладая ресурсом работы около 50.000 часов, конденсаторы этого класса обеспечивают качественное энергопитание современных процессоров и других компонентов под нагрузкой, что, безусловно, повышает стабильность, надежность и долговечность системы в целом.

 
     
 
1 год = 24 час. x 365 дней = 8,760 час.
5 лет = 8,760 час. x 5 = 43,800 час.
  * 50,000 часов работы при температуре 85°C.
 
    Вверх
 
 
 
     
 
  Laminated
Aluminum Case
   
   
    Element
   
    PEDT
   
     
  Terminal   Terminal
Rubber
 
   
  Что такое твердотельный конденсатор?  
 

И твердотельные, и электролитические конденсаторы накапливают заряд и разряжаются по мере необходимости. Различаются они тем, что твердотельный конденсатор содержит твердый органический полимер, а типовой электролитический – жидкий электролит.

 
 
 
Твердотельный конденсатор  
 

Твердотельный конденсатор наполнен полимерным элементом, который существенно улучшает надежность и стабильность работы системы.

 
 
   
Алюминиевый электролитический конденсатор    
  Типовой электролитический конденсатор выполнен на базе обычного электролита.
       
     
  Твердотельный конденсатор Электролитический конденсатор
 
    Вверх
 
 
     
  В чем преимущества твердотельного конденсатора?  
  Применение твердого полимера дает следующие преимущества:  
 
 
  • Низкое эквивалентное последовательное сопротивление
    (ESR) на высоких частотах
 
  • Высокое значение тока пульсаций
 
  • Продолжительный срок службы
 
  • Стабильная работа при высоких температурах
 
 
Low ESR при высоких частотах снижает нагрев
 

Низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) на высоких частотах по сравнению с типовыми электролитическими конденсаторами означает меньшие затраты энергии и меньший нагрев.

 
 
    Вверх
 
 
 
Высокий уровень тока пульсаций – стабильная работа платформы в целом
 

Характеристики твердотельных конденсаторов, в частности значительная величина тока пульсаций, играют ключевую роль в стабильном энергообеспечении системной платы.

Превосходство характеристик твердотельных конденсаторов над обычными электролитическими способствует повышению стабильности материнской платы.
 
 
     
 
 
 
Меньшая температурная зависимость – повышенная надежность системы
 

В отличие от электролитических конденсаторов, емкость твердотельных конденсаторов остается неизменной даже при резкой смене температурных режимов. На приведенной диаграмме показано, что даже в условиях экстремальных температур величина емкости твердотельных конденсаторов остается близкой к номинальному значению.

 
 
    Вверх
 
 
 
Длительный жизненный цикл – дольше срок службы системной платы
 

С точки зрения ресурса работы, твердотельные конденсаторы способны функционировать значительно дольше их электролитических аналогов. При одинаковой рабочей температуре в 85°C твердотельный конденсатор прослужит в 6 раз дольше электролитического (см. графики зависимости двух ключевых параметров от температуры). Таким образом, твердотельный конденсатор прослужит около 5 лет, а электролитический – примерно год.

   
 

Температура°C

Электролитический конденсатор (срок службы, час)

Твердотельный конденсатор (срок службы, час)

95°C

4,000 Hr.

85°C

8,000 Hr.

75°C

16,000 Hr.

65°C

32,000 Hr.

   
 

Вздувающиеся и протекающие конденсаторы на протяжении нескольких лет создавали проблемы для пользователей. Это создавало массу проблем и зачастую являлось причиной выхода из строя системной платы. Поскольку в твердотельных конденсаторах не содержится жидкого электролита, им не грозит протекание и разрушение оболочки в результате микровзрыва. Стабильная работа твердотельных конденсаторов в условиях близких к экстремальным, лишь подчеркивает актуальность характеристик этих компонентов, которые отвечают самым жестким требованиям к устойчивой, стабильной работе системы в целом.

Сравнение твердотельных конденсаторов с электролитическими
 

Хорошо

Нормально

Плохо

 
  Качество компонентов –
залог качества материнских плат
 
 
 
 
Применение высококачественных компонентов в системных платах – залог эффективной и стабильной работы ПК на протяжении всего срока службы. Особенно это важно для силовых цепей, которые обеспечивают питание наиболее критичных компонентов системы.

В 2006 году компания GIGABYTE внедрила новый отраслевой стандарт качества, сделав ставку на твердотельные конденсаторы, которые стали применятся во многих продуктах, вместо типовых электролитических. Кроме того, благодаря применению дросселей с ферритовым сердечником и полевых транзисторов с пониженным сопротивлением открытого канала заметно возрос жизненный цикл изделий. По сравнению с дросселями с металлическим сердечником их аналоги с ферритовым сердечником обладают повышенной энергоэффективностью на высоких частотах, а более комфортный температурный режим, в котором функционируют полевые транзисторы с пониженным сопротивлением при переключении состояний способствует снижению энергозатрат.

   
Новый дизайн
Ultra Durable 2
Прежний
дизайн
 

Lower RDS(on)
MOSFET

 

Standard
MOSFET

 

Ferrite Core
Choke

 

Iron Core
Power Inductor

 

Lower ESR
Solid Capacitor

 

Traditional
Solid Capacitor

 
 
 
  Полевой транзистор с пониженным сопротивлением канала
(Low RDS(on) MOSFET)
 
  • Оптимальный заряд в области затвора минимизирует потери.
• Меньший нагрев, минимальный размер, оптимальные температурные характеристики.
 
 
  Что такое MOSFET?
MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) – это комплементарный полевой МОП-транзистор, который способен выполнять функции коммутатора в электрических цепях (КМОП-ключ).
 
 
 
  Температура
 
  МОП-транзистор с низким RDS(on) ниже на 16%
   
 

Обычный МОП-транзистор

 
   
 
  По сравнению с обычными полевыми транзисторами, рабочая температура Low RDS-аналогов ниже в среднем на 16%.  
     
 
 

Меньше сопротивление = Меньше энергопотребленние = Меньший нагрев компонентов

 
     
 

Heat is a by-product
of power consumption

  Энергопотребление
   
 
 

Мощность эклектического тока: P = I 2 x R
(P: Мощность, I : Значение тока, R: Сопротивление)

 
 
 
 
  Дроссели с ферритовым сердечником  
  • Снижены потери энергии в сердечнике   • Существенно меньший уровень электромагнитных помех
• Не подвержены коррозии
 
 
 

Что такое дроссель?
Дроссель – это катушка индуктивности, которая способна накапливать магнитную энергию под воздействием электрического тока. Дроссель обладает высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному току.

 
 
 
  Потери энергии в сердечнике
 
 

Дроссель с ферритовым сердечником

  на 25% меньше
   
 

Дроссель с железным сердечником

 
   
 
     
  Как работает схема питания Ultra Durable 2?  
 
Питание        
  Накопление энергии, регуляция тока
Накопление и разряд емкости
 
МОП-транзистор с низким RDS(on)

Останавливает/
пропускает
электрический
ток через контур
       
  Дроссель с
ферритовым
сердечником

Твердотельный конденсатор

  Процессор
 
     
   

 
  Cu29льная технология — прогрессивное охлаждение  
  Системные платы GIGABYTE серии Ultra Durable 3  
 
 
 
 

Серия Ultra Durable™ 3

 
     
   
     
 
 

Среди несомненных достоинств системных плат GIGABYTE серии Ultra Durable 3, которые отражены в спецификации, ключевую роль играют качественная элементная база, в частности японские твердотельные конденсаторы (период эксплуатации 50 тыс. часов), дроссели с ферритовым сердечником и полевые транзисторы с пониженным сопротивлением открытого канала.

Благодаря новому дизайну изделий с технологией Ultra Durable 3, платформы на базе системных плат GIGABYTE демонстрируют чрезвычайно высокий уровень производительности на ключевых приложениях и в играх, стабильность и гарантированно надежную работу на протяжении всего срока службы. Кроме того, предложенный дизайн отвечает всем требованиям к энергоснабжению современных процессоров, позволяет экономить электроэнергию и значительно снизить нагрев компонентов.

