Где плюс у электролитического конденсатора: Страница не найдена — OdinElectric.ru

Где плюс у электролитического конденсатора

Перевод: zCarot Распространение информации возможно только с письменного разрешения администрации издания. Клуб экспертов THG. Компьютерное и серверное железо. У меня начались сбои и я нашел многовато вздувшихся конденсаторов решил заменить.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Как определить полярность конденсатора
• Полярность конденсатора на плате – где плюс, где минус по внешнему виду
• Как проверить конденсатор мультиметром
• Электролитический конденсатор
• Please turn JavaScript on and reload the page.
• Как определить полярность конденсатора
• Как определить полярность электролитического конденсатора
• Как определить полярность электролитических конденсаторов, где плюс и минус?
• Полярность и рабочее напряжение конденсаторов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Перепутать полярность у электролитического конденсатора ?

Как определить полярность конденсатора

Многие виды электрических конденсаторов полярности не имеют и поэтому их включение в схему не представляет трудностей. Электролитические накопители заряда составляют особый класс, так как имеют положительные и отрицательные выводы, поэтому при их подключении часто возникает задача — как определить полярность конденсатора.

Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства. Полярность конденсатора определяется следующим образом:.

Важно правильно определить положительные и отрицательные контакты, чтобы после монтажа при подаче напряжения схема не вышла из строя. Маркировка накопителей заряда, в том числе электролитических, зависит от страны, компании-производителя и стандартов, которые со временем меняются.

Поэтому вопрос о том, как определить полярность на конденсаторе, не всегда имеет простой ответ. Этот знак наносился на корпус рядом с положительным выводом. Иногда в литературе плюсовой вывод электролитических конденсаторов называют анодом, поскольку они не только пассивно накапливают заряд, но и применяются для фильтрации переменного тока, то есть обладают свойствами активного полупроводникового прибора. На изделиях серии К маркировку полярности наносят на дно, выполненное из пластмассы.

Иногда по низу также маркируются изделия импортные, произведенные в странах бывшего социалистического лагеря. Современная отечественная продукция отвечает общемировым стандартам. Местоположение отрицательного контакта показывают как специальные знаки, так и цвет окраски корпуса.

Например, на черном цилиндрическом корпусе на стороне отрицательного вывода, иногда называемого катодом, нанесена светло-серая полоса по всей высоте цилиндра. Модельный ряд с другими номиналами отличается синим корпусом и бледно-голубой полосой на стороне отрицательного контакта. Применяют для маркировки и другие цвета, следуя общему принципу: темный корпус и светлая полоса. Корпус емкостей SMD, изготовленных в виде металлического алюминиевого цилиндра, остается неокрашенным и имеет естественный серебристый цвет, а сегмент круглого верхнего торца закрашивается интенсивным черным, красным или синим цветом и соответствует позиции отрицательного вывода.

После монтажа элемента на поверхность печатной платы частично закрашенный торец корпуса, указывающий полярность, хорошо просматривается на схеме, поскольку по сравнению с плоскими элементами имеет большую высоту. На поверхность платы наносится соответствующее маркировке обозначение полярности цилиндрического SMD-прибора: это окружность с заштрихованным белыми линиями сегментом, где располагается отрицательный контакт. Однако следует учесть, что некоторые фирмы-производители предпочитают белым цветом отмечать положительный контакт прибора.

Если маркировка стерлась или неясна, то определение полярности конденсатора иногда возможно путем анализа внешнего вида корпуса. У многих емкостей с расположением выводов на одной стороне и не подвергавшихся монтажу плюсовая ножка длиннее, чем отрицательная. Изделия марки ЭТО, ныне устаревшие, имеют вид 2 цилиндров, поставленных друг на друга: большего диаметра и небольшой высоты, и меньшего диаметра, но существенно более высокий.

Контакты расположены по центру торцов цилиндров. Положительный вывод смонтирован в торце цилиндра большего диаметра. У некоторых мощных электролитов катод выведен на корпус, который соединен пайкой с шасси электрической схемы. Соответственно, положительный вывод изолирован от корпуса и расположен на его верхней части.

Полярность широкого класса зарубежных, а теперь и отечественных электролитических конденсаторов, определяется по светлой полосе, ассоциированной с отрицательным полюсом прибора. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В.

Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП. Конденсатор должен быть полностью разряжен — для этого нужно соединить его ножки или выводы накоротко на несколько секунд металлической отверткой или пинцетом. Можно подключить к ним лампу накаливания от карманного фонарика, пока она не потухнет или резистор.

Затем следует внимательно осмотреть изделие — на нем не должно быть повреждений и вздутий корпуса, особенно защитного клапана. Если полярность подключения электролита правильная, мультиметр ток не зафиксирует. В противном случае мультиметр покажет наличие тока. В этом случае с минусовой клеммой ИП был соединен плюсовой контакт электролита. Другой способ проверки отличается тем, что мультиметр, параллельно подключенный к сопротивлению, переводится в режим измерения постоянного напряжения.

В этом случае при правильном подключении емкости прибор покажет напряжение, величина которого затем будет стремиться к нулю. При неправильном подключении напряжение сначала будет падать, но потом зафиксируется на ненулевой величине. Согласно 3 способу прибор, измеряющий постоянное напряжение, присоединяется параллельно не сопротивлению, а проверяемой емкости. При правильном подключении полюсов емкости напряжение на ней достигнет величины, выставленной на ИП.

Если же минус ИП будет соединен с плюсом емкости, то есть неправильно, напряжение на конденсаторе поднимется до значения, равного половине величины, выдаваемой ИП. Например, если на клеммах ИП 12 В, то на емкости будет 6 В. Содержание 1 Как определить полярность электролитического конденсатора? Термометр сопротивления — датчик для измерения температуры: что это такое, описание и виды.

Что такое электроконтактный манометр, назначение, принцип работы, схема подключения и обзор популярных моделей.

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток. Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как установить и настроить спутниковую антенну самостоятельно? Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом. Что такое нихромовая проволока, её свойства и область применения. Что такое тензодатчик, типы тензометрических датчиков, схема подключения и их применение.

Полярность конденсатора на плате – где плюс, где минус по внешнему виду

Обычные электрические конденсаторы — это простейшие пассивные устройства, которые предназначены для накопления заряда. Их конструкция — это две металлические пластины, между которыми установлен диэлектрик. В процессе установки нет никакой разницы, каким концом сам прибор будет подключаться к электрической цепи. Такие конденсаторы называются электролитическими.

Полярность конденсатора определяется следующим образом.

Как проверить конденсатор мультиметром

Слой оксида на поверхности анода получают методом электрохимического анодирования , что обеспечивает высокую однородность по толщине и диэлектрическим свойствам диэлектрика конденсатора. Технологическая лёгкость получения тонкой однородной плёнки диэлектрика на большой площади электрода позволила наладить массовое производство дешёвых конденсаторов с весьма высокими значениями показателями электрической ёмкости. Электрохимические процессы получения и стабилизации оксидной плёнки диэлектрика требует определённой полярности напряжения на границе металл-электролит. Несоблюдение полярности вызывает потерю диэлектрических свойств оксидной плёнки и возможное короткое замыкание между обкладками. Если источник этого отрицательного напряжения не ограничивает ток на безопасном низком уровне, то электролит нагреется протекающим током, закипит и давление образующихся газов разорвёт корпус конденсатора.