 
     
     
 

Дроссель с ферритовым

сердечником
 
 

Японский твердотельный конденсатор (ресурс работы
50 тыс. часов)

МОП-транзистор с низким RDS(on)

 
 

70 мкм слой медного проводника

Сигнальный слой

 

Изолятор

   

Слой цепей питания

   

Основа (подложка)

   
     

Слой заземления

Изолятор

Сигнальный слой

   
      Вверх  
    Вдвое меньшее общее электрическое сопротивление позволяет снизить тепловыделение    
     
 
  2Х ниже сопротивление
 Импеданс, Ом Ω Меньше – лучше

Удвоена толщина слоев меди, импеданс платы уменьшен вдвое.

 
     
    2 oz Copper PCB
   
 
  Двукратная разница
   
  
   
   
  Японские твердотельные
конденсаторы (ресурс 50 тыс. час)

Дроссель с ферритовым
сердечником

 
   
   
  Полевые транзисто-
ры с пониженным
сопротивлением
канала
 

Два медных слоя толщиной 70-мкм

 
      Вверх  
         

Удвоенная толщина слоев питания и заземления позволяет эффективно распределять тепло, выделяемое компонентами системы, по всей поверхности системной платы, снижая, в том числе, нагрев компонентов в зоне питания ЦП. В отличие от традиционных изделий, рабочая температура системных плат GIGABYTE с технологией Ultra Durable 3 не превышает 50°C*. 

 
* Измерение температуры осуществлялось при 100% нагрузке ЦП
              Термограмма зоны VRM-модуля ЦП (инфракрасный диапазон)            * CPU VRM Показатели температур системы при 100% загрузке ЦП.          
   
 

Сравнение тепловых характеристик системных плат

 
 
 
 
 
 
 

Полевые
транзисторы

Дроссели Конденсаторы

Чипсет
(Северный мост)

Печатая плата

Чем меньше значение,
тем лучше

Платы с технологией
Ultra Durable 3
Платы традиционного дизайна
      Вверх

Конденсатор.

Принцип работы, основные характеристики.

Конденсатор — распространенный двухполюсный электронный компонент, главным свойством которого является способность накапливать электрический заряд и «отпускать» его обратно. Процесс накопления заряда называется зарядкой, а процесс его потери – разрядкой.

Выпускаются конденсаторы самых разных типов и конструкций. Наиболее распространены в электронике и любительской радиотехнике следующие виды:

  • Керамические конденсаторы
  • Танталовые конденсаторы
  • Электролитические конденсаторы
  • Конденсаторы переменной емкости

При включении в цепь электролитических конденсаторов необходимо соблюдать полярность. Отрицательный контакт, обычно, короче положительного и дополнительно может обозначаться соответствующими пометками на корпусе. Для керамических конденсаторов полярность подключения не имеет значения.

В простейшем виде конденсатор состоит их двух металлических пластин, называемых обкладками, которые разделены слоем диэлектрика.

При включении конденсатора в цепь с источником тока, под воздействием электрического поля на одной обкладке накапливается положительный заряд, а на другой – отрицательный. Это будет происходить до тех пор, пока на обкладках не накопится максимально возможное количество заряда. Оно определяется важной характеристикой конденсатора — емкостью. Емкость конденсатора определяется количеством заряда, которое он может накопить при заданном напряжении:

Формула емкости.

C — емкость конденсатора, q — заряд, U — напряжение.

Емкость зависит от таких физических характеристик, как, например, площадь обкладок, расстояние между ними и диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Единицей измерения емкости конденсаторов в международной системе единиц (СИ) является Фарад (Ф).

Чем больше ёмкость, тем больший заряд может удерживать конденсатор при заданном напряжении, и тем меньше скорость его зарядки и разрядки.

Основные параметры конденсаторов:

  • Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками. Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.
  • Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.
  • Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита.
  • Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.
  • Полярность. Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

  • Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).
  • Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  • Конденсаторы с жидким диэлектриком.
  • Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
  • Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
  • Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов, прежде всего, большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении конденсаторов уменьшается общая емкость и увеличивается общее напряжение конденсаторов. Общая емкость при последовательном соединении конденсаторов будет вычисляться по формуле:

Общее напряжение будет равняться сумме напряжений всех конденсаторов.

Например: мы имеем три конденсатора по 30 мкФ x 100 В каждый. При их последовательном соединении общий конденсатор будет иметь следующие данные: 10 мкФ x 300 В.

Параллельное соединение конденсаторов.

При параллельном соединении общая емкость конденсаторов складывается, а допустимое напряжение всего набора будет равно напряжению конденсатора, имеющего самое низкое значение допустимого напряжения из всего набора.

Например: мы имеем три конденсатора 30 мкФ x 100 В, соединённые параллельно. Параметры всего набора конденсаторов в этом случае будут следующие: 90 мкФ x 100 В.

Соединение более двух конденсаторов последовательно редко встречается в реальных схемах. Хотя для увеличения общего напряжения такой набор может встретиться в высоковольтных источниках питания. А вот в низковольтных источниках довольно часто встречается параллельное соединение нескольких конденсаторов для сглаживания пульсаций после выпрямления при больших токах потребления.

Обратите внимание, формулы вычисления емкости последовательного и параллельного соединения конденсаторов в точности обратны формулам вычисления сопротивления при последовательном и параллельном соединении резисторов.

Понравилась статья? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях. А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

До встречи в следующем уроке. Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

ОСОБЕННОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С НИЗКИМ ESR
До последнего времени четкое определение конденсатора с низким ESR отсутствовало. Такие стандарты, как JIS5141 и EIA395, касаются только процедур испытаний конденсаторов. Отсутствие стандартов заставило отдельных производителей самостоятельно определять, что же значит конденсатор с низким ESR. В итоге большинство поставщиков установили согласованный критерий, определяющий такие конденсаторы как элементы, у которых:
· срок службы больше, чем у стандартных конденсаторов;
· максимальный импеданс задается на частоте 100 кГц и остается неизменным в диапазоне температур +20…-10°С;
· пульсирующий ток определяется на частоте 100 кГц;
· повышенная температурная стабильность (температурный коэффициент импеданса).
Конденсаторы с низким ESR одного и того же номинала могут монтироваться в корпуса различных размеров.
Для лучшего понимания того, что же представляют собой конденсаторы с низким ESR и каковы их характеристики, необходимо сначала понять, что же значит низкое ESR и как оно влияет на рабочие характеристики схемы. Эквивалентная схема конденсатора содержит четыре основных элемента (рис.1), причем значения трех – импеданса конденсатора (Z), эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) – зависят от частоты. Значение Rp зависит от постоянного тока. Рассмотрим лишь зависящие от частоты характеристики конденсатора – ESL, ESR и Z.
ESL – сумма индуктивностей всех индуктивных элементов конденсатора. ESL = 2PIЧfЧL, где f – рабочая частота и L – индуктивность.
ESR, подобно ESL, – сумма всех резистивных элементов конденсатора. ESR = DF/(2PIЧfЧC)ЧХс, где DF – коэффициент рассеяния,
f – частота, С – емкость и Хс – емкостное сопротивление,
. ..
Z – импеданс конденсатора. Z = Ц(ESR)2 + (ESL – Xc)2.
Зависимости этих параметров от частоты приведены на рис.2.
Частотные зависимости параметров всех конденсаторов имеют одинаковый характер. Таким образом, для уменьшения ESR следует использовать конденсатор либо большей емкости, либо с меньшим коэффициентом рассеяния. Уменьшение ESR с увеличением емкости конденсатора хорошо понятно и не требует объяснений. Уменьшение ESR за счет применения диэлектрика с меньшим коэффициентом рассеяния наглядно иллюстрирует табл.1, из которой можно сделать несколько важных выводов.
Во-первых, если обратить внимание на частоты, для которых рассчитывалось значение ESR, можно отметить, что с увеличением частоты значение ESR уменьшается. Поэтому при задании в технических условиях на конденсатор с низким ESR требуемого значения эквивалентного последовательного сопротивления необходимо также указывать частоту, на которой ESR измеряется, в противном случае велика вероятность неправильного выбора конденсатора. На рис.3 приведена типовая зависимость ESR от частоты для танаталового конденсатора емкостью 22 мкФ на напряжение 25 В.
Важна и температура, которую необходимо учитывать при оценке конденсатора, особенно если он должен работать при минусовых температурах. Это в первую очередь существенно для алюминиевых электролитических конденсаторов. При очень низких температурах емкость этих конденсаторов может уменьшиться на 10–40%, а DF возрасти на порядок. Поэтому конденсаторы, которые должны работать при низких температурах окружающей среды, необходимо выбирать очень тщательно.
Во-вторых, у конденсаторов с различными диэлектриками различны и значения ESR. Меняя диэлектрик, можно изменять значение ESR. Следует обратить внимание на существенное различие между значениями ESR для алюминиевых электролитических и полипропиленовых конденсаторов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Различны и значения ESR для пленочных и алюминиевых электролитических конденсаторов. Эти различия определяют предпочтительные области применения каждого типа. К достоинствам пленочных конденсаторов относятся, в первую очередь, независимая полярность конструкции, высокое рабочее напряжение, малые значения емкости, жесткие допуски на значение емкости, самовосстановление (только металлизированная конструкция), высокая безотказность, стойкость к большому току пульсации, разнообразие форм выводов и корпусов. Применяются пленочные конденсаторы, как правило, в системах, где требуется низкое ESR для подавления электромагнитных и радиопомех.
Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в импульсных преобразователях напряжения. Выпускаются они различных, отличающихся по своим параметрам, типов (табл.2). Так, в сравнении со стандартными, алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR характеризуются большими значениями емкости, большим сроком службы (более 5 тыс. часов) и долговечностью при полной нагрузке, способностью выдерживать более высокие токи пульсации, большим разнообразием размеров корпусов.
Самые большие различия получены для таких параметров, как долговечность при полной нагрузке, импеданс (Z) и ESR на частоте 100 кГц. Конденсаторы с малыми значениями ESR и импеданса широко используются в импульсных источниках питания для обеспечения стабильности их характеристик. Конденсаторы с высокими значениями ESR будут слишком нагреваться и не позволят стабилизировать ток. Очевидно, саморазогрев конденсаторов также приводит к сокращению их срока службы и, соответственно, к ухудшению характеристик и срока службы стабилизатора на токовых ключах. К тому же, максимальное значение тока пульсации низкоимпедансных конденсаторов больше, чем у стандартных, что позволяет сократить число используемых элемнтов и, тем самым, уменьшить размеры преобразователя.
В качестве примера на рис.4 приведена зависимость напряжения пульсаций на ИС от ESR конденсатора, используемого в цепи развязки по питанию. Комментарии, как говорится, излишни.
Таким образом, если в схеме необходимо использовать конденсаторы с низким ESR, в первую очередь следует определить допустимые пределы значения эквивалентного сопротивления и выбрать компоненты, «соответствующие» требованиям. При этом важно знать условия, при которых производитель проводил испытания, поскольку их характеристики существенно влияют на работу конденсатора в схеме. Серьезную техническую поддержку при выработке требований и рекомендаций по выбору нужного типа конденсатора оказывают разработчикам такие изготовители, как Teapo Electronics и Illinois Capacitor.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ведущие мировые компании по производству конденсаторов уделяют очень большое внимание конденсаторам с низким ESR. Например, Teapo Electronic Corporation, специализирующаяся на выпуске высококачественных алюминиевых электролитических и пленочных конденсаторов, предлагает алюминиевые электролитические низкоимпедансные конденсаторы с низким ESR на рабочую температуру до 105°C серий SC (срок службы 3 тыс. ч при температуре 105°C ) и SX (5 тыс. ч при температуре 105°C ).
Но, пожалуй, нигде, кроме России, нельзя встретить столь вопиющее неcоответствие между назначением изделия и уровнем (откровенно низким) используемой элементной базы. Например, вряд ли где-либо еще в дорогой системе промышленной автоматики можно найти плохие «электролиты». И это не у одного какого-либо производителя. Это – общая беда российской электронной промышленности последних лет. Правда, сегодня ситуация меняется. Качественные конденсаторы, в том числе и с низким ESR, по цене лишь незначительно превосходящие стандартные, становятся доступными отечественному производителю. К тому же, меняется и его менталитет. И это дает надежду на то, что изделия с маркой «Сделано в России» в реальности, а не на бумаге, не будут уступать лучшим зарубежным аналогам.
Компания ПОЛИСЭТ представляет на российском рынке весь спектр высококачественных электролитических и пленочных конденсаторов фирмы Teapo Electronic, а также танталовые электролитические конденсаторы фирмы Samsung Electro-Mechanics.
Тел.: (095) 967-0591; www.poliset.ru; [email protected]

Литература
www.yageo.com
www.teapo.com.tw
www.sem.samsung.com/
Aluminium Electrolytic Capacitors Catalogue, 2001, Teapo Electronic Corporation.
R.W. Franklin, Equivalent Series Resistance of Tantalum Capacitors, AVX Limited, 2001
Passive Component Industry, September/October 2001
R.K. Keenan, Decoupling and layout of Digital Printed Circuits,198

Пролезет ли конденсатор в игольное ушко?
В конце октября 2001 года фирма Samsung Electro-Mechanics выпустила самый миниатюрный в мире многослойный керамический конденсатор для поверхностного монтажа (SMD MLCC) марки 0603MLCC. Размер конденсатора 0,6х0,3 мм, а объем составляет всего лишь одну пятую от объема его предшественника. Конденсатор столь мал, что практически не виден невооруженным глазом. Поэтому производственный процесс полностью автоматизирован. Фирма выпускает конденсатор двух типов: X7R (стандартный) и NPO (с низким эквивалентным последовательным сопротивлением).
Сейчас Samsung Electro-Mechanics ежемесячно выпускает около 30 млн. конденсаторов, в 2002 году объем их производства будет увеличен. Сегодня фирма Samsung Electro-Mechanics контролирует около 30% мирового рынка многослойных керамических конденсаторов и в ближайшее время намерена стать их крупнейшим производителем.

www.poliset.ru; www.sem.samsung.com

«Другой» анодный материал конденсаторы фирмы Vishay
Vishay Intertechnology выпустила новое семейство конденсаторов, в которых анод выполнен из ниобия, а не тантала. Переход к новому материалу был не прост. Пленки оксида ниобия более чувствительны к тепловым и электрическим воздействиям. К тому же, токи утечки ниобиевых компонентов до сих пор были выше, чем танталовых. Но в отличие от тантала, ниобий достаточно распространен в природе и, кроме того, он легче тантала, благодаря чему уменьшается масса конденсатора. Эти соображения и стимулировали разработку ниобиевых компонентов.
Фирма Vishay выпускает конденсаторы емкостью 10–100 мкФ на напряжения 6 и 10 В в разнообразных стандартных корпусах. Они рассчитаны на работу в диапазоне температур -55…85оС.

www.e-insite.net/edmag

Скорость передачи 10 Гбайт/с
По медным проводам
Утверждение, что скорость передачи 10 Гбайт/с доступна лишь для оптического волокна, опровергает соединитель модели Connector–X фирмы Winchester Electronics, способный поддерживать передачу 12 различных пар сигналов с такой скоростью. Это в три-четыре раза выше, чем у современных соединителей медных проводов. Плавкие кнопочные контакты соединителя, напоминающие миниатюрные стальные подушечки для чистки кастрюль, выдерживают 250 циклов сочленения. Для обеспечения контакта соединителя с токопроводящими линиями печатной платы (которая может выполняться на достаточно дешевом материале FC-4) не нужны отверстия, достаточны лишь две крепежные точки. Это позволяет снизить стоимость сборки, улучшить выход годных и предотвратить сбои в передаче сигнала. Цена соединителя длиной 1 дюйм (25,4 мм) – 250–300 долларов.

www.litton-wed.com

Процесс восстановления пластин GaAs
Старые не хуже новых
Фирма Exsil разработала процесс восстановления арсенидгаллиевых пластин для их повторного использования в производстве активных приборов и микросхем. Возможность применения таких пластин весьма перспективна, особенно если вспомнить, что стоимость “первичных” GaAs-пластин на порядок выше, чем кремниевых, – 350–450 долл. при диаметре150 мм. За восстановленную пластину нужно заплатить всего 85–100 долл. Линия фирмы предназначена для восстановления пластин GaAs диаметром 100 и 150 мм, которые по своим параметрами не уступают, а в некоторых случаях превосходят первичные пластины.