Выпускаются и так называемые неполярные электролитические конденсаторы , в которых конструктивно размещено два встречно-последовательно включённых обычных полярных электролитических конденсатора, которые допускают изменение полярности приложенного напряжения. Состав электролита подбирается таким образом, чтобы в процессе работы восстанавливались мелкие повреждения в оксидной плёнке электрохимическим анодированием при рабочих напряжениях конденсатора. Однако при этом химическом процессе электролиза выделяется газ, давление которого приводит к вздутию корпуса и даже его возможному разрыву.

Электролитический конденсатор

Многие виды электрических конденсаторов полярности не имеют и поэтому их включение в схему не представляет трудностей. Электролитические накопители заряда составляют особый класс, так как имеют положительные и отрицательные выводы, поэтому при их подключении часто возникает задача — как определить полярность конденсатора. Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства.

Полярность конденсатора определяется следующим образом:.

Конденсатор вида как на картинке, я не понимаю минус там куда указывает стрелка или там откуда она начинается? Дубликаты не найдены.

Please turn JavaScript on and reload the page.

На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 авторов выполнят вашу работу от руб! Конденсаторы — это очень распространенный элемент радиоэлектронных схем. Они могут классифицироваться по разным показателям, в том числе, по виду диэлектрика.

Как определить полярность конденсатора

Необходимость определения полярности конденсатора относится к конденсаторам электролитическим, которые являются, в силу конструктивных особенностей, чем-то средним между полупроводником и пассивным элементом схемы. Разберемся, как это можно сделать. Соответственно, второй — это минус. Но вот символика может быть разной. Она зависит от страны-изготовителя и года выпуска радиодетали. Последнее объясняется тем, что с течением времени изменяются нормативные документы, вступают в силу новые стандарты.

Способы опредения полярности электролитического конденсатора.

Как определить полярность электролитического конденсатора

Электрические конденсаторы — обычные составляющие любой импульсной, электрической или электронной схемы. Главная их задача — это накапливать заряд, поэтому они называются пассивными устройствами. Электрические конденсаторы состоят из двух металлических электродов в виде пластин обкладок.

Как определить полярность электролитических конденсаторов, где плюс и минус?

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить ( прозвонить ) полярный конденсатор .

Забыли пароль? Изменен п. Расшифровка и пояснения — тут. Автор: nextdemon , 25 октября в Электропривод.

Конденсатор ВЗР К

Полярность и рабочее напряжение конденсаторов

Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический. Прямо на этой полоске жирно нарисован минус. Сообщение от кинчев. Сообщение от aborigen Ads Яндекс. Ну, не пугай товарища кинчев , конденсаторы взрываются примерно вот так:.

Для электролитических конденсаторов имеет значение, куда подключать «плюс», а куда «минус». У них на корпусе есть обозначения рис. Если перепутать полярность, конденсатор сгорит, при этом он может даже взорваться!

полярность, типы, 7 важных факторов

Вопросы для обсуждения

A. Определение электролитического конденсатора и обзор

Б. Генеалогическое древо электролитических конденсаторов

C. Принцип начисления

D. Конструкция конденсатора

E. Емкость и объемный КПД

F. Электрические характеристики

G. Символ конденсатора

Электролитический конденсатор

Определение

«Электролитический конденсатор можно определить как конденсатор с металлическими анодами на концах. Этот анод создает изолирующий оксидный слой ».

Изолирующий оксидный слой действует как диэлектрический слой конденсатора. Слой оксида покрыт бетоном, жидкими или гелевыми электролитами. Эта крытая часть служит катодом электролитического конденсатора.

Полярность электролитического конденсатора

Символ конденсатора

Электролитические конденсаторы имеют специальный символ. Символ в схеме, давайте разберемся, какой это конденсатор.

СимволЭлектролитический конденсатор, источник изображения -Элькап, Одноразовые электронные колпачки-IMG 5117, CC0 1.0

Типичный электролитический конденсатор имеет более высокое произведение емкости-напряжения (CV) на единицу объема по сравнению с другими типами. Этому способствует слабый диэлектрический слой, а также более широкая поверхность анода.

Типы электролитических конденсаторов

У них есть три вида —

• Конденсаторы алюминиевого типа
• Конденсаторы танталового типа
• Конденсаторы ниобиевого типа

Конденсаторы этого типа имеют большую емкость, что помогает им обходить низкочастотные сигналы и сохранять большое количество энергии. Они находят применение в схемах развязки и фильтрации.

Эти типы конденсаторов поляризованы. Причина в их особой структуре. Они должны работать при более высоких напряжениях, и на аноде и катоде должны быть более положительные напряжения.

Анод промышленного электролитического конденсатора отмечен знаком плюс. Электролитический конденсатор может быть разрушен при приложении напряжения обратной полярности или при использовании напряжения, превышающего номинальное рабочее напряжение. Разрушение опасно и может вызвать взрыв или пожар.

Биполярные электролитические конденсаторы также являются единственными в своем роде. Его можно сформировать простым соединением двух конденсаторов путем соединения анодов с анодом и катода с катодом.

Знайте о других типах конденсаторов и устройств.

Генеалогическое древо электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы бывают нескольких разновидностей. Природа положительной пластины и тип используемого электролита вносят изменения. В каждом из этих трех типов конденсаторов используются бетонные и нетвердые электролиты. Дерево показано ниже —

Принцип начисления

Эти конденсаторы накапливают энергию так же, как и обычные конденсаторы. Он удерживает энергию, разделяя заряд в электрическом поле в изолирующем оксидном слое внутри проводников. Здесь присутствует электролит, который действует как катод. Он также образует еще один электрод конденсатора.

Строительство

Эти конденсаторы используют химическое свойство «вентильных металлов» для создания конденсатора. Практика создает тонкий слой оксида при замене электролита определенного типа. В этих конденсаторах в качестве анодов используются три твердотельных типа.

1. Алюминий — В конденсаторах этого типа используется тисненая алюминиевая фольга высокой чистоты с оксидом алюминия в качестве диэлектрического материала.

2. Тантал — В конденсаторах этого типа используется танталовая пыль с самым низким уровнем легирования.

[ Прочтите о танталовых конденсаторах. Кликните сюда! ]

3. Ниобий — В конденсаторах этого типа используется таблетка из ниобиевой пыли, имеющая самый низкий уровень легирования.

Свойства анодных материалов можно изучить ниже —

Материалы	Диэлектрический материал	Структура оксида	диэлектрическая проницаемость	Напряжение пробоя (В / мкм)
Алюминий	Оксид алюминия [Al2O3]	Аморфный	9.6	710
Алюминий	Оксид алюминия [Al2O3]	Кристаллический	11. 6-14.2	800-1000
тантал	Пятиокись тантала [Ta2O5]	Аморфный	27	625
ниобий	Пятиокись ниобия [Nb205]	Аморфный	41	400

Таблица свойств анодных материалов

Мы видим, что диэлектрическая проницаемость оксида тантала в три раза больше диэлектрической проницаемости оксида алюминия.

Каждый анод имеет менее гладкую площадь покрытия и большую площадь покрытия по сравнению с удушающим анодом. Это сделано для увеличения емкости на единицу объема конденсатора.

Если на аноды конденсатора приложить положительный потенциал, будет сформирован толстый барьерный слой оксида. Толщина области покрытия зависит от приложенного напряжения на анодах. Этот оксидный слой, который также является изолятором, затем действует как диэлектрический материал. Оксидный слой, создаваемый анодом, может быть разрушен, если полярность приложенного напряжения обратная.

После образования диэлектрика счетчик должен соответствовать шероховатой изолирующей области, на которой образовался оксид. Поскольку электролит действует как катод, он выполняет процесс согласования.

Электролиты в основном делятся на две категории — «твердые» и «нетвердые». Жидкие среды с ионной проводимостью по движущимся ионам считаются нетвердыми электролитами. Этот вид электролитов легко укладывается на шероховатую поверхность. Твердые работают в прочной конструкции с помощью химических процессов, таких как полимеризация для проведения полимеров или пиролиз для диоксида марганца.

Электролитические конденсаторы Емкость и объемный КПД

Принцип работы конденсатора электролитического типа аналогичен принципу работы пластинчатого конденсатора.

Емкость представлена ​​следующим уравнением.  

C = ε * (A / d)

Здесь,

C — емкость.

А — площадь пластин.

d — расстояние между двумя пластинами.  

ε — проницаемость среды между двумя пластинами.

Увеличение площади электрода и диэлектрической проницаемости приведет к увеличению емкости.

Если мы посмотрим подробно, конденсатор электролитического типа имеет слабый диэлектрический слой, и он остается на границе нанометра на вольт. Есть еще одна причина более высокой емкости. Это шероховатая поверхность.

Электрические характеристики

Схема последовательной эквивалентности

Характеристики электролитических конденсаторов четко определены в «Международном общем описании IEC 60384-1». Конденсаторы можно представить в виде безупречной соответствующей схемы с последовательным соединением электрических компонентов, включая все омические потери, емкостные, индуктивные параметры электролитического конденсатора.

Схема ниже представляет собой последовательный эквивалент электролитических конденсаторов.

Последовательная эквивалентная схема, изображение — Индуктивная нагрузка, Модель электролитического конденсатора, помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons

C представляет значение емкости конденсатора; RESR представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление. Также учитываются потери из-за теплового и омического воздействия. LESL — это соответствующая последовательно включенная индуктивность, рассматриваемая как собственная индуктивность электролитического конденсатора. Bleak — это сопротивление утечке.

Емкость, стандартные значения и параметры допусков электролитического конденсатора

Конструкция анода и катода в первую очередь определяет характеристики электролитического конденсатора. Значение емкости конденсатора зависит от некоторых факторов, таких как температурные параметры и частота. Электролитические конденсаторы нетвердого типа имеют свойство отклоняться от температуры. Он показывает большее отклонение, чем твердые типы электролитов.

Емкость обычно измеряется в микрофарадах (мкФ).

• Необходимое приемлемое значение емкости определяется указанными приложениями.
• Электролитические конденсаторы не требуют узких допусков.

Готовность и Категория напряжения

Номинальное напряжение электролитического конденсатора определяется как напряжение, при котором конденсатор работает с полной эффективностью. Если на конденсатор подается напряжение, превышающее номинальное, конденсатор выходит из строя.

Если на конденсатор подается напряжение ниже номинального, это также влияет на конденсатор. Применение более низких напряжений увеличивает срок службы конденсатора. Иногда это увеличивает надежность танталовых электролитических конденсаторов.

Импульсное напряжение

Перенапряжение — это максимальное пиковое напряжение, подаваемое на электролитические конденсаторы. Рассчитан на период использования конденсатора в ограниченном количестве циклов.

Переходное напряжение

Электролитические конденсаторы, в состав которых входит алюминий, имеют тенденцию проявлять меньшую чувствительность к переходным напряжениям.

Это условие выполняется, только если частота и энергия переходного процесса сравнительно меньше.

Обратное напряжение

Типичный электролитический конденсатор поляризован и, как правило, требует, чтобы напряжение анодного электрода было положительным по отношению к напряжению на катоде.

Обратное напряжение редко используется в фиксированных цепях переменного тока.

полное сопротивление

Типичный конденсатор используется в качестве компонента хранения электрической энергии. Иногда конденсатор помещают в качестве резистивного элемента в Цепь переменного тока. Основное применение электролитический конденсатор является развязывающим конденсатором.

Импеданс конденсатора определяется сопротивлением переменного тока, которое зависит от частоты и имеет фазу и величину на заданной частоте.

Чтобы узнать больше о конденсаторе нажмите сюда

Дополнительные статьи по электронике нажмите сюда

Конденсаторы и фильтрация мощности

Эта статья посвящена следующей группе пассивных элементов, встречающихся почти в каждом электронном устройстве.

Речь идет о конденсаторах, которые могут действовать как небольшие батареи, накапливающие в себе электрическую энергию. Благодаря этому, конденсаторы идеальны в качестве силовых фильтров.

Что такое конденсаторы?

Конденсаторы можно разделить на два типа: полярные и неполярные. Так что для одних типов конденсаторов важно знать полярность при включении их в схему, а для других совершенно безразлично. Ниже показаны различные типы конденсаторов:

Конденсаторы подключаются параллельно с питанием, благодаря чему они ведут себя так же, как батареи: они заряжаются во время нормальной работы и разряжаются, когда нашего источника питания временно недостаточно.

Полярные конденсаторы

К полярным конденсаторам относятся электролитические конденсаторы. Эти элементы нужно уметь правильно подключать. Ножки конденсаторов имеют разную длину: более длинная — плюс, более короткая — минус.

Обычно, на схемах, знак плюс указывает на выход, который должен быть подключен к плюсовой шине питания («плюс» от батареи).

Пример электролитического конденсатора с описанным символом

Как устроен электролитический конденсатор?

Внутри такой конденсатор состоит из двух материалов с диэлектриком (т.е. бумагой, пропитанной электролитом). Эти материалы плотно скатываются и запрессовываются в алюминиевый стаканчик, который закрывается резиновой пробкой. Материалы отличаются друг от друга:  один из них представляет собой металлический электрод, а другой — электролит. Поэтому так важно знать полярность данного конденсатора.

На картинках ниже показан урезанный конденсатор емкостью 100 мкФ:

Конденсатор после снятия корпуса	Скрученные материалы конденсатора	Материалы конденсаторов в развернутом виде

Всегда внимательно проверяйте полярность!

Не правильное подключение конденсатора может вызвать повреждение, короткое замыкание или взрыв!

Подбирая конденсаторы, нужно выбирать элементы с соответствующим рабочим напряжением, и помните о правильности их подключения.

Следующий эксперимент с неправильным подключением конденсатора был проведен нами в безопасных контролируемых условиях. Не делайте этого самостоятельно! На фото ниже показано, что происходит с конденсатором, напряжение которого обратно пропорционально.

И кстати, подумайте, а что было бы, если бы мы подключили 20 таких конденсаторов, и при включении все они взорвались? Ниже представлены фото до включения питания и после:

Рабочий конденсатор	Неправильно подключенный конденсатор

Бывает, что конденсатор со временем может перестать работать. Нерабочий конденсатор можно определить на глаз, его распирает, стаканчик как бы вздувается. Конденсаторы большей емкости снабжены предохранительными механизмами, в виде прорезей в верхней его части.