Electronic News, 2001, Nov.15.

Электроника движет ростом затрат на НИОКР
По данным отделения технологической политики Министерства торговли США, затраты на НИОКР в 2000 году (самые последние точные данные на сегодня) составили 162,7 млрд. долл., что на 9,3% больше, чем в предыдущем году (145, 6 млрд. долл.). Затраты на НИОКР могут служить серьезным индикатором потенциального роста экономики страны и тенденций развития технологии. Большая часть инвестиций (67%) сосредоточена в двух областях – производство и услуги информационной и электронной технологии и медицинские средства и устройства. При этом на НИОКР в области информационной и электронной технологии было затрачено 47,2% общих корпоративных средств, что на 16,3% больше, чем в 1999 году (в остальных секторах американской экономики рост составил всего 3,7%). Сократились затраты на НИОКР в области аэрокосмических исследований и химической промышленности.

www.e-insite.net

Электролитический конденсатор, теория и примеры

Определение и обще сведения о конденсаторах

Конденсаторы – это очень распространенный элемент радиоэлектронных схем. Они могут классифицироваться по разным показателям, в том числе, по виду диэлектрика. В электролитических конденсаторах в качестве диэлектрика используют тонкую пленку оксида (чаще всего это окислы алюминия, тантала, ниобия). Толщина ее составляет от м, что позволяет получить большую емкость конденсатора. Такая пленка характеризуется высокой электрической прочностью. Это важно, так напряженность электрического поля, которое создается в оксидной пленке довольно высокая и приближена к пределу теоретической прочности кристалла. Оксидная пленка получается в результате электрохимической реакции.

В зависимости от вещества и состояния электролита конденсатор является жидкостным (электролит — жидкость), сухим (электролит – вязкая паста) или оксидно – полупроводниковым (оксидный слой покрыт слоем полупроводника). Жидкостные и сухие электролитические конденсаторы имеют свои достоинства. Так, электролитические конденсаторы, имеющие в качестве диэлектрика жидкость, лучше охлаждаются, выдерживают большие нагрузки и могут восстанавливаться при пробое. Однако они имеют существенный ток утечки. Сухие электролитические конденсаторы обладают более простой конструкцией, чем жидкостные, несут меньшие потери при работе. Сухие электролитические конденсаторы в настоящее время применяются чаще.

Электролитические конденсаторы обладают большими емкостями при относительно малых размерах и невысокой стоимости.

Однако у них есть и недостатки, такие как: невысокая надежность, небольшая точность и стабильность, существенные потери энергии, плохое сопротивление изоляции. Они являются чувствительными к изменению температуры, так при увеличении температуры их емкость увеличивается. Электролитические конденсаторы сильно реагируют на перенапряжение, имеют рабочее напряжение (обычно) менее 500 В. Кроме того, конденсатор обладает полярностью и может снижать емкость со временем, так как электролит высыхает, оксидная пленка разрушается.

Электролитические конденсаторы используют в схемах с пульсирующим и постоянным напряжением. Часто электролитические конденсаторы имеют полярность. При последовательном соединении двух электролитических конденсаторов, имеющих одинаковую емкость, причем плюс с плюсом (или минус с минусом), получают неполярный конденсатор, который можно применять в цепях переменного тока для короткого времени работы. При этом суммарная емкость уменьшается. Для того, чтобы получить неполярный электролитический конденсатор оксидную пленку наносят на обе обкладки.

Принципиальное устройство электролитического конденсатора

Чаще всего электролитический конденсатор состоит из двух пластин из металла (например, алюминия), размещенных в электролите. На одну из пластин наносят пленку из оксида – эта пластина становится одной обкладкой конденсатора (рис.1) (анодом). Вторая обкладка – это электролит. Данная металлическая пластина, которая не имеет пленки, осуществляет контакт с электролитом.

Рис. 1

Виды электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы в свою очередь разделяют на:

  1. полимерные;
  2. полимерные радиальные;
  3. стандартной конфигурации;
  4. миниатюрные;
  5. полярные и не полярные;
  6. низкоимпедансные и др.

Электролитические конденсаторы, имеющие в своем составе оксидную пленку, всегда являются полярными. Предельное напряжение для них зависит от вещества, так для алюминиевых конденсаторов максимальное напряжение составляет около 600 В, танталовые конденсаторы выдерживают около 175 В. Данный тип конденсаторов имеет существенный ток утечки (у алюминиевых конденсаторов около , у танталовых — ). Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкости от 2 до нескольких тысяч микро фарад и рабочие напряжения от 6В до 600 В.

Примеры решения задач

Конденсаторы

, Часть 7 «Электролитические конденсаторы [2]» | Электроника ABC | Журнал TDK Techno

Характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы мокрого типа широко используются, поскольку они обладают высокой емкостью и недороги. Однако по сравнению с конденсаторами других типов они обладают следующими характеристиками, которые необходимо тщательно учитывать при разработке приложений.

● Ограниченный срок службы

Высыхание (испарение) электролита вызывает падение емкости, также известное как потеря емкости. Срок службы обычно составляет около 10 лет. Утечки электролита также могут вызвать нарушение изоляции цепи и другие проблемы.

Закон Аррениуса (удвоение на каждые 10ºC)

Степень потери электролита зависит от температуры, примерно в соответствии с так называемым законом Аррениуса или уравнением для скорости химических реакций, зависящих от температуры.Это означает, что при каждом повышении температуры использования на 10 градусов по Цельсию срок службы сокращается наполовину, и, наоборот, он удваивается на каждые 10 градусов.

● Электролитические конденсаторы имеют полярность

При подаче напряжения противоположной полярности внутренняя температура повышается и образуется газ, который повышает внутреннее давление и может привести к разрушению конденсатора.

● Пульсации тока вызывают собственное повышение температуры

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большое значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), что приводит к высоким тепловым потерям при воздействии пульсаций тока. Возникающее в результате повышение собственной температуры может сократить срок службы конденсатора.

● Функция самовосстановления оксидного слоя

Анод из оксидной пленки, используемый в качестве диэлектрика в алюминиевом электролитическом конденсаторе, может быть поврежден приложением напряжения противоположной полярности или напряжением, превышающим номинальное значение.Электролит содержит как кислотные, так и основные компоненты. Окислительный эффект кислотного компонента вызывает заживление оксидного слоя, явление, называемое самовосстановлением.

● Емкость и ESR сильно зависят от температуры.

Как показывают графики ниже, изменение емкости больше при низких температурах, и значение ESR также велико.

Электролитический конденсатор

— свойства, использование, значение емкости и полярность

В предыдущем посте мы обсуждали керамические конденсаторы.В этом посте будет рассказано об электролитическом конденсаторе, его различных свойствах, использовании и о том, как найти значение емкости и полярность клемм.

Введение в электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор назван так, потому что диэлектрик, который используется в нем, представляет собой электрохимически обработанную оксидную форму. Электролитический конденсатор относится к категории поляризованных конденсаторов.

Как обсуждалось в более ранней публикации, термин « поляризованный » означает, что эти конденсаторы имеют положительный и отрицательный полюсы, и их следует подключать только таким образом. Неправильное подключение может привести к неисправности / неисправности / неисправности электролитических конденсаторов из-за разрыва очень тонкого диэлектрического слоя.

Свойства электролитического конденсатора

Различные свойства электролитического конденсатора следующие:

Диэлектрическая постоянная (K) электролитического конденсатора

Как и в случае керамического конденсатора, электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую постоянную ( К). Благодаря этому он обеспечивает высокие значения емкости при меньших размерах.

Ограничение температуры электролитического конденсатора

Поскольку этот тип конденсатора содержит желе электролита, его нельзя использовать при температуре ниже -40 ° C (так как низкая температура может привести к замерзанию этого желе) и выше + 105 ° C (как высокая температура может привести к испарению этого желе).

Примечание. Ранее я упоминал диапазон температур от -10 ° C до + 85 ° C. Однако я изменил его, когда мой друг Гарри (инженер-электронщик с более чем 10-летним опытом работы) сообщил мне о текущих изменениях температурного режима этих конденсаторов.

Поляризация электролитического конденсатора

Эти конденсаторы поляризованы. Они должны быть подключены таким образом, чтобы электролит всегда был отрицательным электродом. При таком подключении через конденсатор будет протекать небольшой ток.

Однако, если они подключены наоборот, это приведет к протеканию большого тока, который, в свою очередь, может навсегда повредить конденсатор.

Стоимость электролитического конденсатора

У них очень низкая стоимость изготовления.

Размер Доступность

Они доступны в различных размерах, от большого до меньшего в зависимости от требований. Вот почему, как и в случае с керамическими конденсаторами, место для установки не является проблемой.

Надежность

Они довольно надежны и являются одними из наиболее часто используемых конденсаторов в семействе конденсаторов. Они также обладают высокой толерантностью.

Диапазон емкости электролитического конденсатора

Обычно они выпускаются с большими значениями емкости от 01 мкФ до нескольких фарад.

Номинальное напряжение электролитического конденсатора

Они имеют очень низкое номинальное напряжение. Фактически это один из недостатков электролитических конденсаторов.

Применение электролитических конденсаторов

Они часто используются в цепях с малыми частотами. Их можно использовать для: —

  • Снижение колебаний напряжения в фильтрующих устройствах.
  • Сглаживание входа и выхода фильтра.
  • Фильтрация шумов или развязка в источниках питания.
  • Связь сигналов между усилительными каскадами.
  • Хранение энергии в приложениях с низким энергопотреблением.
  • Для обеспечения временной задержки между двумя функциями в цепи.

Как найти значение емкости и полярность электролитических конденсаторов

Значение емкости и полярность электролитического конденсатора можно определить следующим образом: —

Значение емкости

Значение емкости (а также рабочее напряжение) четко указано на этих конденсаторах. В этом нет никакого декодирования.

Полярность

Отрицательный конец обозначается знаком минус (-). Другой конец, который не отмечен, будет положительным концом.

В случае, если отрицательный конец не отмечен знаком минус (-), вы также можете идентифицировать его по тонкой полосе нечетного цвета над ним.

В случае, если оба недоступны, вы все равно можете определить это, посмотрев длину обоих выводов этих конденсаторов. Длина отрицательного вывода всегда остается меньше, чем положительный конец во время изготовления для его идентификации.

  Также читайте: - 
  Типы конденсаторов
Как считывать значения цветовой маркировки конденсаторов - Расчетные и идентификационные коды 
 

Характеристики конденсатора и применение | MTI Instruments

Конденсаторы часто характеризуются множеством характеристик. Эти характеристики в конечном итоге определяют конкретное применение конденсаторов, температуру, диапазон емкости и номинальное напряжение. Огромное количество характеристик конденсатора вызывает недоумение.Кроме того, может быть очень сложно интерпретировать и понять информацию, напечатанную на корпусе конденсатора.

Конденсаторы бывают различных типов или семейств, и каждая из этих групп имеет свою собственную систему идентификации и характеристики. Некоторые из этих систем легко интерпретировать. Однако другие системы изобилуют символами, буквами и цветами, понимание которых может сбивать с толку.

Определение характеристик конденсатора обычно означает выяснение того, к какому семейству он принадлежит.Семейства конденсаторов включают:

  • Пластик
  • Керамический
  • Пленка
  • Электролитический

После того, как вы определили, к какому семейству принадлежит конденсатор, становится намного проще определить его характеристики.

Что касается конденсаторов, их может быть больше, чем кажется на первый взгляд. Например, то, что два конденсатора имеют одинаковое значение емкости, не означает, что они имеют одинаковое номинальное напряжение. Эта информация жизненно важна, потому что, если используется неправильный конденсатор (например, конденсатор с меньшим номинальным напряжением, используемый вместо конденсатора с более высоким номинальным напряжением), то конденсатор может быть поврежден и даже разрушен.

Характеристики конденсатора можно найти в технических паспортах, предоставленных производителем. Давайте рассмотрим несколько наиболее важных характеристик:

1) Рабочее напряжение (WV)

Это важная характеристика конденсатора, которая дает определение максимального непрерывного напряжения (переменного или постоянного тока), которое может быть приложено к конденсатору без конденсатор выходит из строя. В большинстве случаев вы можете найти рабочее напряжение, напечатанное на боковой стороне корпуса конденсатора, отображающее его рабочее напряжение постоянного тока.

Поскольку переменное напряжение конденсатора относится к среднеквадратичному значению, а не к пиковому или максимальному значению (которое оказывается на 1,414 больше), значения переменного и постоянного напряжения обычно не совпадают для любого типа конденсатора.

Отказ может произойти, если какое-либо напряжение постоянного тока превышает рабочее. Отказ также может произойти, если имеет место чрезмерная пульсация переменного тока. В этом случае вполне естественно, что конденсатор будет иметь увеличенный срок службы, если он будет работать в пределах своего номинального напряжения в прохладной окружающей среде.

Общие рабочие напряжения постоянного тока включают:

  • 10 В
  • 16 В
  • 25 В
  • 35 В
  • 50 В
  • 63 В
  • 100 В
  • 160 В
  • 250 В
  • 400 В
  • 1000 В

Вы можете найти каждый из эти напряжения нанесены непосредственно на корпус конденсатора.

2) Ток утечки

Диэлектрики, используемые в конденсаторах, которые служат для разделения проводящих пластин, не являются идеальными изоляторами.Из-за этого небольшой ток или «утечка» протекает через диэлектрик под влиянием мощных электрических полей, которые накапливаются из-за заряда пластин при приложении постоянного напряжения питания.

Этот небольшой постоянный ток называется током утечки. По сути, ток утечки возникает, когда электроны проходят через диэлектрическую среду (обычно по краям). В конце концов, ток утечки полностью разрядит конденсатор, если напряжение питания исключить из уравнения.

В случае небольшой утечки, характерной для фольговых или пленочных конденсаторов, ток утечки называется «сопротивлением изоляции» (Rp), которое выражается как высокое сопротивление. Термин «ток утечки» обычно используется только тогда, когда поток электронов очень велик.

Ток утечки конденсатора — один из важнейших параметров цепей связи источника питания и усилителя. С учетом сказанного, лучшим выбором для систем хранения являются тефлон, полистирол, полипропилен и другие типы пластиковых конденсаторов.

С другой стороны, алюминиевые, танталовые и другие типы конденсаторов электролитического типа могут работать с очень высокими емкостями. Однако они подвержены высоким токам утечки. Из-за этого они не подходят для приложений связи или хранения. В заключение, ток утечки для алюминиевых электролитов будет увеличиваться при повышении температуры.

3) Допуск, (±%)

Допуск конденсатора выражается положительным или отрицательным значением. Они представляют собой пикофарады (± пФ), которые указывают на конденсаторы с низкими значениями (обычно менее 100 пФ) или в процентах (±%) для конденсаторов с более высокими значениями (обычно выше 100 пФ).

По сути, значение допуска — это полная степень отклонения емкости от номинального значения. В большинстве случаев уровень допуска может составлять от -20% до + 80%. Номинальные характеристики конденсаторов определяются тем, насколько они близки к фактическим значениям по сравнению с номинальной номинальной емкостью. Буквы и цветные полосы используются для обозначения фактического допуска. Обычные уровни допусков для конденсаторов составляют около 5% — 10%. Тем не менее, некоторые конденсаторы из пластика имеют рейтинг не более ± 1%.

4) Рабочая температура, (T)

Из-за изменений диэлектрических свойств колебания температуры будут иметь прямое влияние на значение емкости. Если окружающая температура становится слишком высокой или слишком низкой, значение емкости цепи может работать неправильно. Как правило, большинство конденсаторов хорошо работают при температуре от -30 ° C до + 125 ° C. Номинальное напряжение при рабочей температуре для пластиковых конденсаторов не более + 70oC.