Эти прорези работают как предохранительный клапан, который открывается при повышении внутреннего давления до того, как произойдет взрыв. Выше вы видите электролитический конденсатор, в котором сработал такой предохранительный механизм.

Неполярные конденсаторы

Неполярных конденсаторов, довольно много, и их разнообразие связано с материалами, из которых изготовлены диэлектрики, находящиеся между пластинами. Среди прочего используются:

• керамические конденсаторы,
• полиэфирные и полипропиленовые конденсаторы.

У каждой группы таких конденсаторов разные применения. Керамические конденсаторы используются, например, в системах, где напряжения могут изменяться очень и очень часто, а фольговые конденсаторы — в системах, работающих при сетевом напряжении, их используют из-за высокого сопротивления напряжению (порядка сотен вольт) и малых потерь.

Керамических конденсаторов достаточно для микроконтроллерной электроники и большинства цифровых схем.

Независимо от типа неполяризованного конденсатора, на схеме они представлены одинаково. Безполярные конденсаторы, в зависимости от способа их изготовления, также доступны в различных корпусах.

Популярные керамические конденсаторы выглядят как маленькие коричневые «пилюли».

Также стоит из любопытства узнать, как выглядят элементы, которыми мы сейчас заниматься не будем. Пленочные конденсаторы известны как прямоугольные кубики разного цвета:

Пленочный конденсатор	Поврежденный корпус пленочного конденсатора	Развернутая фольга конденсатора

Существуют также танталовые конденсаторы, сочетающие в себе преимущества электролитических (большая емкость) и керамических (отсутствие высыхания, низкие потери) конденсаторов, но они не очень популярны среди новичков из-за относительно высокой цены.

Танталовый конденсатор (вид сверху)	Танталовый конденсатор (вид снизу)

На танталовых конденсаторах, цветная полоса на корпусе, указывает на положительный полюс! Если припаять эти компоненты наоборот, они вызовут короткое замыкание!

Емкость конденсатора

Конденсаторы в основном характеризуются двумя параметрами: емкостью и рабочим напряжением. Первый описывает способность накапливать заряд и выражается в фарадах (символ F). Однако это очень большая единица, поэтому на практике вы в основном встретите:

• пикофарады [пФ] (1 пФ = 0,000,000,000,001 Ф),
• нанофарады [нФ] (1 нФ = 0,000,000,001 Ф),
• микрофарады [мкФ] (1 мкФ = 0,000 001 Ф).

Греческую букву «ми» [μ] проблематично написать на компьютере, поэтому латинская буква [u] часто используется для обозначения сходства.

Рабочее напряжение конденсатора

Этот параметр выражается в вольтах [В] и определяет, какое напряжение может существовать между пластинами конденсатора без риска его повреждения. Это предельное значение, поэтому вам следует использовать элементы с напряжением выше, чем ожидаемое в цепи. Наиболее распространенные рабочие напряжения конденсаторов: 10 В, 16 В, 25 В, 35 В, 50 В, 63 В и 100 В.

Максимальное рабочее напряжение существенно влияет на размер конденсаторов. Например, самый большой (физически) конденсатор на фото ниже имеет наименьшую емкость, но способен выдерживать очень высокое напряжение (330 В).

Например, для системы питающейся от автомобильного аккумулятора (напряжение 12,8 В, максимум 14,4 В или даже> 15 В), вы можете использовать конденсаторы на 16 В, но это будет очень маленький запас. Лучше использовать конденсаторы, адаптированные к напряжению, например 25 В.

Однозначного ответа на вопрос, насколько выше ожидаемого будет рабочее напряжение конденсатора, которое появится на нем при работе, нет. Часто предполагается, что по крайней мере 20% запаса выше максимального ожидаемого напряжения.

Некоторые электролитические конденсаторы небольшой емкости, например 1 мкФ или 2,2 мкФ, производятся только для напряжений 50 В и выше. Противопоказаний к использованию в цепи с напряжением в несколько вольт нет.

Использование конденсаторов на практике

Конденсаторы — не особо впечатляющие элементы (ну, может быть, не считая взрыва выше). Их начинают ценить, когда они перестают работать, и устройство начинает «сходить с ума» из-за скачков напряжения.

Однако давайте проведем простой эксперимент, который позволит вам увидеть своими глазами, как конденсаторы накапливают энергию. Нам понадобятся:

• Макетная плата,
• Аккумулятор 9 В с клеммами,
• Резистор 1 кОм,
• Зеленый светодиод,
• Конденсаторы 1000 мкФ, 220 мкФ и 100 нФ,
• Один провод к плате.

Экспериментальная схема для подключения конденсатора

Мы поговоримм о светодиодах более подробно в следующей статье. Вкратце: этот элемент горит (в данном случае зеленым), когда через него протекает слабый ток (1-30 мА). На данный момент достаточно подключить диод по приведенной выше схеме, т.е. более короткую ножку диода к земле (минус), а более длинную — к плюсу через резистор.

Помните о правильной полярности электролитического конденсатора. Минус отмечен вертикальной полосой на корпусе!

Практическая сборка на плате	Схема подключения элементов

При включении питания (в виде батареи) диод мигает — не сразу, но быстро. При отключении батареи, светодиод (индикатор) постепенно гаснет. Этот эффект связан с пропускной способностью нашей цепи. На первом этапе заряжается конденсатор, а на втором отдает свою энергию светодиоду. Правильная работа цепи показана на анимации ниже:

Работа конденсатора в цепи

Проверьте, как ведет себя система при очень быстром подключении и отключении аккумулятора. Диод будет постоянно гореть. Итак … конденсаторные фильтры снижают напряжение на входе в систему!

Подключение конденсаторов

Конденсаторы, как и резисторы, можно подключать последовательно и параллельно. Однако эффекты от этих комбинаций противоположны!

Последовательно соединяют только конденсаторы с емкостью меньше, чем у самого маленького используемого элемента. А конденсаторы с емкостью, большей, чем самая большая из используемых, соединяют параллельно. Формулы для расчета полученных значений несложны, но их стоит иметь под рукой.

Подключение конденсаторов параллельно (слева) и последовательно (справа)

Здесь также следует обращать внимание на количество конденсаторов и стандартизировать их, прежде чем подставлять их в формулу! Стоит помнить о таких возможностях подключения конденсаторов, но на практике это применяется нечасто.

Теперь вы можете попробовать протестировать предыдущую схему, вставив на плату параллельно подключенные конденсаторы:

Пример параллельного подключения конденсаторов

Кстати, некоторые более дорогие мультиметры имеют функцию измерения емкости конденсаторов. Измеряемый конденсатор необходимо предварительно разрядить, путем короткого замыкания его выводов, иначе тестер может выйти из строя! Но, откровенно говоря, с практической точки зрения, эта функция используется очень редко, так что … не придется сожалеть о том, что ее нет.

Использование конденсаторов

Что касается цифровых технологий, конденсаторы в основном используются для фильтрации мощности. Цифровые схемы (включая микроконтроллеры) чувствительны к помехам, которые могут вызвать их неисправность (например, зависание). Следовательно, питание каждой цифровой схемы должно фильтроваться (например, керамическими конденсаторами 100 нФ).