Электролитические конденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы подвержены деформации при высоких температурах из-за утечки и внутреннего давления.Кроме того, электролитические конденсаторы нельзя использовать при температурах ниже -10 ° C, потому что электролитный гель замерзнет.

5) Температурный коэффициент, (TC)

Температурный коэффициент конденсатора определяется максимальным изменением его емкости в определенном температурном диапазоне. Как правило, температурный коэффициент конденсатора определяется линейным образом в миллионных долях на градус Цельсия (PPM / oC). Его также можно определить как процентное изменение в определенном диапазоне температур.

Конденсаторы класса 2 имеют нелинейную природу. В результате их значения увеличиваются с увеличением температуры, что дает им температурный коэффициент, который выражается положительным знаком «P». В отличие от конденсаторов класса 2, некоторые конденсаторы фактически уменьшают свое значение при повышении температуры. В результате температурный коэффициент в этом случае будет выражен отрицательным «N».

Некоторые конденсаторы не меняют своего значения и остаются постоянными в определенном диапазоне температур.Эти конденсаторы имеют нулевой температурный коэффициент и обозначаются как «NPO». Эти типы конденсаторов относятся к классу 1.

Хотя подавляющее большинство конденсаторов теряют свою емкость, когда становятся слишком горячими, существует исключение для конденсаторов с температурной компенсацией. Эти типы конденсаторов могут работать при температурах от P1000 до N5000 (от +1000 ppm / oC до -5000 ppm / oC).

Очень хорошо можно подключить конденсатор с положительным температурным коэффициентом параллельно конденсатору с отрицательным температурным коэффициентом. Когда это происходит, два противоположных эффекта в конечном итоге нейтрализуют друг друга. Конденсаторы с температурным коэффициентом приложения также могут использоваться для нейтрализации влияния других компонентов, расположенных в цепи, таких как резистор или катушка индуктивности.

6) Номинальная емкость, (C)

Когда дело доходит до важности, номинальное значение емкости C конденсатора всегда будет занимать первое место среди характеристик конденсатора. Это значение можно измерить тремя способами:

  • микрофарад (мкФ)
  • пикофарад (мкФ)
  • нанофарад (мкФ)

Эти значения напечатаны буквами непосредственно на корпусе конденсатора. , числа и цветные полосы.

7) Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

Эквивалентное последовательное сопротивление AKA ESR — это импеданс конденсатора по переменному току, когда он используется на более высоких частотах. Он включает сопротивление постоянному току выводов клемм, сопротивление диэлектрического материала, сопротивление пластины конденсатора и сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком; все они измеряются при определенной температуре и частоте.

Эквивалентное последовательное сопротивление определяет потери энергии «эквивалентного» последовательного сопротивления конденсатора.Таким образом, он должен определять общие тепловые потери I2R конденсатора. Это особенно актуально, когда задействованы силовые и коммутационные цепи.

Конденсаторы с высоким ESR менее способны пропускать ток к пластинам и от них во внешнюю цепь. Это связано с более длительной постоянной времени заряда / разряда RC. ESR электролитических конденсаторов будет постепенно увеличиваться со временем, поскольку электролит внутри начинает высыхать. При использовании в качестве фильтра рекомендуется использовать конденсатор с низким значением ESR.

8) Поляризация

Конденсатор Поляризация относится к конденсаторам электролитического типа (в основном алюминиевым электролитическим конденсаторам) в отношении их электрического соединения. Подавляющее большинство электролитических конденсаторов поляризованы, а это означает, что напряжение на выводах конденсатора должно иметь правильную полярность (положительный к положительному, отрицательный к отрицательному).

Неправильная поляризация может привести к разрушению оксидного слоя внутри конденсатора, что в конечном итоге приведет к протеканию через устройство больших токов.В результате конденсатор, скорее всего, выйдет из строя.

Большинство электролитических конденсаторов имеют отрицательную клемму, отмеченную стрелкой, полосой, черной полосой или шевронами. Они установлены для предотвращения возможных неправильных подключений к источнику постоянного тока.

Некоторые из более крупных электролитических конденсаторов с металлическим корпусом подключаются к отрицательной клемме. Это можно сделать, потому что металлический корпус изолирован электродами. Имейте в виду, что при использовании алюминиевых электролитов в сглаживающих цепях источника питания будьте осторожны, не позволяя пульсации переменного напряжения и сумме пикового постоянного напряжения превращаться в «обратное напряжение».»

Заключение

Имейте в виду, что конденсаторы с небольшой емкостью (менее 0,01 мкФ) обычно не представляют опасности для людей. Однако, если емкость конденсатора превышает 0,01 мкФ, вас ждет электрошок! Все конденсаторы способны накапливать электрические заряды, которые принимают форму напряжения даже при отсутствии тока в цепи.

Как правило, вы никогда не должны прикасаться к выводам конденсаторов с большими номиналами, если питание отключено. Некоторые конденсаторы могут накапливать смертельные заряды. напряжения.Если вы не уверены в состоянии большого конденсатора, с которым пытаетесь обращаться, всегда обращайтесь за помощью к эксперту.

Рекомендуемое изображение Кредит: Clker-Free-Vector-Images / Pixabay
В сообщении Изображение 1 Кредит: Elcap [CC0], из Wikimedia Commons
В сообщении Изображение 2 Кредит: Элкап [CC0], из Wikimedia Commons
В сообщении Изображение 3 Предоставлено: Stack Exchange
In Post Image 4 Предоставлено: Sakurambo [Public domain], из Wikimedia Commons In Post Image 2
In Post Image 5 Кредит: Jwratner1 в английской Википедии.[CC0], через Wikimedia Commons

Электролитический конденсатор — использование, особенности, преимущества и недостатки

Конденсатор, который правильно использует другой электролит для достижения большей емкости, чем другая форма конденсатора, известен как электролитический конденсатор. Это жидкое вещество с очень влиятельной смесью анионных субатомных частиц. Обычно электролитическими конденсаторами называют три различных типа конденсаторов. Это следующие

  • Алюминиевый электролитический конденсатор

  • Танталовый электролитический конденсатор

  • Ниобиевый электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор особого типа, способный хранить сотни и тысячи фарад больше электрического заряда. суперконденсаторы.Они часто известны как двухслойные электролитические конденсаторы.

Электролитический конденсатор Использует

  • Все конденсаторы под электролитическим конденсатором нейтрализованы. То есть напряжение на аноде всегда выше, чем на катоде. Из-за возможности накопления большого количества электрического заряда они в основном используются для передачи сигналов нижних частот. В электроснабжении они широко используются для фильтрации или развязки шумов.

  • Иногда они используются при сглаживании ввода и вывода.Они используются в качестве фильтра низких частот, если сигнал является сигналом постоянного тока со слабой составляющей переменного тока.

  • Электролитические конденсаторы в основном используются в качестве фильтров в громкоговорителях. Он направлен на уменьшение вибрации усилителя. Вибрация основного — это электрический звук 50 Гц и 60 Гц, подаваемый от сети. Было бы слышно, если бы расширили.

Характеристики электролитического конденсатора

Давайте обсудим некоторые особенности электролитического конденсатора:

Накопление емкости

Его электрические характеристики в основном зависят от используемого электролита и анода.Способность накапливать электрический заряд электролитических конденсаторов, имеет огромную выдержку 20% и накапливается с минимальной скоростью с течением времени. Для этого реализован алюминиевый конденсатор. Чья очень малая емкость, равная 47 мкФ, может иметь значение от 37,6 мкФ до 56,4 мкФ.

Танталовые конденсаторы тоже способны выдерживать высокие, но их максимальное рабочее напряжение находится внизу. Поэтому они не могут заменить алюминиевые конденсаторы.

Емкость, стоимость и ограничения для накопления электрического заряда

Электролит и анод в основном определяются как электрические характеристики устройства.Результаты и способность накапливать электрические заряды зависят от температуры и частоты. Конденсатор с нетвердым электролитом показывает большую емкость по температуре и частоте, чем конденсатор с твердым электролитом. Базовая единица измерения накопительной способности электролитического конденсатора — микрофарада. Значение емкости, указанное производителями в таблицах данных, называется номинальной емкостью или номинальной емкостью. Если значение электрической емкости устройства измеряется на частоте 1 кГц, это будет 10-процентный вычет из 100/110 Гц. Температура там будет 200 гр.

Допуск емкости можно определить как процент допустимого отклонения измеренной емкости от номинального значения. Некоторые конденсаторы очень просты в использовании в зависимости от их срока службы. Их значения указаны ниже:

  • Из серии E3 измеренная емкость и допустимая нагрузка составляют ± 20%, буквенный код «M».

  • В серии E6 измеренная емкость и допуск составляют ± 20%, буквенный код «M.»

  • Для серии E12 номинальная емкость и допуск составляют ± 10%, буквенный код» K. » были получены из слоя газа на одной пластине. Это возможно только при соблюдении абсолютной полярности. Формула будет такой: емкость (C) — это величина заряда (Q) на каждой пластине, деленная на напряжение (V ), связанные с пластинами: C = Q / V.Наличие этого газового слоя и значительный диэлектрический эффект обеспечивает электролитический конденсатор, сравнительно большую емкость по объему, чем другие формы конденсаторов.

  • Использование электролитических конденсаторов также имеет недостатки. В этих конденсаторах очень высока вероятность возникновения токов утечки. Допуски значений, эквивалентная емкость последовательного сопротивления и короткий срок службы являются некоторыми другими недостатками этих электролитических конденсаторов.

Применение электролитических конденсаторов

  • Используется для предотвращения колебаний напряжения в различных фильтрующих устройствах.

  • Когда сигнал постоянного тока слабее переменного, он используется в качестве сглаживающего фильтра ввода-вывода.

  • Конденсаторы этих типов в основном используются для фильтрации шума или развязки в электроснабжении.

  • Еще одна функция этих конденсаторов — управление связью сигналов между усилительными каскадами и накопление энергии в импульсных лампах.

Страница не найдена — Промышленные устройства и решения

Продукты, описанные на этом веб-сайте, были разработаны и произведены для стандартных приложений, таких как общая электроника, офисное оборудование, оборудование для передачи данных и связи, измерительные приборы, бытовая техника и аудио-видео оборудование. .

Для специальных применений, в которых требуется качество и надежность, или если отказ или неисправность продуктов могут напрямую угрожать жизни или вызвать угрозу травм (например, для самолетов и аэрокосмического оборудования, дорожного и транспортного оборудования, оборудования для сжигания, медицинского оборудования , устройства для предотвращения несчастных случаев и защиты от кражи, а также защитное оборудование), пожалуйста, используйте только после того, как ваша компания проверит пригодность наших продуктов для этого применения.

Независимо от области применения, при использовании наших продуктов в оборудовании, для которого ожидается высокий уровень безопасности и надежности, убедитесь, что схемы защиты, схемы резервирования и другие устройства установлены для обеспечения безопасности оборудования при оценке области применения путем независимой проверки безопасности. тесты.

Обратите внимание, что продукты и технические характеристики, размещенные на этом веб-сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения. Независимо от области применения, пожалуйста, подтвердите последнюю информацию и спецификации до окончательного этапа проектирования, покупки или использования.

Техническая информация на этом веб-сайте содержит примеры типичных операций и схем применения продуктов. Он не предназначен для гарантии ненарушения или предоставления лицензии на права интеллектуальной собственности этой компании или любой третьей стороны.

Если какие-либо продукты, спецификации продуктов и техническая информация на этом веб-сайте подлежат экспорту или предоставлению нерезидентам, необходимо соблюдать законы и правила страны-экспортера, особенно те, которые касаются безопасного экспортного контроля.

Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, не может быть перепечатана или воспроизведена полностью или частично без предварительного письменного разрешения Panasonic Corporation.

Инструменты и программы, представленные на этом веб-сайте, должны использоваться по вашему усмотрению.Panasonic не гарантирует каких-либо результатов от использования этих инструментов и программ и не несет ответственности за любые убытки, возникшие в результате использования вами.

<о письме для получения сертификата соответствия директиве ЕС RoHS>
Дата перехода на продукт, соответствующий требованиям RoHS, зависит от номера детали или серии.
При использовании инвентаря, в котором неясно соответствие требованиям RoHS, выберите «Запрос на продажу».
в форме веб-запроса.

Извещение о передаче полупроводникового бизнеса


Полупроводниковый бизнес Panasonic Corporation (далее именуемой «Компания») будет передан 1 сентября 2020 года Nuvoton Technology Corporation (далее именуемой «Nuvoton»). Соответственно, Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd., которая управляла полупроводниковым бизнесом Panasonic, перейдет под эгидой Nuvoton Group с новым названием Nuvoton Technology Corporation Japan (далее именуемой «NTCJ»).
В соответствии с этой передачей полупроводниковая продукция, размещенная на этом веб-сайте, будет считаться продукцией, произведенной NTCJ, после 1 сентября 2020 года. Однако такая продукция будет постоянно продаваться через Компанию.
Обратите внимание, что при запросе о полупроводниковой продукции, размещенной на этом веб-сайте, клиенты должны перейти на веб-сайт, управляемый NTCJ (далее «веб-сайт NTCJ»), и подтвердить, что NTCJ является компанией, ответственной за управление личной информацией, предоставляемой клиентами на ее веб-сайте.Мы ценим ваше понимание по этому поводу. Электролитический конденсатор

: типы, характеристики, формула и применение

Что такое электролитический конденсатор?

Электролитический конденсатор — это поляризованный конденсатор, анод которого сделан из металла, образующего изолирующий оксидный слой путем анодирования. Этот оксидный слой действует как диэлектрик конденсатора. Необходимо постоянно поддерживать на аноде более высокое напряжение, чем на катоде. Выход из строя электролитического конденсатора может привести к взрыву или возгоранию.

Конструкция электролитического конденсатора

Он построен между двумя пластинами, разделенными электролитом. Он состоит из 2 клемм, которые называются анодом и катодом. Окисленный слой покрывает эти металлы. этот слой является изоляционным материалом. На основе этого материала существует три типа электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы, танталовые электролитические конденсаторы, ниобиевые электролитические конденсаторы.

Типы электролитических конденсаторов

Алюминиевый электролитический конденсатор:

  • Эти конденсаторы изготовлены из алюминиевой фольги, покрытой оксидом.другой материал без покрытия используется в качестве катода. Есть два варианта этого типа: простой, а другой — травленый.
  • Максимальное напряжение колеблется от до 500 В.
  • Диапазон этого конденсатора колеблется от 1 мФ до 47000 мФ.

Танталовый электролитический конденсатор:

  • Конденсатор, в котором пентоксид тантала используется в качестве изолирующего слоя, называется танталовым электролитическим конденсатором.
  • Доступны как в сухом, так и во влажном виде.
  • Один терминал меньше другого. Меньший состоит из диоксида магния.
  • Они более стабильны по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.
  • Емкость составляет от 47 нФ до 470 мкФ.
  • 50 вольт — это максимальный диапазон напряжения.

Электролитический конденсатор на основе оксида ниобия:

  • Анод этого конденсатора состоит из монооксида ниобия.
  • Эффективно работает с постоянным напряжением.

Емкость электролитического конденсатора

Емкость определяется как заряд, накопленный между диэлектриками, деленный на разность напряжений, которая существует на конденсаторе.

C : измерено в фарадах

Q : измерено в кулонах

V : измерено в вольтах

Также прочтите: Электростатический потенциал и емкость Примечания

Характеристики конденсаторов

Дрейф емкости:

Электрические характеристики существенно зависят от типа используемого электролита и анода. Емкость электролитических конденсаторов имеет большие допуски до 20% и со временем уменьшается.Возможно изготовление танталовых конденсаторов с высокими допусками, но их максимальное рабочее напряжение очень низкое.

Сопротивление изоляции:

Ток утечки генерируется при добавлении постоянного напряжения к конденсатору. Сопротивление изоляции — это соотношение между этими двумя.