Фильтрация заключается в подключении конденсаторов между линией питания и землей.

Конденсаторы не пропускают постоянный ток (их можно подключать к батарее, не опасаясь короткого замыкания), но они проводят переменный ток. В результате, помехи в виде переменного напряжения, замыкаются на землю.

Электролитические конденсаторы, несмотря на большую емкость, неэффективны для фильтрации сигналов с действительно высокими частотами. Это связано с особенностью, называемой последовательной индуктивностью (об индуктивности позже). С другой стороны, керамические конденсаторы не могут эффективно отфильтровывать низкочастотный шум.

По указанным выше причинам, наиболее эффективным является параллельное соединение обоих типов конденсаторов: электролитических и керамических.

Пример фильтра, состоящего из электролитического и керамического конденсатора

Какие мощности использовать?

Однозначного ответа здесь нет. Чаще всего используются керамические конденсаторы емкостью 100 нФ, но это не критично. С электролитическими конденсаторами дело обстоит иначе, в зависимости от того, где они установлены в цепи. Конденсатор, используемый рядом с микроконтроллером, должен иметь емкость ~ 10–100 мкФ. С другой стороны, фильтрующий блок питания всей цепи может иметь уже несколько сотен микрофарад.

Слишком большая емкость конденсатора (как правило) не причинит вреда.

Конденсаторы фильтра — питание на интегральной схеме

Большой символ в правой части схемы, представляет собой пример микроконтроллера (интегральной схемы). На данный момент вам не нужно вникать в эту информацию. Самое главное, что вы должны знать, это то, что питание на него подается через «фильтр», состоящий из двух конденсаторов.

RC-фильтры

Конденсаторы в сочетании с резисторами образуют RC-фильтры. Однако этот вопрос выходит за рамки материала, рассматриваемого в данной статье. Подробнее о них, мы напишем в следующей статье.

Вывод

Несмотря на простоту эксплуатации, роль конденсаторов в электронике очень велика. Фактически, вы узнаете о преимуществах конденсаторов позже, когда начнете создавать свои схемы, оснащенные микроконтроллерами, моторами и другими элементами. Помните, без правильного количества конденсаторов ничего не будет работать должным образом.

С Уважением, МониторБанк

Электролитический конденсатор — алюминиевый электролитический » Electronics Notes

Электролитический конденсатор используется там, где требуются высокие уровни емкости, но для обеспечения длительной надежной службы он должен использоваться правильно и в соответствии с его спецификациями.

---

Учебное пособие по конденсаторам Включает:
Использование конденсаторов Типы конденсаторов Электролитический конденсатор Керамический конденсатор Танталовый конденсатор Пленочные конденсаторы Серебряный слюдяной конденсатор Суперконденсатор Конденсаторы для поверхностного монтажа Технические характеристики и параметры Как купить конденсаторы — советы и подсказки Коды и маркировка конденсаторов Таблица преобразования

---

Электролитические конденсаторы являются одним из основных элементов конденсаторной промышленности и используются в огромных количествах как в качестве устройства с выводами, так и в качестве поверхностного монтажа.

Электролитические конденсаторы с выводами наиболее популярны для номиналов более 1 мкФ и имеют один из самых высоких уровней емкости для данного объема.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

используются уже много лет — таким образом, они стали постоянным компонентом многих конструкций.

Выбор освинцованных алюминиевых электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы широко используются в качестве компонентов с выводами, часто в приложениях от источников питания до аудиосистем, где могут использоваться устройства с выводами. Первоначально алюминиевые электролитические конденсаторы не были популярны в формате технологии поверхностного монтажа, поскольку уровни тепла, возникающие во время пайки, могли их повредить. В настоящее время широко используются электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа, которые обеспечивают хороший уровень надежности.

Электролитический конденсатор ранней разработки

Электролитический конденсатор используется уже много лет. Его раннее развитие и историю можно проследить до самых первых дней существования радио примерно в то время, когда делались первые развлекательные передачи.

В то время беспроводные комплекты Valve были очень дорогими, и они должны были работать от батареек. Однако с развитием клапана косвенного нагрева или вакуумной трубки стало возможным использовать питание от сети переменного тока.

В то время как нагреватели могли работать от сети переменного тока, питание анода необходимо было выпрямить и сгладить, чтобы предотвратить появление сетевого шума в звуке.

Чтобы иметь возможность использовать конденсатор, который не был слишком большим, Джулиус Лилиенфилд, активно участвовавший в разработке беспроводных устройств для домашнего использования, смог разработать электролитический конденсатор, позволяющий использовать компонент с достаточно высокой емкостью, но разумного размера. беспроводные наборы дня.

Символы электролитических конденсаторов

Электролитический конденсатор представляет собой разновидность поляризованного конденсатора. Символ электролитической цепи указывает на полярность, так как важно убедиться, что конденсатор правильно установлен в цепь и не имеет обратного смещения.

Варианты схемных символов, используемых для электролитических конденсаторов

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

Технология электролитических конденсаторов

Как следует из названия, электролитический конденсатор использует электролит (жидкость с ионной проводимостью) в качестве одной из своих пластин для достижения большей емкости на единицу объема, чем у других типов.

Конденсаторы способны увеличивать емкость несколькими способами: повышая диэлектрическую проницаемость; увеличение площади поверхности электрода; и уменьшением расстояния между электродами.

Электролитические конденсаторы используют высокую диэлектрическую проницаемость слоя оксида алюминия на пластине конденсатора, которая в среднем составляет от 7 до 8. Это больше, чем у других диэлектриков, таких как майлар, который имеет диэлектрическую проницаемость 3, и слюда около 6-8.

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

Конструкция электролитического конденсатора

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

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

Внутренняя структура электролитического конденсатора

При производстве алюминиевого электролитического конденсатора одним из первых этапов является травление фольги, чтобы сделать ее более шероховатой, чтобы увеличить площадь поверхности и, следовательно, уровень емкости, который можно получить на данной площади.

Следующий процесс — изготовление анода. Это влечет за собой химическое выращивание тонкого слоя оксида алюминия Al 9.0058 2 O ₃ на анодную фольгу, отличающую ее от катода.

Сам элемент конденсатора намотан на намоточной машине. Четыре отдельных слоя: сформированная анодная фольга; бумажный сепаратор, катодная фольга; и бумажный сепаратор собраны и намотаны вместе. Бумажные разделители предотвращают соприкосновение двух электродов и короткое замыкание.

Конструкция электролитического конденсатора

Когда сборка намотана, она обмотана лентой для предотвращения разматывания.

После намотки конденсатор пропитывается электролитом. Это может быть сделано путем погружения и под давлением.

Электролит, используемый в алюминиевых электролитических конденсаторах, представляет собой состав, разработанный для обеспечения требуемых свойств конденсатора — номинальное напряжение, диапазон рабочих температур и тому подобное. Он в основном состоит из растворителя и соли (необходимой для обеспечения электропроводности). Обычные растворители включают этиленгликоль, а обычная соль включает борат аммония и другие соли аммония.

После этого конденсатор помещается в банку, которая запечатывается, чтобы предотвратить испарение электролита.

Основные свойства

Алюминиевые электролитические конденсаторы

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

Электролитические конденсаторы поляризованы, т. е. их можно размещать в цепи только в одну сторону. Если они подключены неправильно, они могут быть повреждены, а в некоторых крайних случаях могут взорваться. Также следует соблюдать осторожность, чтобы не превысить номинальное рабочее напряжение. Обычно они должны работать значительно ниже этого значения.

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

Электрические параметры

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

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

Маркировка электролитических конденсаторов

Для выведенных версий электролитических конденсаторов обычно имеется место для размещения на корпусе различных параметров. Маркировка обычно предоставляет информацию об их значении емкости, рабочем напряжении, диапазоне температур и, возможно, других параметрах.

Маркировка на алюминиевом электролитическом конденсаторе

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

Выводной электролитический конденсатор с маркировкой

Для конденсаторов SMD место ограничено, поэтому детали ограничены и могут содержать только основную информацию.

Подробнее о . . . . Коды и маркировка конденсаторов.

Электролитические конденсаторы поверхностного монтажа

Электролитические конденсаторы в настоящее время все чаще используются в конструкциях, изготовленных с использованием технологии поверхностного монтажа, SMT. Их очень высокие уровни емкости в сочетании с низкой стоимостью делают их особенно полезными во многих областях.

Первоначально они не использовались в особо больших количествах, поскольку не выдерживали некоторых процессов пайки. Теперь улучшенная конструкция конденсатора наряду с использованием методов оплавления вместо пайки волной припоя позволяет более широко использовать электролитические конденсаторы в формате поверхностного монтажа.

Часто устройства поверхностного монтажа, версии SMD электролитических конденсаторов маркируются номиналом и рабочим напряжением. Используются два основных метода. Один заключается в том, чтобы указать их значение в микрофарадах (мкФ), а другой — использовать код.

При использовании первого метода маркировка 33 6 В будет означать конденсатор емкостью 33 мкФ с рабочим напряжением 6 вольт.

В альтернативной кодовой системе используется буква, за которой следуют три цифры. Буква обозначает рабочее напряжение, указанное в таблице ниже, а три цифры обозначают емкость в пикофарадах. 6 пикофарад. Получается 10 мкФ.

Электролитические конденсаторы SMD Коды напряжения
Письмо	Напряжение
и	2,5
Г	4
Дж	6,3
А	10
С	16
Д	20
Е	25
В	35
Н	50

Срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы со временем изнашиваются. Многие электролиты имеют вентиляционное отверстие для выхода избыточных газов. Этот выход может привести к высыханию электролита и падению производительности конденсатора.

Также, если оставить алюминиевые электролитические конденсаторы на несколько лет, то оксидный слой на аноде может рассеяться. В этом случае конденсатор необходимо переполяризовать. Это можно сделать, подав на конденсатор ограниченное по току напряжение. Первоначально ток утечки через конденсатор будет относительно высоким, а затем он упадет по мере образования оксидного слоя.

Также целесообразно принять меры предосторожности, чтобы продлить срок службы конденсатора. Есть четыре золотых наконечника для увеличения срока службы алюминиевого электролитического конденсатора:

• Работа в пределах допустимого напряжения:   Всегда целесообразно запускать любой компонент с хорошим запасом ниже максимальных значений. Многие компании заявляют в своих правилах проектирования, что для электролитических конденсаторов они должны работать примерно на 50% от их максимальных номиналов, чтобы обеспечить оптимальную надежность. Если максимальные пределы превышены, то уровни тока утечки возрастут, и существует вероятность локализованного пробоя, ведущего к взрывному отказу компонента.
• Соблюдать номинальный ток:   Во многих случаях для обеспечения высокого уровня пульсаций тока требуется электролитический конденсатор. Этого следует ожидать в таких приложениях, как использование в качестве сглаживающего конденсатора в источнике питания. Необходимо убедиться, что конденсатор может выдержать требуемый от него ток. Убедитесь, что конденсатор работает в пределах допустимого тока и не перегревается при работе.
• Никогда не смещайте конденсатор в обратном направлении:   При работе с обратным смещением уровни утечки будут намного выше, чем в прямом направлении. Опять же, это может привести к катастрофическим поломкам и неудачам.
• Снижение температуры:   Тепло сокращает срок службы любого алюминиевого электролитического конденсатора. Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что каждые 10°C выше 85°C вдвое сокращают ожидаемый срок службы компонента.

Несмотря на то, что алюминиевые электролитические конденсаторы имеют ожидаемый срок службы, его можно увеличить до максимума, если следовать этим правилам и эксплуатировать его в пределах своих номинальных значений.

Реформинг алюминиевых электролитических конденсаторов

Может потребоваться переформовка электролитических конденсаторов, которые не использовались в течение шести и более месяцев. Электролитическое воздействие направлено на удаление оксидного слоя с анода, который необходимо восстановить.

В этих условиях нецелесообразно подавать полное напряжение, поскольку ток утечки будет высоким и может привести к рассеиванию большого количества тепла в конденсаторе, что в некоторых случаях может привести к его разрушению.

Для восстановления конденсатора обычным методом является подача рабочего напряжения на конденсатор через резистор около 1,5 кОм или, возможно, меньше для конденсаторов с более низким напряжением. (Обратите внимание, убедитесь, что он имеет достаточную мощность для работы с рассматриваемым конденсатором).

Это должно применяться в течение часа или более, пока ток утечки не упадет до допустимого значения, а напряжение непосредственно на конденсаторе не достигнет приложенного значения, т. е. ток через резистор практически не течет.

Это напряжение следует продолжать подавать еще в течение часа. Затем конденсатор можно медленно разрядить через подходящий резистор, чтобы оставшийся заряд не вызвал повреждения. После восстановления будьте осторожны при использовании конденсатора, чтобы убедиться, что он был полностью восстановлен и может работать правильно.

Обзор электролитических конденсаторов

Краткое описание алюминиевых электролитических конденсаторов
Параметр	Детали
Типовые диапазоны емкости	от 1 мкФ до 47 000 мкФ
Наличие номинального напряжения	Примерно от 2,5В и выше — некоторые специализированные могут иметь напряжение 350В и выше.
Преимущества	Высокая емкость на единицу объема по сравнению с большинством других типов, относительно дешевая по сравнению с другими типами аналогичной стоимости.
Недостатки	Высокие токи утечки, широкие допуски значений, низкое эквивалентное последовательное сопротивление; ограниченный срок службы.

Другие электронные компоненты:
Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле Технология поверхностного монтажа
    Вернуться в меню «Компоненты». . .

Что такое RC-цепь?

Что такое RC-цепь?
Next: Что такое RC Вверх: Фон Предыдущий: Фон

Цепь содержит один резистор и один конденсатор. Из учебника по курсу вы должны уже известно что конденсатор это двухвыводное устройство напряжение которого , и ток , удовлетворяют следующие отношения,

Это уравнение говорит о том, что ток, протекающий через емкость пропорциональна скорости, с которой напряжение изменения на терминалах устройства. Соразмерность постоянная, называется емкостью устройства и он измеряется в единицах, называемых фарад .

Конденсаторы бывают разных форм. Один из многих распространенным типом конденсаторов является керамический конденсатор . А керамический конденсатор имеет форму диска с двумя выводами выходя из него. Изображение схематического символа конденсатор показан на рис. 1. Этот символ состоит из двух полос (представляющих два конденсатора пластины) с двумя выводами, выходящими из них. Изображение типичный керамический конденсатор также показан на рисунке 1. Другой тип конденсатора — электролитический конденсатор . Символ электролита у конденсатора одна из пластин изогнута, а верхняя пластина отмечен знаком плюс (см. рис. 1). Электролитические конденсаторы изготавливаются из бумаги. пропитан электролитом. Этот способ изготовления дает огромная емкость в очень маленьком объеме. Но это также приводит к тому, что конденсатор поляризован . В других словами, конденсатор работает только с одной полярностью Напряжение. Если поменять полярность, водород может отсоединиться от внутреннего анода конденсатора и этот водород может взорваться. Электролитические конденсаторы всегда имеют четко обозначенную полярность, часто с кучей отрицательные знаки указывали на отрицательную клемму. Картинка электролитического конденсатора изображен на рисунке 1.

Рисунок 1: Условные обозначения и чертежи конденсаторов

Цепь — это особенно простая сеть, содержащая конденсатор. Цепь состоит из независимого источник напряжения последовательно с резистором, и конденсатор . Принципиальная схема для этой цепи показано на рис. 2. Анализ этого схема означает определение напряжения на конденсаторе, , (как функция времени). Точное решение, т. конечно, зависит от двух вещей. Эти две вещи являются начальное напряжение на конденсаторе, , и вход напряжение, , генерируемое независимым источником. В в оставшейся части этого раздела мы указываем два конкретных решения, известные как естественный отклик и шаг ответ . Вывод этих конкретных ответов уравнений делается в лекционной части курса.

Рисунок 2: RC-цепь

Natural Response: Первое конкретное решение, которое мы считать напряжение на конденсаторе под предположение, что начальное напряжение конденсатора равно а приложенное входное напряжение равно нулю (т.е. для все ). Это частное решение называется естественный отклик цепи и его можно показана форма

(1)

за .

Очень важно изобразить общую форму естественного ответ в уравнении 1. Обратите внимание, что напряжение имеет зависимость от времени, которая является экспоненциальной функция времени. Эта экспоненциальная функция, имеет отрицательный показатель, так что с ростом значение функции монотонно убывает (не возрастает) способ к нулю. Другими словами, если мы рассмотрим для , мы ожидаем, что он начнется (в момент времени 0) при напряжении, а затем сужается до ноль по мере увеличения. Это конкретное отношение показано на рисунке 3.

Рисунок 3: Естественный ответ

Обратите внимание, что выражение , имеет единицы времени. Мы обычно называют постоянной времени схема. На самом деле, в то время, мы знаем, что напряжение . Это означает, что после одной «постоянной времени» начальное напряжение на конденсаторе упало примерно до треть от первоначальной стоимости. Через три раза константы, мы ожидаем . Это, конечно, очень маленькое число, и оно означает, что через 4-5 постоянных времени напряжение на конденсатор практически нулевой. Время, необходимое для окончание разрядки конденсатора определяется нашим Выбор резисторов и . Другими словами, время разряда конденсатора определяется RC постоянная нашей схемы.

Стандартные номиналы конденсаторов порядка F (большой конденсатор) в пикофарад. Если бы мы используйте резистор 1 кОм последовательно с конденсатором 1 Ф, постоянная RC будет м-сек. В этом случае наша схема без источника будет разрядите конденсатор примерно за 4-5 миллисекунд. Если мы пришлось использовать еще меньший конденсатор, скажем, около 100 пикофарад, то это время разряда было бы еще меньше. В частности, для последовательно включенного конденсатора емкостью 100 пикофарад с резистором 1 кОм мы ожидаем, что постоянная времени сек. Этот составляет одну десятую микросекунды. Так что в этом случае мы бы разрядить конденсатор примерно за полмикросекунды, очень очень короткий промежуток времени.

Отклик на шаг: Второе конкретное решение, которое мы считать напряжение на конденсаторе под предположение, что начальное напряжение конденсатора равно а приложенное входное напряжение является ступенчатой ​​функцией величина . Другими словами,

где – единичная ступенчатая функция. Конденсатор ответ на этот конкретный «шаговый» ввод называется переходная характеристика RC-цепи. Ступенчатая реакция может быть показано, что имеет следующий вид,

(2)

Предположим, что так, что конденсатор изначально не заряжен. В этом случае переходная характеристика принимает следующую упрощенную форму,

(3)

для всех . Рисунок 4 показывает это. функция для . На этом рисунке показано, что начальное напряжение на конденсаторе равно нулю, а затем растет неубывающим (монотонным) образом, пока не приблизится к установившееся напряжение в вольтах. Скорость, с которой приближается к стационарному состоянию напряжение определяется постоянной времени. На основе нашего обсуждения естественной реакции мы ожидать, что конденсатор будет полностью заряжен в течение 5 процентов от его полного заряда () в течение трех раз константы. Через 4-5 постоянных времени конденсатор должен быть полностью заряженным до вольт для всех практических целей.

Рисунок 4: Переходная характеристика при незаряженном начальном конденсаторе

Если не пренебрегать начальным зарядом конденсатора, тогда ответ схемы задается уравнением 2. Уведомление что это уравнение является просто суммой уравнения 3 и естественный отклик в уравнении 1. Таким образом, мы можем просто суммировать два ответа, показанные на рисунке 3 и 4, чтобы получить график общий отклик системы.

Рисунок 5 иллюстрирует, как эти отдельные части ответа объединяются в общий ответ. Одна из светлых линий представляет принудительная реакция на ступенчатый ввод. Другой уменьшающийся свет линия представляет собой естественную реакцию на начальное напряжение на конденсаторе. Полный ответ просто получается взяв их сумму, которая показана темным следом на рисунке 5. На этом рисунке мы видим, что по мере того, как время стремится к бесконечности, первоначальный заряд на конденсатор гаснет и общий отклик сходится к стационарное напряжение.

Рисунок 5: Общий отклик RC-цепи

---

Next: Что такое RC Вверх: Фон Предыдущий: Фон

Майкл Леммон 2009-02-01

Электролитические конденсаторы

В этой статье объясняется основная концепция электролитических конденсаторов, их конструкция и основные характеристики.

Основная идея типов электролитических конденсаторов состоит в том, чтобы максимизировать площадь поверхности электродов и, таким образом, увеличить значение емкости и плотность емкости.

Мелкие поры, полости, созданные на поверхности электрода (анода), затем покрываются диэлектриком – обычно изолятором/полупроводниковым оксидом металла. Электролит в жидкой/влажной, гелеобразной или твердой форме используется в качестве среды для контакта с высокой поверхностью со второй стороны и доведения ее посредством механизмов электропроводности до второго электрода (катода).

Электролитические конденсаторы имеют более сложную конструкцию, чем электростатические конденсаторы. Функция электролита состоит в том, чтобы обеспечить электрическое соединение с первым электродом с очень высокой поверхностью с тонкой структурой и, таким образом, достичь высоких значений емкости. Конденсаторы имеют анод и катод, поэтому они зависят от полярности. Между анодом и катодом находится проводящая среда в жидкой или твердой форме, называемая электролитом, которая на практике служит частью катода. Конденсаторы получили свое название от электролита и в повседневном языке называются электролитическими. Иногда танталовые электролиты сокращенно называют танталами.

Электролитические конденсаторы состоят из следующих разделов, которые будут обсуждаться в следующих разделах:

В этой статье также рассматриваются особенности электролитических конденсаторов и ссылки на измерения тока утечки DCL, ESR, DF в последнем разделе.

Диэлектрик электролитических конденсаторов состоит из оксидов алюминия (Al), тантала (Ta) или ниобия (Nb). Они относятся к так называемым вентильным металлам, которые имеют свойство образовывать оксиды с ректифицирующим действием при анодном окислении. В основном образуются оксиды алюминия, тантала или ниобия в зависимости от конкретного оксидного состояния металла. Отсюда получаем Al ₂ O ₃ с ε _R ≈ 8 — 9, TA ₂ O ₅ с ε _R ≈ 27 и NB ₂ O ₅ с ε _{R 2 O 5 с ε R 2 O 5 с ε 888 2 o 5 с ε 8 2 O 5 с ε 8 2 O 5 с ε 2 O 5 с ε 2 O 5 с ε 2 O 5 . 41. Поскольку другие типы конденсаторов названы в честь их диэлектрика, электролитические конденсаторы по праву должны были бы называться оксидными конденсаторами, но нынешнее обозначение слишком известно, чтобы их можно было заменить чем-либо другим. Оксиды Al и Ta обладают хорошей изоляционной способностью и очень высоким диэлектрическим сопротивлением. Поскольку эти оксиды можно сделать очень тонкими, мы получаем, согласно формуле C = ε x A/d, соответствующую высокую емкость.}

Формование Рисунок 2. Принцип образования

Оксиды образуются уже на открытом воздухе, но при подаче постоянного тока от металла в так называемую формовочную ванну можно создать оксидный слой, но только до определенного предела. На рис. 2 показана формовочная ванна или электролит с двумя электродами, положительным анодом и отрицательным катодом. Нарастание оксида происходит на металле анода, на границе между электролитом и металлом. Когда напряжение формования алюминиевой фольги приближается к определенным предельным значениям — в настоящее время около 800 В — мы достигаем предела, при котором рост оксида прекращается. Чуть ниже находится максимальное номинальное напряжение для мокрых алюминиевых электролитов, т. е. примерно 550 В.

Твердые требуют, как мы увидим, совсем других запасов по напряжению формирования. Для влажных танталовых электролитов с конструкцией электрода из фольги максимальное номинальное напряжение останавливается где-то выше 300 В, для влажных спеченных типов на уровне 250 В и для сплошных спеченных стилей на уровне 150 В. Процесс образования оксида называется формованием или анодным окислением, и он продолжается до тех пор, пока приложенное формовочное напряжение не превысит в некоторой степени требуемое номинальное напряжение. Для влажных электролитов обычно останавливают примерно на десять процентов выше VR. Однако твердые электролиты требуют формирования напряжения, кратного номинальному напряжению. Общим для всех электролитов является их неспособность выдерживать значительные перенапряжения. Если для электростатических конденсаторов указано испытательное напряжение 150…250 % от номинального напряжения, то для электролитов указано импульсное напряжение Vs, обычно 110⋅⋅⋅115 % VR. Импульсное напряжение представляет собой максимальное кратковременное напряжение.

Рис. 3. Различные типы напряжений, подаваемых на электролитический конденсатор

Сумма рабочего постоянного напряжения и пикового значения наложенного переменного напряжения, также называемого пульсирующим напряжением, не должна превышать VR при длительной работе. На рис. 3 показана диаграмма с номинальным постоянным напряжением VR, рабочим напряжением VDC, наложенным переменным напряжением VAC и, наконец, импульсным напряжением VS. Процесс формирования зависит от полярности. Если мы поменяем полярность, оксидный слой будет разложен. Схематически оксидный конденсатор, зависящий от полярности, можно описать как емкость, подключенную параллельно диоду.

Рисунок 4. Пример элемента оксидного конденсатора и его принципиальная схема

В обратном направлении диода конденсатор может выдерживать напряжение, соответствующее толщине сформированного оксидного слоя. Это зависит от электролита с недостатком электронов, который мало способен передавать какие-либо заряды оксидному слою. Электролит, однако, содержит много отрицательных ионов, в основном кислорода, но из-за их сравнительно большого размера они могут диффундировать через узкую кристаллическую сетку оксида только с очень медленной скоростью.

Вместе с редко встречающимися электронами в электролите они образуют небольшой, но не пренебрежимо малый ток, так называемый ток утечки. Однако в обратном направлении конденсатора электроны могут относительно свободно двигаться от металла анода через оксидный слой к электролиту, где они встречаются с соответствующим ионным потоком. Оксидный слой ведет себя как диод, и падение напряжения будет соответственно низким (рис. 4). Если мы подадим обратное напряжение на готовый конденсатор, то ток утечки увеличится, в худшем случае, лавинообразно. Это зависит от температуры, напряжения и, что немаловажно, от типа конденсатора.

Электрохимический рост оксида путем образования в принципе может быть адаптирован к любому низкому номинальному напряжению, начиная с выдерживаемого диэлектрическим напряжением оксидированного слоя воздуха. Это примерно 3 В для тантала и 1 В для алюминия. Слой оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ) затем увеличивается в процессе формирования приблизительно на 1,5 нм/В (0,06 микродюймов/В), пентаоксида тантала (Ta ₂ O ₅ ) примерно на 2,2 нм. /V (0,09 микродюйма/V) и пятиокиси ниобия примерно на 25% больше, чем у пятиокиси тантала. С

Увеличение поверхности

Как видно из формулы C = ε x A/d, емкость увеличивается при увеличении поверхности. В электролитах поверхность увеличивают одним из двух способов: 1. Травлением плоской фольги, получая таким образом шероховатую поверхность. 2. Путем спекания металлических гранул в пористую таблетку, суммарная поверхность гранул которой будет очень большой.

Рис. 5. Схема поперечного сечения протравленной и формованной фольги, показывающая степень шероховатости поверхности и относительную толщину оксидного слоя Рис. 6. Различия в увеличении поверхности низковольтных и высоковольтных электролитов

В принципе, травление может выглядеть как поперечный разрез на Рис. 5. В действительности оно выглядит как губка или туннель. Изготавливается с разной степенью проплавления, характером поверхности и увеличением поверхности, т. е. во сколько раз травленая поверхность больше, чем у гладкой фольги. Усовершенствованная технология и средства контроля сделали возможным чрезвычайно высокое увеличение поверхности алюминиевой фольги. Общие цифры говорят максимум 300 раз. Другой источник утверждает, что от 400 до 1000 раз.

В электролитах высокого напряжения пустоты уменьшаются за счет толстого оксидного слоя. Увеличение поверхности уменьшается (рис. 6).

Рис. 7. Схематическое поперечное сечение спеченного и формованного танталового компакта

Граница между низковольтными и высоковольтными электролитами обычно устанавливается при VR ≤ 100 соответственно ≥ 150В. Чем более разложена протравленная поверхность, тем важнее промыть все карманы, полости и каналы поверхности от агрессивного травильного раствора. Пользователи должны выбирать тех производителей, которые демонстрируют целенаправленные усилия по достижению необходимой степени чистоты и имеют средства контроля качества, проверяющие адекватную промывку каждой партии деталей.