Loss:

Под действием электрического поля энергия, потребляемая конденсатором из-за нагрева за единицу времени, называется потерей. Потери конденсаторов в основном вызваны диэлектрическими потерями, потерей проводимости и сопротивлением частей конденсатора.

Загрузить: Электростатический потенциал и емкость Важные вопросы pdf

Где используется конденсатор?

  • Блокировка постоянного тока : предотвращает прохождение потока постоянного тока и позволяет проходить переменному току.
  • Муфта : она работает как соединение между двумя цепями, позволяя сигналам переменного тока проходить и передавать в следующую цепь.
  • Выпрямление : переключающий элемент с полузамкнутым проводом включается или выключается в заданное время.
  • Энергия накопитель : накапливает электрическую энергию для высвобождения при необходимости, например, вспышки камеры, слухового оборудования и т. Д.
  • Фильтрация : Конденсаторы, используемые на видеокартах, имеют эту функцию.

Свойства электролитического конденсатора

  1. Диэлектрическая проницаемость (K) : электролитический конденсатор также имеет высокую диэлектрическую проницаемость; благодаря этому он обеспечивает высокие значения емкости при уменьшенных размерах.
  2. Ограничение температуры электролитического конденсатора : Поскольку этот конденсатор содержит внутри электролитическое желе, его нельзя использовать при температурах ниже -40 ° C и выше 105 ° C.
  3. Поляризация конденсатора : Электролитические конденсаторы всегда поляризованы. они должны быть подключены таким образом, чтобы электролит был подключен отрицательно.
  4. Рентабельно : стоимость электролитического конденсатора очень низкая.
  5. Наличие размера : он доступен в различных размерах от маленьких до огромных. поэтому место для установки здесь не проблема.

Преимущества и недостатки электролитического конденсатора

Преимущества:

  • Из-за высокого значения емкости он используется там, где существует большая потребность в достижении большего значения емкости.
  • Среди прочего, танталовые конденсаторы более используются из-за их стабильности.
  • Это полезно в низкочастотных приложениях.

Недостатки:

  • Конденсаторы необходимо использовать с комбинацией неэлектролитных конденсаторов для увеличения их размера.
  • Поскольку эти конденсаторы имеют полярность, необходимо уделить внимание выполнению соединений.
  • Легко страдает от перепадов температуры.

Применение электролитического конденсатора

  • Он используется для предотвращения колебаний напряжения в различных фильтрующих устройствах.
  • Его можно использовать в различных операциях фильтрации для уменьшения содержания пульсаций напряжения.
  • Его можно использовать практически для усиления звука, чтобы уменьшить «гудение» в цепи.

Примеры вопросов

Вопрос: Вкратце объясните, что подразумевается под электролитическим конденсатором. (1 балл)

Ответ: Электролитический конденсатор — это поляризованный конденсатор в жидком веществе, содержащий большое количество анионных частиц, который приобретает большую емкость за счет использования электролита.

Вопрос: Дайте и объясните формулу емкости электролитического конденсатора. (2 балла)

Ответ: Емкость электролитического конденсатора измеряется аналогично другим конденсаторам. Емкость конденсатора — это отношение накопленного заряда к разности напряжений (разности потенциалов) через конденсатор. Его единица измерения — Фарад (F). Следовательно,

Емкость = Накопленный электрический заряд / Падение напряжения

C = Q / V

Ques.: Выведите формулу емкости электролитического конденсатора. (3 балла)

Ответ: Емкость конденсатора — это соотношение накопленного заряда и разности напряжений через конденсатор, показанное как,

C = Q / V… .. (i)

Теперь, в с точки зрения диэлектрической проницаемости, и принимая площадь поперечного сечения как A, выражение E между пластинами конденсаторов принимает следующий вид:

E = Q / A∈ o … . .. (ii)

Считайте, что разность потенциалов (ΔV) между пластинами конденсатора равна ‘V’, а расстояние между пластинами должно быть ‘ d ‘,

V = E d

Приведенная выше формула достигается интегрированием, показанным ниже,

ΔV = −∫E .d и E = константа.

Подставляя значение V = Ed в (i), мы получаем

C = Q / Ed

C = A∈ o / d ……. из (ii).

Вопрос: Укажите несколько вариантов использования электролитического конденсатора. (3 балла)

Ответ: Использование электролитического конденсатора:

  1. Фильтрация и сглаживание переменного напряжения.
  2. Буферизация и хранение источника постоянного напряжения.
  3. Постоянное и бесперебойное электроснабжение.
  4. Накопитель энергии во флеш-устройствах
  5. Пускатели электродвигателей.

Характеристики и применение танталовых конденсаторов

Характеристики и применение танталовых конденсаторов



Просмотры сообщений: 1 916

Как класс электролитических конденсаторов, танталовый конденсатор широко используется в коммуникациях, аэрокосмической и военной промышленности, подводных кабелях, современных электронных устройствах, бытовой технике, телевизорах и многих других областях.

Танталовый конденсатор

Танталовые конденсаторы изготовлены из металлического тантала (Ta) в качестве материала анода. По разным анодным структурам танталовые конденсаторы можно разделить на танталовые конденсаторы с фольгой и танталовые конденсаторы из спеченного тантала .

Танталовые конденсаторы из спеченного танталового порошка можно разделить на танталовые конденсаторы с твердым электролитом и танталовые конденсаторы с нетвердым электролитом в зависимости от их различных рабочих электролитов.Среди них большой спрос на твердотельные танталовые электролитические конденсаторы, такие как конденсаторы типа CA и CA42.

Танталовый конденсатор

Танталовые электролитические конденсаторы имеют маркировку CA на корпусе, но символы в цепи такие же, как и у других электролитических конденсаторов. Наиболее распространенная конструкция танталового конденсатора показана на рисунке выше.

По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами танталовые электролитические конденсаторы имеют следующие преимущества:

1.Маленький размер

Поскольку в танталовых конденсаторах используется танталовый порошок с очень мелкими частицами, а диэлектрическая проницаемость пленки оксида тантала на 17 больше, чем у пленки оксида алюминия, танталовый конденсатор имеет большую емкость на единицу объема.

2. Широкий диапазон рабочих температур

Обычно танталовые электролитические конденсаторы могут нормально работать при температуре от -50 ° C до 100 ° C. Хотя алюминиевые электролитические конденсаторы также могут работать в этом диапазоне, электрические характеристики намного уступают танталовым электролитическим конденсаторам.

3. Длительный срок службы, высокое сопротивление изоляции, низкий ток утечки

Пленочная среда из оксида тантала в танталовом электролитическом конденсаторе не только устойчива к коррозии, но также может сохранять хорошие рабочие характеристики в течение длительного времени.

4. Хорошие частотные характеристики импеданса

У конденсаторов с плохими частотными характеристиками емкость значительно уменьшается при высокой рабочей частоте, а также резко возрастают потери.Но твердотельные танталовые электролитические конденсаторы могут работать на частотах выше 50 кГц. С увеличением частоты танталовые конденсаторы также будут демонстрировать уменьшение емкости, но это уменьшение будет относительно небольшим.

Данные показывают, что при работе на частоте 10 кГц емкость танталовых конденсаторов падает менее чем на 20%, в то время как емкость алюминиевых электролитических конденсаторов падает на целых 40%.

5. Высокая надежность

Пленка оксида тантала имеет стабильные химические свойства, а также потому, что Ta2O5, танталовая анодная подложка, может противостоять сильным кислотам и щелочам.Следовательно, он может использовать твердые электролиты или жидкие электролиты с низким удельным сопротивлением кислоте, что снижает потери танталовых электролитических конденсаторов по сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, а температурная стабильность является хорошей.

Заключение

Спасибо, что прочитали нашу статью, и надеемся, что она вам понравилась. Если вы хотите узнать больше о тантале, мы хотели бы посоветовать вам посетить Advanced Refractory Metals ( ARM ) для получения дополнительной информации.

со штаб-квартирой в Лейк-Форест, Калифорния, США, ARM — ведущий производитель и поставщик тугоплавких металлов во всем мире. Она предоставляет клиентам высококачественные тугоплавкие металлы, такие как вольфрам , молибден, тантал, рений, титан, и цирконий по очень конкурентоспособной цене.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *