Конденсатор 1n это сколько. Конденсатор 1n: Характеристики, Применение и Преобразование Единиц Измерения Емкости — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое конденсатор емкостью 1n. Как перевести нанофарады в пикофарады и микрофарады. Где применяются конденсаторы на 1 нанофарад. Как правильно читать маркировку конденсаторов.

Содержание

Что означает емкость конденсатора 1n

Конденсатор с маркировкой 1n имеет емкость 1 нанофарад (нФ). Это довольно распространенное значение емкости, которое часто встречается в электронных схемах.

Чтобы лучше понять это значение, полезно знать соотношение основных единиц измерения емкости:

1 фарад (Ф) = 1 000 000 микрофарад (мкФ)
1 микрофарад (мкФ) = 1000 нанофарад (нФ)
1 нанофарад (нФ) = 1000 пикофарад (пФ)

Таким образом, емкость конденсатора 1n можно выразить в других единицах:

1n = 1 нФ = 1000 пФ = 0.001 мкФ

Как перевести 1n в другие единицы измерения емкости

При работе с электронными схемами часто возникает необходимость переводить значения емкости из одних единиц в другие. Рассмотрим, как можно конвертировать 1n в наиболее распространенные единицы:

Из нанофарад в пикофарады:

1 нФ = 1000 пФ

Следовательно, 1n = 1000 пФ

Из нанофарад в микрофарады:

1 нФ = 0.001 мкФ

Таким образом, 1n = 0.001 мкФ

Из нанофарад в фарады:

1 нФ = 0.000000001 Ф = 1 * 10^-9 Ф

То есть 1n = 1 * 10^-9 Ф

Умение быстро переводить значения емкости из одних единиц в другие очень полезно при проектировании и отладке электронных устройств.

Применение конденсаторов емкостью 1n

Конденсаторы с емкостью 1 нанофарад находят широкое применение в различных электронных схемах и устройствах:

В высокочастотных цепях для фильтрации помех
В цепях развязки для предотвращения проникновения сигналов между каскадами
В таймерах и генераторах для задания временных интервалов
В схемах аналого-цифровых преобразователей
В импульсных источниках питания
В аудиотехнике для частотной коррекции

Благодаря своей универсальности, конденсаторы на 1 нФ часто используются радиолюбителями в самых разных проектах.

Как правильно читать маркировку конденсаторов

Маркировка конденсаторов может вызывать затруднения, особенно у начинающих радиолюбителей. Рассмотрим основные способы обозначения емкости на корпусах конденсаторов:

1. Прямое указание емкости

В этом случае на корпусе конденсатора просто указывается его емкость и единица измерения, например:

1nF — 1 нанофарад
100pF — 100 пикофарад
0.1μF — 0.1 микрофарад

2. Кодовая маркировка тремя цифрами

При таком способе маркировки первые две цифры означают значащие цифры емкости, а третья — количество нулей. Емкость указывается в пикофарадах. Например:

102 = 10 * 10^2 пФ = 1000 пФ = 1 нФ
473 = 47 * 10^3 пФ = 47000 пФ = 47 нФ

3. Буквенно-цифровая маркировка

В этом случае буква обозначает единицу измерения и заменяет десятичную точку:

1n5 = 1.5 нФ
4p7 = 4.7 пФ
2u2 = 2.2 мкФ

Умение правильно читать маркировку конденсаторов позволяет избежать ошибок при выборе компонентов для электронных схем.

Сравнение конденсатора 1n с другими номиналами

Чтобы лучше понять место конденсатора емкостью 1n в ряду других номиналов, сравним его с некоторыми распространенными значениями:

100 пФ — в 10 раз меньше 1n, часто используется в ВЧ-цепях
10 нФ — в 10 раз больше 1n, применяется для фильтрации в цепях питания
100 нФ — в 100 раз больше 1n, популярный номинал для развязки
1 мкФ — в 1000 раз больше 1n, используется в низкочастотных цепях

Выбор конкретного номинала зависит от назначения цепи, рабочей частоты и других параметров схемы.

Типы конденсаторов емкостью 1n

Конденсаторы с емкостью 1 нанофарад могут быть различных типов, каждый из которых имеет свои особенности:

Керамические — компактные, недорогие, подходят для высоких частот
Пленочные — стабильные характеристики, низкие потери
Слюдяные — высокая точность, применяются в прецизионных схемах
Танталовые — большая удельная емкость, но чувствительны к перенапряжениям

Выбор типа конденсатора зависит от требований к стабильности параметров, рабочей частоты, допустимых габаритов и стоимости.

Практические советы по использованию конденсаторов 1n

При работе с конденсаторами емкостью 1 нанофарад следует учитывать несколько важных моментов:

Обращайте внимание на допустимое рабочее напряжение конденсатора
Учитывайте температурный коэффициент емкости (ТКЕ) при выборе конденсатора
В высокочастотных схемах важно минимизировать длину выводов конденсатора
При параллельном соединении конденсаторов их емкости складываются

При последовательном соединении результирующая емкость уменьшается

Соблюдение этих рекомендаций поможет эффективно использовать конденсаторы в электронных проектах.

пикофарад [пФ] в нанофарад [нФ] • Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Сенсорный экран этого планшета выполнен с использованием проекционно-емкостной технологии.

Общие сведения

Измерение емкости конденсатора номинальной емкостью 10 мкФ с помощью осциллографа-мультиметра

Электрическая емкость — это величина, характеризующая способность проводника накапливать заряд, равная отношению электрического заряда к разности потенциалов между проводниками:

C = Q/∆φ

Здесь Q — электрический заряд, измеряется в кулонах (Кл), — разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

В системе СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф). Данная единица измерения названа в честь английского физика Майкла Фарадея.

Фарад является очень большой емкостью для изолированного проводника. Так, металлический уединенный шар радиусом в 13 радиусов Солнца имел бы емкость равную 1 фарад. А емкость металлического шара размером с Землю была бы примерно 710 микрофарад (мкФ).

Так как 1 фарад — очень большая емкость, поэтому используются меньшие значения, такие как: микрофарад (мкФ), равный одной миллионной фарада; нанофарад (нФ), равный одной миллиардной; пикофарад (пФ), равный одной триллионной фарада.

В системе СГСЭ основной единицей емкости является сантиметр (см). 1 сантиметр емкости — это электрическая емкость шара с радиусом 1 сантиметр, помещенного в вакуум. СГСЭ — это расширенная система СГС для электродинамики, то есть, система единиц в которой сантиметр, грам, и секунда приняты за базовые единицы для вычисления длины, массы и времени соответственно. В расширенных СГС, включая СГСЭ, некоторые физические константы приняты за единицу, чтобы упростить формулы и облегчить вычисления.

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Условные обозначения конденсаторов на принципиальных схемах

Понятие электрической емкости относится не только к проводнику, но и к конденсатору. Конденсатор — система двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. В простейшем варианте конструкция конденсатора состоит из двух электродов в виде пластин (обкладок). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухэлектродный прибор для накопления заряда и энергии электромагнитного поля, в простейшем случае представляет собой два проводника, разделённые каким-либо изолятором. Например, иногда радиолюбители при отсутствии готовых деталей изготавливают подстроечные конденсаторы для своих схем из отрезков проводов разного диаметра, изолированных лаковым покрытием, при этом более тонкий провод наматывается на более толстый. Регулируя число витков, радиолюбители точно настраивают контура аппаратуры на нужную частоту. Примеры изображения конденсаторов на электрических схемах приведены на рисунке.

Параллельная RLC-цепь, состоящая из резистора, конденсатора и катушки индуктивности

Историческая справка

Еще 275 лет назад были известны принципы создания конденсаторов. Так, в 1745 г. в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку» — в ней диэлектриком были стенки стеклянной банки, а обкладками служили вода в сосуде и ладонь экспериментатора, державшая сосуд. Такая «банка» позволяла накапливать заряд порядка микрокулона (мкКл). После того, как ее изобрели, с ней часто проводили эксперименты и публичные представления. Для этого банку сначала заряжали статическим электричеством, натирая ее. После этого один из участников прикасался к банке рукой, и получал небольшой удар током. Известно, что 700 парижских монахов, взявшись за руки, провели лейденский эксперимент. В тот момент, когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов, сведенные одной судорогой, с ужасом вскрикнули.

В Россию «лейденская банка» пришла благодаря русскому царю Петру I, который познакомился с Мушенбруком во время путешествий по Европе, и подробнее узнал об экспериментах с «лейденской банкой». Петр I учредил в России Академию наук, и заказал Мушенбруку разнообразные приборы для Академии наук.

В дальнейшем конденсаторы усовершенствовались и становились меньше, а их емкость — больше. Конденсаторы широко применяются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, который может быть использован для настройки приемника на нужную частоту.

Существует несколько типов конденсаторов, отличающихся постоянной или переменной емкостью и материалом диэлектрика.

Примеры конденсаторов

Оксидные конденсаторы в блоке питания сервера.

Промышленность выпускает большое количество типов конденсаторов различного назначения, но главными их характеристиками являются ёмкость и рабочее напряжение.

Типичные значение ёмкости конденсаторов изменяются от единиц пикофарад до сотен микрофарад, исключение составляют ионисторы, которые имеют несколько иной характер формирования ёмкости – за счёт двойного слоя у электродов – в этом они подобны электрохимическим аккумуляторам. Суперконденсаторы на основе нанотрубок имеют чрезвычайно развитую поверхность электродов. У этих типов конденсаторов типичные значения ёмкости составляют десятки фарад, и в некоторых случаях они способны заменить в качестве источников тока традиционные электрохимические аккумуляторы.

Вторым по важности параметром конденсаторов является его рабочее напряжение. Превышение этого параметра может привести к выходу конденсатора из строя, поэтому при построении реальных схем принято применять конденсаторы с удвоенным значением рабочего напряжения.

Для увеличения значений ёмкости или рабочего напряжения используют приём объединения конденсаторов в батареи. При последовательном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение удваивается, а суммарная ёмкость уменьшается в два раза. При параллельном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение остаётся прежним, а суммарная ёмкость увеличивается в два раза.

Третьим по важности параметром конденсаторов является температурный коэффициент изменения ёмкости (ТКЕ). Он даёт представление об изменении ёмкости в условиях изменения температур.

В зависимости от назначения использования, конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, требования к параметрам которых некритичны, и на конденсаторы специального назначения (высоковольтные, прецизионные и с различными ТКЕ).

Маркировка конденсаторов

Подобно резисторам, в зависимости от габаритов изделия, может применяться полная маркировка с указанием номинальной ёмкости, класса отклонения от номинала и рабочего напряжения. Для малогабаритных исполнений конденсаторов применяют кодовую маркировку из трёх или четырёх цифр, смешанную цифро-буквенную маркировку и цветовую маркировку.

Соответствующие таблицы пересчёта маркировок по номиналу, рабочему напряжению и ТКЕ можно найти в Интернете, но самым действенным и практичным методом проверки номинала и исправности элемента реальной схемы остаётся непосредственное измерение параметров выпаянного конденсатора с помощью мультиметра.

Оксидный конденсатор собран из двух алюминиевых лент и бумажной прокладки с электролитом. Одна из алюминиевых лент покрыта слоем оксида алюминия и служит анодом. Катодом служит вторая алюминиевая лента и бумажная лента с электролитом. На алюминиевых лентах видны следы электрохимического травления, позволяющего увеличить их площадь поверхности, а значит и емкость конденсатора.

Предупреждение: поскольку конденсаторы могут накапливать большой заряд при весьма высоком напряжении, во избежание поражения электрическим током необходимо перед измерением параметров конденсатора разряжать его, закоротив его выводы проводом с высоким сопротивлением внешней изоляции. Лучше всего для этого подходят штатные провода измерительного прибора.

Оксидные конденсаторы: данный тип конденсатора обладает большой удельной емкостью, то есть, емкостью на единицу веса конденсатора. Одна обкладка таких конденсаторов представляет собой обычно алюминиевую ленту, покрытую слоем оксида алюминия. Второй обкладкой служит электролит. Так как оксидные конденсаторы имеют полярность, то принципиально важно включать такой конденсатор в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.

Твердотельные конденсаторы: в них вместо традиционного электролита в качестве обкладки используется органический полимер, проводящий ток, или полупроводник.

Трехсекционный воздушный конденсатор переменной емкости

Переменные конденсаторы: емкость может меняться механическим способом, электрическим напряжением или с помощью температуры.

Пленочные конденсаторы: диапазон емкости данного типа конденсаторов составляет примерно от 5 пФ до 100 мкФ.

Имеются и другие типы конденсаторов.

Ионисторы

В наши дни популярность набирают ионисторы. Ионистор (суперконденсатор) — это гибрид конденсатора и химического источника тока, заряд которого накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Начало созданию ионисторов было положено в 1957 году, когда был запатентован конденсатор с двойным электрическим слоем на пористых угольных электродах. Двойной слой, а также пористый материал помогли увеличить емкость такого конденсатора за счет увеличения площади поверхности. В дальнейшем эта технология дополнялась и улучшалась. На рынок ионисторы вышли в начале восьмидесятых годов прошлого века.

С появлением ионисторов появилась возможность использовать их в электрических цепях в качестве источников напряжения. Такие суперконденсаторы имеют долгий срок службы, малый вес, высокие скорости зарядки-разрядки. В перспективе данный вид конденсаторов может заменить обычные аккумуляторы. Основными недостатками ионисторов является меньшая, чем у электрохимических аккумуляторов удельная энергия (энергия на единицу веса), низкое рабочее напряжение и значительный саморазряд.

Ионисторы применяются в автомобилях Формулы-1. В системах рекуперации энергии, при торможении вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в маховике, аккумуляторах или ионисторах для дальнейшего использования.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Общий вид

В бытовой электронике ионисторы применяются для стабилизации основного питания и в качестве резервного источника питания таких приборов как плееры, фонари, в автоматических коммунальных счетчиках и в других устройствах с батарейным питанием и изменяющейся нагрузкой, обеспечивая питание при повышенной нагрузке.

В общественном транспорте применение ионисторов особенно перспективно для троллейбусов, так как становится возможна реализация автономного хода и увеличения маневренности; также ионисторы используются в некоторых автобусах и электромобилях.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Под капотом

Электрические автомобили в настоящем времени выпускают многие компании, например: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Университет Торонто совместно с компанией Toronto Electric разработали полностью канадский электромобиль A2B. В нем используются ионисторы вместе с химическими источниками питания, так называемое гибридное электрическое хранение энергии. Двигатели данного автомобиля питаются от аккумуляторов весом 380 килограмм. Также для подзарядки используются солнечные батареи, установленные на крыше электромобиля.

Емкостные сенсорные экраны

В современных устройствах все чаще применяются сенсорные экраны, которые позволяют управлять устройствами путем прикосновения к панелям с индикаторами или экранам. Сенсорные экраны бывают разных типов: резистивные, емкостные и другие. Они могут реагировать на одно или несколько одновременных касаний. Принцип работы емкостных экранов основывается на том, что предмет большой емкости проводит переменный ток. В данном случае этим предметом является тело человека.

Поверхностно-емкостные экраны

Cенсорный экран iPhone выполнен по проекционно-емкостной технологии.

Таким образом, поверхностно-емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. В качестве резистивного материала обычно применяется имеющий высокую прозрачность и малое поверхностное сопротивление сплав оксида индия и оксида олова. Электроды, подающие на проводящий слой небольшое переменное напряжение, располагаются по углам экрана. При касании к такому экрану пальцем появляется утечка тока, которая регистрируется в четырех углах датчиками и передается в контроллер, который определяет координаты точки касания.

Преимущество таких экранов заключается в долговечности (около 6,5 лет нажатий с промежутком в одну секунду или порядка 200 млн. нажатий). Они обладают высокой прозрачностью (примерно 90%). Благодаря этим преимуществам, емкостные экраны уже с 2009 года активно начали вытеснять резистивные экраны.

Недостаток емкостных экранов заключается в том, что они плохо работают при отрицательных температурах, есть трудности с использованием таких экранов в перчатках. Если проводящее покрытие расположено на внешней поверхности, то экран является достаточно уязвимым, поэтому емкостные экраны применяются лишь в тех устройствах, которые защищены от непогоды.

Проекционно-емкостные экраны

Помимо поверхностно-емкостных экранов, существуют проекционно-емкостные экраны. Их отличие заключается в том, что на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод, к которому прикасаются, вместе с телом человека образует конденсатор. Благодаря сетке, можно получить точные координаты касания. Проекционно-емкостный экран реагирует на касания в тонких перчатках.

Проекционно-емкостные экраны также обладают высокой прозрачностью (около 90%). Они долговечны и достаточно прочные, поэтому их широко применяют не только в персональной электронике, но и в автоматах, в том числе установленных на улице.

Автор статьи: Sergey Akishkin, Tatiana Kondratieva

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Конденсатор 10n это сколько — Морской флот

Очень важно знать емкость того или иного конденсатора, а под рукой не всегда оказываются измерительные приборы с помощью которых можно эту емкость узнать. Специально для этих случаев были придуманы кодовые маркировки. Существую 4 основных способа маркировки конденсаторов:

Кодовая маркировка 3 цифрами;
Кодовая маркировка 4 цифрами;
Буквенно цифровая маркировка;
Специальная маркировка для планарных конденсаторов.

Кодовая маркировка конденсаторов 3 цифрами

К примеру конденсатор с обозначением 153 означает что его емкость составляет 15000 пФ.

Код	Пикофарады, пФ, pF	Нанофарады, нФ, nF	Микрофарады, мкФ, μF
109	1.0 пФ	0.0010нф
159	1.5 пФ	0.0015нф
229	2.2 пФ	0.0022нф
339	3.3 пФ	0.0033нф
479	4.7 пФ	0.0048нф
689	6.8 пФ	0.0068нФ
100	10 пФ	0.01 нФ
150	15 пФ	0.015 нФ
220	22 пФ	0.022 нФ
330	33 пФ	0.033 нФ
470	47 пФ	0.047 нФ
680	68 пФ	0.068 нФ
101	100 пФ	0.1 нФ
151	150 пФ	0.15 нФ
221	220 пФ	0.22 нФ
331	330 пФ	0.33 нФ
471	470 пФ	0.47 нФ
681	680 пФ	0.68 нФ
102	1000 пФ	1 нФ
152	1500 пФ	1.5 нФ
222	2200 пФ	2.2 нФ
332	3300 пФ	3.3 нФ
472	4700 пФ	4.7 нФ
682	6800 пФ	6.8 нФ
103	10000 пФ	10 нФ	0.01 мкФ
153	15000 пФ	15 нФ	0.015 мкФ
223	22000 пФ	22 нФ	0.022 мкФ
333	33000 пФ	33 нФ	0.033 мкФ
473	47000 пФ	47 нФ	0.047 мкФ
683	68000 пФ	68 нФ	0.068 мкФ
104	100000 пФ	100 нФ	0.1 мкФ
154	150000 пФ	150 нФ	0.15 мкФ
224	220000 пФ	220 нФ	0.22 мкФ
334	330000 пФ	330 нФ	0.33 мкФ
474	470000 пФ	470 нФ	0.47 мкФ
684	680000 пФ	680 нФ	0.68 мкФ
105	1000000 пФ	1000 нФ	1 мкФ

Кодовая маркировка конденсаторов 4 цифрами

При маркировки конденсаторов этим способом важно запомнить что полученное значение будет измеряться в пикоФарадах. К примеру маркировка конденсатора 1002 будет расшифровываться следующим образом: 1002 = 100*10 2 пФ = 10000 пФ = 10.0 нФ. Последняя цифра это показатель степени по основанию 10. А первые три это число которое необходимо умножить на 10 возведенную в определенную степень.

Буквенно-цифровая маркировка

В данном случае вместо запятой ставится соответсвующая единица измерения (пФ, нФ, мкФ).

Пример: 10п или 10p = 10 пФ, 4n7 или 4н7 = 4,7 нФ, μ22 = 0.22 мкФ.

Вожно запомнить что буква «п» очень похожа на «n» и не нужно их путать. Что довольно часто делают начинающие радиолюбители.

Огромное разнообразие конденсаторов позволяет использовать их практически в любой схеме. Для правильного подбора параметров электрической сети необходимо четко владеть знаниями маркировки конденсаторов, которые имеют ключевое значение. Сложность возникает из-за того, что она разнится в большом количестве случаев – на нее влияет производитель, страна-экспортер, вид и параметры самого конденсатора, и даже его размеры.

В данной статье рассмотрим основные параметры конденсаторов, которые влияют на их маркировку, а также научимся правильно читать значения, нанесенные производителем даже на самые крохотные изделия.

Параметры конденсаторов

Эти устройства предназначены для накопления электрического заряда. Емкость измеряется в специальных единицах, именуемых фарадами (Ф, или F). Однако 1 фарад – колоссальная величина, которая не используется в радиотехнике. Для конденсаторов применяется микрофарад (мкФ, µF) – фарад, разделенный на миллион. Единица обозначается как мкФ практически на всех типах конденсаторов. В теоретических расчетах иногда можно увидеть миллифарад (мФ, mF), что равняется фараду, деленному на тысячу. В маленьких конденсаторах применяется нанофарад (нФ, nF) и пикофарад (пФ, pF), что соответственно равняется 10 -9 и 10 -12 фарад. Это обозначение очень важно, так как используется в маркировке либо напрямую, либо с помощью заменяемых значений.

Типы маркировок

На данный момент производителями используется несколько типов, которые могут располагаться на корпусе как по отдельности, так и взаимозаменяемыми значениями. Все значения ниже будут исключительно теоретическими, предоставленными для наглядного примера.

Самый простой тип маркировки – никаких шифров и табличных замещений, емкость напрямую пишется на корпусе, что без лишних движений сразу предоставляет конечному пользователю реальные параметры. И такой способ использовался бы везде, если бы не его громоздкость – полностью написать емкость получится только на довольно больших изделиях, иначе рассмотреть надпись будет невозможно даже с помощью лупы. Например: запись 100 µF±6% означает, что данный конденсатор имеет емкость 100 микрофарад с амортизацией в 6% от общей емкости, что равно значению 94–106 микрофарад. Также допускается использование маркировки вида 100 µF +8%/-10%, что означает неравнозначную амортизацию, равную 90–108 микрофарад. Это самый простой и понятный способ, однако такая маркировка очень громоздкая, поэтому применяется на больших и очень емких конденсаторах.

Цифровая маркировка конденсаторов (а также численно-буквенная) используется в тех случаях, когда маленькая площадь изделия не позволяет поместить подробную запись о емкости. Поэтому определенные значения заменяются обычными цифрами и латинскими буквами, которые поочередно расшифровываются для получения полной информации.

Все очень просто – если используются только цифры (а на подобных изделиях их обычно три штуки), то расшифровывать нужно следующим образом:

первые две цифры обозначают первые две цифры емкости;
третья цифра обозначает количество нулей, которое необходимо дописать после первых двух цифр;
такие конденсаторы всегда измеряются в пикофарадах.

Возьмем для примера первый вариант с картинки выше с записью 104. Первые две цифры так и оставляем – 10. К ним приписываем количество нулей, обозначенных третьей цифрой, то есть 4. Получаем значение в 100 000 пикофарад. Возвращаемся к таблице в начале статьи, уменьшаем количество нулей и получаем приемлемое значение в 100 микрофарад.

Если используется одна или две цифры, они так и остаются. Например, обозначения 5 и 15 обозначают 5 и 15 пикофарад соответственно. Маркировка .55 равна 0.55 микрофарад.

Интересная запись выполняется с использованием букв либо вместо точки, либо как другой величины. Например, 8n2 обозначает 8.2 нанофарад, когда как n82 означает 0.82 нанофарад. Для определенного класса конденсаторов в конце может дописываться дополнительная кодовая маркировка, например, 100V.

Маркировка керамических конденсаторов численно-буквенным способом является стандартом для этих изделий. Здесь используются точно такие же алгоритмы шифрования, а сами надписи физически наносятся производителем на керамическую поверхность.

Устаревшим, однако все еще используемым вариантом, считается цветовая индикация. Она применялась в советском производстве для упрощения считывания маркировки даже на очень маленьких изделиях. Минус в том, что запомнить сходу такую таблицу достаточно проблематично, поэтому желательно иметь ее под рукой, по крайней мере, поначалу. Цвета наносятся на конденсаторы, где маркировка выполняется в виде монотонных полосок. Считываются следующим образом:

первые два цвета означают емкость в пикофарадах;
третий цвет показывает количество нулей, которые необходимо дописать;
четвертый и пятый цвета соответственно показывают возможный допуск и номинал подаваемого напряжения на изделие.

Цвет	Значение
Черный
Коричневый	1
Красный	2
Оранжевый	3
Желтый	4
Зеленый	5
Голубой	6
Фиолетовый	7
Серый	8
Белый	9

Маркировка импортных конденсаторов выполняется аналогичными способами, только вместо кириллицы может использоваться латиница. Например, на отечественных вариантах может встречаться 5мк1, что означает 5.1 микрофарад. Тогда как на импортных это значение будет выглядеть как 5µ Если запись совершенно непонятна, то можно обратиться к официальному производителю за разъяснениями, скорее всего на сайте есть таблицы или программа, которые расшифровывают его маркировку. Однако это встречается только в исключительных случаях и редко попадается.

Заключение

Чем меньше конденсатор, тем более компактной записи он требует. Однако современное производство способно нанести на корпус достаточно маленькие значения, расшифровка которых выполняется вышеописанными способами. Внимательно проверяйте полученные значения во избежание поломки собранной электрической цепи.

Кроме буквенно-цифровой маркировки применяется способ цифровой маркировки тремя или четырьмя цифрами по стандартам IEC (табл. 2.5, 2.6).

При таком способе маркировки первые две или три цифры обозначают значение емкости в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. При обозначении емкостей менее 10 пФ последней цифрой может быть «9» (109 = 1 пФ), при обозначении емкостей 1 пФ и менее первой цифрой будет «0» (010 = 1 пФ). В качестве разделительной запятой используется буква R (0 R 5 = 0,5 пФ).

При маркировке емкостей конденсаторов в микрофарадах применяется цифровая маркировка: 1 — 1 мкФ, 10 — 10 мкФ, 100 — 100 мкФ. В случае необходимости маркировки дробных значений емкости в качестве разделительной запятой используется буква R : R 1 — 0,1 мкФ, R 22 — 0,22 мкФ, 3 R 3 — 3,3 мкФ (при обозначении емкости в мкФ перед буквой R цифра 0 не ставится, а она ставится только при обозначении емкостей менее 1 пФ).

После обозначения емкости может быть нанесен буквенный символ, обозначаю щий допустимое отклонение емкости конденсатора в соответствии с табл. 2.4.

Таблица 2.5. Кодировка номинальной емкости конденсаторов тремя цифрами

Пикофарады ( пФ ; pF)

Нанофарады ( нФ ; nF)

КОД

Емкость

Пикофарады ( пф ; pF)

Нанофарады ( нФ ; nF)

Микрофарады ( мкФ ; mF)

Код

Емкость

Пикофарады ( пФ ; pF)

Нанофарады ( нФ ; nF)

Микрофарады ( мкФ

ТКЕ (температурный коэффициент емкости) — параметр конденсатора, который характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Этот параметр принято выражать в миллионных долях емкости конденсатора на градус
(10/-6 / °С). ТКЕ может быть положительным (обозначается буквой «П» или «Р»), отрицательным
(«М» или « N »), близким к нулю («МП») или ненормированным («Н»).

Конденсаторы изготавливаются с различными по ТКЕ типами диэлектриков: группы NPO , X 7 R , Z 5 U , Y 5 V и другие. Диэлектрик группы NPO ( COG ) обладает низкой диэлектрической проницаемостью, но хорошей температурной стабильностью (ТКЕ близок к нулю). SMD конденсаторы больших номиналов, изготовлен ные с применением этого диэлектрика, наиболее дорогостоящие. Диэлектрик группы X 7 R имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, но меньшую температурную стабильность.

Диэлектрики групп Z 5 U и Y 5 V имеют очень высокую диэлектрическую проница емость, что позволяет изготовить конденсаторы с большим значением емкости, но имеющие значительный разброс параметров. SMD конденсаторы с диэлектриками групп X 7 R и Z 5 U используются в цепях общего назначения.

Радиодетали, приборы, диски, литература почтой.

Скачать бесплатно схемы,электронные книги (ebook) по радиоэлектронике, схемы для начинающих, радиотехника для начинающих схемы ТВ бесплатно, схемы управления, радиоустройств
блоков питания, схемы усилителей мощности.
Справочники радиолюбителя, справочники микросхемы
справочники электронных компонентов – диоды, тиристоры, транзисторы, конденсаторы, datasheet электронных компонентов.

Справочники и учебный материал (бесплатно)

что это такое, виды и способы применения

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов (температурные характеристики, тип корпуса и так далее), которые делают тот или иной тип конденсаторов (электролитический, керамический и пр.) наиболее предпочтительным для вашего проекта.

В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника.

Например, результат поиска для DIP конденсаторов c рабочим напряжением 450 В серии HP3 производства компании Hitachi с емкостью 56…680 мкФ приведен на Рис.1.

Рис. 1. Результат поискового запроса для имеющихся на складе конденсаторов серии HP3 с рабочим напряжением 450 В от Hitachi с емкостью в диапазоне 56…560 мкФ

Конденсаторы (Рис. 2) представляют собой двухвыводные компоненты, используемые для фильтрации, хранения энергии, подавления импульсов напряжения и других задач. В самом простом случае они состоят из двух параллельных пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком.

Рис. 2. Конденсаторы различных типов

Конденсаторы хранят электрический заряд. Единицей емкости является Фарад (Ф). Это название было дано в честь Майкла Фарадея, который в свое время стал пионером в области практического использования конденсаторов.

Конденсаторы могут быть полярными и неполярными. К полярным относятся почти все электролитические и танталовые конденсаторы. Они должны подключаться с учетом полярности напряжения. Если перепутать выводы «-» и «+», то это приведет к короткому замыканию. К неполярным относятся керамические, слюдяные и пленочные конденсаторы. Они могут работать при любой полярности приложенного напряжения, что делает их подходящими для применения в цепях переменного тока.

Несмотря на широкое распространение конденсаторов, выбор конкретной модели бывает достаточно сложным. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются в вашем проекте, но у конденсаторов есть и множество других характеристик, таких как полярность, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсаторов пригодным для конкретного приложения. Ниже перечислены наиболее популярные типы конденсаторов с кратким описанием их достоинств и особенностей.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

Описание: алюминиевые электролитические конденсаторы (Рис. 3) являются полярными, поэтому их нельзя использовать в цепях переменного напряжения. Они могут иметь высокую номинальную емкость, но отклонение от номинала обычно составляет до 20%.

Приложения: алюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, которые не требуют высокой точности и работы с переменными напряжениями. Чаще всего они применяются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, то есть для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях напряжения.

Корпусное исполнение: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Область применения

Наряду с резисторами конденсаторы являются самыми распространенными компонентами. Ни одно электронное изделие не может без него обойтись. Вот краткий перечень направлений использования конденсаторов.

Блоки питания: в качестве сглаживающих фильтров при преобразовании пульсирующего тока в постоянный.
Звуковоспроизводящая техника: создание при помощи RC-цепочек элементов схем, пропускающих звуковые сигналы одних частот и задерживая остальные. За счет этого удается регулировать тембр и формировать амплитудно-частотные характеристики устройств.
Радио- и телевизионная техника: совместно с катушками индуктивности конденсаторы используются в составе устройств настройки на передающую станцию, выделения полезного сигнала, фильтрации помех.
Электротехника. Для создания фазовых сдвигов в обмотках однофазных электродвигателей или в схемах подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть. Используются в установках, компенсирующих реактивную мощность.

При помощи конденсаторов можно накопить заряд, превышающий по мощности источник питания. Это используется для работы фотовспышек, а также в установках для отыскания повреждений в кабельных линиях, выдающих мощный высоковольтный импульс в место повреждения.

Применение конденсаторов.

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
50 В серия ECA-1HM от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4.7…3300 мкФ.
450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.

Для поверхностного монтажа:

16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

Керамические конденсаторы

Рис.4. Керамические конденсаторы

Описание: существует два основных типа керамических конденсаторов (Рис. 4): многослойные чип-конденсаторы (MLCC) и керамические дисковые. MLCC пользуются большой популярностью и широко применяются в электронных устройствах, поскольку обладают высокой стабильностью и малым уровнем потерь. Они отличаются низким последовательным сопротивлением (ESR) и минимальной погрешностью номинала по сравнению с электролитическими или танталовыми конденсаторами. Вместе с тем их максимальная емкость невелика и достигает всего нескольких десятков мкФ. Из-за высокой удельной емкости MLCC имеют очень малые габариты и отлично подходят для размещения на печатных платах.

Приложения: поскольку керамические конденсаторы являются неполярными, то их можно применять в цепях переменного тока. Они широко используются в качестве «универсальных» конденсаторов, например, для высокочастотной развязки, фильтрации, подстройки резонаторов и подавления электромагнитных помех. Как MLCC, так и керамические дисковые конденсаторы подразделяются на два класса:

Керамические конденсаторы I класса – точные (+/- 5%) и стабильные конденсаторы с минимальной зависимостью емкости от температуры. Конденсаторы NP0/C0G отличаются минимальным температурным коэффициентом 30 ppm/K. К сожалению, их максимальная емкость ограничена несколькими нанофарадами (нФ). Поскольку они очень стабильны и точны, то их чаще всего используют в системах с частотным регулированием, например, в резонансных схемах для радиочастотных приложений.

Керамические конденсаторы II класса менее точны, но обеспечивают более высокую удельную емкость (номинальные значения — до десятков мкФ) и, следовательно, подходят для фильтрации и развязки. Среди их недостатков можно отметить большой коэффициент напряжения. Например, даже при приложении напряжения, равного половине рабочего, обычно наблюдается снижение емкости на 50%.

X5R может работать в диапазоне — 55…85°C с изменением емкости +/- 15%;
X7R может работать в диапазоне — 55…125°C с изменением емкости +/- 15%;
Y5V — в диапазоне от — 30…+ 85°C с изменением емкости -20/ +80%.

Корпусные исполнения: наиболее распространены корпуса для поверхностного монтажа 0201, 0402, 0603, 0805, 1206 и 1812. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе. Например, 0402 составляет 0,04х0,02″, 0603 — 0,06х0,03″ и так далее.

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Таблица типовых обозначений и маркировки конденсаторов.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах (mF), пикофарадах (nF), нанофарадах ( nF).

Будет интересно➡ Формула расчёта сопротивления конденсатора

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF. Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

Примеры:

Тип NP0/C0G:

0402 — серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
0603 — серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.

Тип X7R:

0402 — серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
0603 — серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
1206 — серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
0805 — серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.

Для монтажа в отверстия:

Серия C315C производства компании Kemet с диапазоном доступных емкостей 1 пФ …1 мкФ.

Танталовые конденсаторы

Рис. 5. Танталовые конденсаторы

Описание: танталовые конденсаторы (Рис. 5) – это подтип электролитических конденсаторов с высоким уровнем поляризации. При их использовании необходимо проявлять осторожность, поскольку они имеют склонность к катастрофическим отказам даже при воздействии импульсов напряжения с амплитудой, лишь немного превышающей номинальное рабочее напряжение. Танталовые конденсаторы могут иметь высокую номинальную емкость и отличаются высокой временной стабильностью. Они меньше по размеру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Но алюминиевые электролиты могут выдерживать более высокие максимальные напряжения.

Приложения: из-за малого тока утечки, стабильности и высокой емкости танталовые конденсаторы часто используются в схемах выборки-хранения, в которых требуется обеспечивать минимальный ток утечки для продолжительного хранения заряда. Также, благодаря малым размерам и долговременной стабильности, они применяются для фильтрации по цепям питания.

Корпусные исполнения: танталовые конденсаторы выпускаются как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (SMD). Тем не менее, чаще всего используются именно SMD-компоненты. В дюймовой системе типоразмер А соответствует размеру 1206 (0,12х0,06″), типоразмер В соответствует размеру 1210, типоразмер C соответствует размеру 2312, типоразмер D — размеру 2917.

Просто о сложном

Итак, это небольшое устройство для накопления электрического поля или заряда похоже на обычную банку, ту, в которой маринуют помидоры или хранят муку. Она точно так же в себе накапливает сухое вещество или жидкость, которую в неё поместят. Аналогия проста: по цепи бегут электроны, а на своей дороге встречают проводников, которые ведут их в «банку», где они и накапливаются, усиливая заряд.

Для того чтобы выяснить, много ли элекрончиков так можно собрать, и в какой момент накопление прекратится (банка лопнет), электрический процесс обычно сравнивают с водопроводом. Если представить трубу, в которой течёт вода, закачиваемая туда насосом, то где-то в центре трубопровода нужно вообразить мягкую мембрану, растягивающуюся под давлением жидкости. Очевидно, что она будет растягиваться до определённого предела, пока не разорвётся или, если попалась очень крепкая, не уравновесит силу насоса.

Такой пример показывает, как работает конденсатор, только мембрана заменяется электрическим полем, которое увеличивается по мере зарядки накопителя (работы насоса), уравновешивая напряжение источника питания. Очевидно, что этот процесс не бесконечный, и предельный заряд существует, по достижении которого «банка» выйдет из строя и перестанет выполнять свои функции.

Примеры:

Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

Пленочные конденсаторы

Рис. 6. Пленочные конденсаторы

Описание: пленочные конденсаторы (Рис. 6) являются неполярными, что позволяет использовать их в цепях переменного напряжения. Они отличаются малыми значениями эквивалентного сопротивления (ESR) и последовательной индуктивности (ESL).

Приложения: пленочные конденсаторы часто применяются в схемах с аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, они способны работать с высоким пиковым током и, таким образом, могут применяться в снабберных цепочках для фильтрации индуктивных выбросов напряжения в DC/DC-преобразователях.

Примеры:

серия B32021 производства компании EPCOS с диапазоном доступных емкостей 1 нФ…10 нФ и рабочим напряжением 300В AC.
серия ECHU от Panasonic c диапазоном доступных емкостей 0,1 нФ…220 нФ и рабочим напряжением 16 В и 50 В DC.

Характеристики и свойства

К параметрам конденсатора, которые используют для создания и ремонта электронных устройств, относят:

Ёмкость — С. Определяет количество заряда, которое удерживает прибор. На корпусе указывается значение номинальной ёмкости. Для создания требуемых значений элементы включают в цепь параллельно или последовательно. Эксплуатационные величины не совпадают с расчетными.
Резонансная частота — fр. Если частота тока больше резонансной, то проявляются индуктивные свойства элемента. Это затрудняет работу. Чтобы обеспечить расчетную мощность в цепи, конденсатор разумно использовать на частотах меньше резонансных значений.
Номинальное напряжение — Uн. Для предупреждения пробоя элемента рабочее напряжение устанавливают меньше номинального. Параметр указывается на корпусе конденсатора.
Полярность. При неверном подключении произойдет пробой и выход из строя.
Электрическое сопротивление изоляции — Rd. Определяет ток утечки прибора. В устройствах детали располагаются близко друг к другу. При высоком токе утечки возможны паразитные связи в цепях. Это приводит к неисправностям. Ток утечки ухудшает емкостные свойства элемента.
Температурный коэффициент — TKE. Значение определяет, как ёмкость прибора меняется при колебаниях температуры среды. Параметр используют, когда разрабатывают устройства для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
Паразитный пьезоэффект. Некоторые типы конденсаторов при деформации создают шумы в устройствах.

Слюдяные конденсаторы

Рис. 7. Слюдяной конденсатор

Описание: слюдяные конденсаторы (Рис. 7) являются неполярными, отличаются малой величиной потерь, высокой стабильностью и обладают отличными характеристиками на высоких частотах.

Приложения: эффективны при работе в составе радиочастотных схем. Они могут стоить несколько долларов за штуку, поэтому в маломощных приложениях чаще используют керамические конденсаторы. Однако слюдяные конденсаторы благодаря высокому напряжению пробоя остаются практически незаменимыми для таких приложений, как радиопередатчики высокой мощности.

Проводник в электрическом поле

Помещая проводник в электрическое поле, носители заряда внутри проводника начинают перемещаться. Причем данное перемещение подчиняется двум правилам:

Напряжённость электрического поля внутри проводника должно равняться нулю
Это означает, что потенциал внутри проводника остается постоянным (φ = const).
Напряжённость поля на поверхности проводника направлена перпендикулярно к самой поверхности данного проводника. Или другими словами поверхность проводника становится эквипотенциальной, то есть все точки данной поверхности имеют одинаковый потенциал.

Из этих двух правил следует, что когда проводник вносится в электрическое поле его носители заряда (в металлах это электроны, а в жидкостях – ионы) приходят в движение, причем положительные по направлению напряжённости электрического поля, а отрицательные в противоположную сторону. Результатом движения зарядов в проводнике является возникновение зарядов противоположного знака на концах проводника, такие заряды называют индуцированными. Перераспределение заряда в проводнике показано на рисунке ниже

Таким образом, нейтральный проводник, помещённый в электрическое поле, как бы разрывает часть линий электрического поля, а индуцированные заряды распределяются по поверхности проводника.

Практический интерес представляет следующая ситуация, когда внутри проводника имеется некоторая полость. Так как индуцирование зарядов происходит на поверхности проводника, то внутри этого проводника, а значит и во внутренней полости электрическое поле обращается в нуль. На данном явлении основана электростатическая защита, когда необходимо защитить какой-нибудь прибор от воздействия электрического поля, то его помещают внутрь экрана из проводника. Индуцированные заряды на поверхности экрана скомпенсируют электростатическое поле. Вместо сплошного экрана часто используют экран из электропроводящей сетки, что тоже позволяет создать защиту от электростатического поля.

Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Описание: твердотельные конденсаторы являются полярными, так же как и другие электролитические конденсаторы, но имеют ряд преимуществ, например, меньшие потери благодаря низкому последовательному сопротивлению ESR и длительный срок службы. Для обычных алюминиевых электролитов существует риск высыхания электролита при низких температурах, но твердотельные конденсаторы благодаря применению твердого полимерного диэлектрика обладают высокой надежностью даже при очень низких температурах.

Приложения: используются вместо электролитов в высококачественных материнских платах и DC/DC-преобразователях.

Маркировка конденсаторов импортного производства

На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.

Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.

Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.

Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну.

Примеры:

серия OS-CON производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 3,3…2700 мкФ.

серия SP-Cap производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…560 мкФ в SMD исполнении.

серия ECAS производства компании Murata с диапазоном доступных емкостей 10…150 мкФ.

Как подобрать конденсатор для подключения двигателя: расчет ёмкости в мкФ

При подключении электродвигателя к сети 220 Вольт не обойтись без конденсатора. Этот маленький элемент электрической цепи служит для уменьшения времени входа мотора в рабочий режим (пусковой конденсатор).

Кроме пусковых, существуют и так называемые рабочие конденсаторы, которые постоянно задействованы во время работы двигателя. Основной задачей рабочих конденсаторов является обеспечение оптимальной нагрузочной способности двигателя.

Состоит конденсатор из нескольких пластин, которые защищены диэлектриком. Основная функция конденсаторов — это накопление и отдача электрической энергии. Как подобрать конденсатор для запуска электродвигателя? Что при этом нужно учитывать? Именно об этом вы и сможете узнать в данной статье строительного журнала samastroyka.ru .

Конденсаторные сборки

Описание: конденсаторная сборка (capacitor array) — это группа конденсаторов, конструктивно объединенных в одном корпусе, причем любой из конденсаторов может быть отдельно от остальных подключен к внешней цепи. Существует много различных типов сборок, которые отличаются количеством конденсаторов, типом диэлектрика, величиной отклонения емкости конденсатора от номинального значения, максимальным рабочим напряжением, типом корпуса и др.

Приложения: конденсаторные сборки широко применяются в мобильной и носимой аппаратуре, в материнских платах компьютеров и цифровых приставках, в радиочастотных модемах и усилителях, в автомобильных и медицинских приложениях и т.д.

Корпусные исполнения: конденсаторные сборки выпускаются как в DIP корпусах, так и в SMD исполнении. Наиболее популярные типоразмеры сборок для поверхностного монтажа 0508, 0612, 0805 представлены в нашем каталоге.

Почему идет переменный ток через конденсатор

Конденсатор — это разрыв, поскольку его прокладки не касаются друг друга из-за нахождения между ними диэлектрика, не проводящего постоянный электроток. Однако будучи подключённым к постоянной цепи, он всё же может его проводить в момент подсоединения, поскольку происходит зарядка или перезарядка.

Когда завершается переходный процесс, ток перестаёт проходить через пассивный электронный компонент из-за разделения его обкладок диэлектриком. Будучи подключённым к такой цепи он проводит его колебания вследствие циклической перезарядки. Здесь прибор входит в колебательный контур и вместе с катушкой выполняет функцию накопителя энергии.

Такой симбиоз способствует преобразованию электричества в магнитную энергию или, наоборот, с равной их собственной частотной скоростью, которая рассчитывается по формуле: omega = 1 / sqrt(C × L).

Почему идёт переменный ток

Действительность такова, что конденсатор не способен пропускать через себя переменный ток. Сначала он его аккумулирует на обкладках. Возникает ситуация, в которой на одной из них имеет место переизбыток электронов, а на другой их, напротив, мало. В результате конденсатор отдаёт эти заряды, из-за чего электроны, находящиеся во внешней цепи, перемещаются в одну и в другую сторону от одной обкладки к другой.

К сведению! Результат выражается в том, что электроны перемещаются внутри внешней цепи, но не в самом пассивном компоненте. Энергия перераспределяется внутри поля между конденсаторными пластинками, что называют токами смещения, отличающимися от электротоков проводимости.

Примеры:

Серия CA конденсаторных сборок общего назначения от компании Yageo типоразмера 0612 с диапазоном доступных емкостей от 22 пФ до 100 нФ.

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением 250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый список подходящих по указанным параметрам компонентов.

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Схемы подключения контактора

Контакторы выпускаются многими производителями электротехнической продукции и имеют разные типы и исполнение

При подключении такого устройства важно строго руководствоваться рекомендациями завода-изготовителя и нормативной электротехнической документацией. В инструкции и на самом корпусе прибора в обязательном порядке будет располагаться схема подключения данного механизма и его главные характеристики

Разобраться в этой электрической схеме профессиональному электрику не составит никакого труда, а вот неспециалисту придется немного постараться.

Независимо от того каким-образом подключается контактор в системе обязательно используется два вида сети: силовая и сигнальная. Сигнальная линия запускает сам контактор, а он в свою очередь замыкает силовую линию.

При подключении к мощным асинхронным двигателям важно подключать последовательно с контактором тепловое реле, для защиты двигателя от перегрева и автомат для защиты от короткого замыкания. Разобраться в назначении, конструкции и принципах работы данного сложного устройства оказалось совсем не сложно

Важно помнить, что правильно подключённый прибор – залог долгой и безопасной службы контактора. При подключении необходимо работать только при отключенном электропитании, помнить о мерах электробезопасности и общих правилах охраны труда, и строго их выполнять. А если что-то в работе или подключении этого прибора вам все же осталось непонятно, то лучшим вариантом будет обратиться к профессиональным электрикам для подключения данного устройства

Советуем изучить Клетка Фарадея

Разобраться в назначении, конструкции и принципах работы данного сложного устройства оказалось совсем не сложно

А если что-то в работе или подключении этого прибора вам все же осталось непонятно, то лучшим вариантом будет обратиться к профессиональным электрикам для подключения данного устройства.

Ой! Эта страница не существует или скрыта от публичного просмотра.

Зарегистрироваться Войти Войти

Недавние

[КУПЛЮ] недорогие сетевики 2шт.Кабели Куплю усилитель Vitus SS-101Усилители акустика MAXONIC DS-405Акустика Ламповая система, целиком…Продажа систем целиком Помогите опознатьАкустика Куплю виниловый проигрывательАналоговые источники Garage saleПрочее Tchernov Reference USB A-B IC 1мКабели NOS ЦАП на PCM63 Gerbera 400МАРКЕТ [СНЯТО С ПРОДАЖИ] Плата вывода USB Yellowtec PUC2Цифровые источники Ещё…

Искать на этом сайте

Поиск

gaz.wiki — gaz.wiki

Navigation

Main page

Languages

Deutsch
Français
Nederlands
Русский

Italiano
Español
Polski
Português
Norsk
Suomen kieli
Magyar
Čeština
Türkçe
Dansk
Română
Svenska

Электрическая емкость. Конденсаторы. Единицы измерения. Маркировка.

Электрическая емкость – понятие, которое характеризует способность тела накапливать электрические заряды. Электрическая емкость показывает, какое количество электричества получает тело при повышении его потенциала на один вольт. Емкость обозначается буквой

C. Для того чтобы найти емкость С тела, нужно его заряд q разделить на напряжение U, до которого заряжено тело: С=q/U . Если в этой формуле выразить q в кулонах, а U в вольтах, емкость получится в практических единицах. Практическая единица емкости называется фарадой (ф), следовательно:

1 фарада=1кулон/1вольт. Фарада – это емкость такого тела, заряд которого увеличивается на один кулон при повышении его потенциала на один вольт.

Фарада – очень большая емкость. Например, емкость земного шара равны всего 0,000707 фарады. В технике применяют вспомогательные единицы емкости, являющиеся долями фарады: 1 микрофарада (1мкф) = _1
000 000ф = 10 ^-5ф ,

1 микромикрофарада (1 мкмкф) = 10^-5 мкф =10^-12 ф.

Из формулы для емкости можно определить величину заряда q: q = CU. Отсюда видно, что заряд тела прямо пропорционален его емкости и напряжению на нем.

Конденсаторы.

Устройство из проводников, разделенное диэлектриком, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется конденсатором. Условное обозначение:

^____| |^_____

Простейший конденсатор, представлен в виде двух металлических пластин, между которыми проложен слой изолирующего материала. Металлические пластины называют обкладками конденсатора.

Емкость конденсатора.

Емкость всякого конденсатора зависит от трех величин: величины поверхности обкладок; расстояния между обкладками; свойства диэлектрика. Число, показывающее, во сколько раз емкость конденсатора с каким-либо диэлектриком больше емкости такого же конденсатора с воздушным диэлектриком, называется диэлектрической проницаемостью (ε) данного диэлектрика. Введением того или иного диэлектрика мы увеличиваем емкость воздушного конденсатора в несколько раз. Для плоского конденсатора, обкладки которого представляют параллельные пластины, величина емкости С прямо пропорциональна площади поверхности одной обкладки (с одной стороны) S, диэлектрической проницательности диэлектрика ε и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками d, т.е. толщине слоя диэлектрика.

По типу диэлектрика, разделяющего обкладки, конденсаторы постоянной емкости делятся на: бумажные; слюдяные; керамические; электролитические; воздушные:

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение. Для того чтобы получить большую емкость, применяется параллельное соединение конденсаторов. При этом соединяются вместе все первые обкладки и к ним, подключается один зажим источника тока, а ко вторым обкладкам, соединенным вместе, подключается другой зажим источника. Напряжение на всех конденсаторах при параллельном соединении одно и то же, но каждый конденсатор получает различное количество электричества, пропорциональное емкости. Полный заряд, полученный всеми конденсаторами, равен сумме зарядов отдельных конденсаторов. Следовательно, общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов: С=С₁+С₂+С₃. Если параллельно соединяется n конденсаторов одинаковой емкости С₁, то общая емкость равна произведению емкости одного конденсатора на число конденсаторов: С= nС_1.

Последовательное соединение конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше емкости каждого из них. В частности при последовательном соединении двух конденсаторов общая емкость равна произведению емкостей отдельных конденсаторов, деленному на их сумму: С=С₁С₂/С₁+С_2.Если соединить последовательно n конденсаторов равной емкости, то общая емкость будет в n раз меньше емкости одного конденсатора: С=С₁/n

Обычно последовательное включение нескольких одинаковых конденсаторов применяется для увеличения их общей электрической прочности. При этом необходимо, чтобы сопротивления изоляции конденсаторов были также одинаковыми.

Что такое конденсатор и для чего он нужен

Принцип работы конденсаторов

При подсоединении цепи к источнику электрического тока через конденсатор начинает течь электрический ток. В начале прохождения тока через конденсатор его сила имеет максимальное значение, а напряжение – минимальное. По мере накопления устройством заряда сила тока падает до полного исчезновения, а напряжение увеличивается.

В процессе накопления заряда электроны скапливаются на одной пластинке, а положительные ионы – на другой. Между пластинами заряд не перетекает из-за присутствия диэлектрика. Так устройство накапливает заряд. Это явление называется накоплением электрических зарядов, а конденсатор –накопителем электрического поля.

Устройство конденсаторов

Конструкции современных конденсаторов отличаются разнообразием, но можно выделить несколько типичных вариантов:

Пакетная конструкция

Используется в стеклоэмалевых, керамических и стеклокерамических конденсаторах. Пакеты образованы чередующимися слоями обкладок и диэлектрика. Обкладки могут изготавливаться из фольги, а могут представлять собой слои на диэлектрических пластинах – напыленный или нанесенный вжиганием.

Каждый пакетный конденсатор имеет верхнюю и нижнюю обкладки, имеющие контакты с торцов пакета. Выводы изготавливаются из проволоки или ленточных полосок. Пакет опрессовывается, герметизируется, покрывается защитной эмалью.

Трубчатая конструкция

Такую конструкцию могут иметь высокочастотные конденсаторы. Они представляют собой керамическую трубку с толщиной стенки 0,25 мм. На ее наружную и внутреннюю стороны способом вжигания наносится серебряный проводящий слой. Снаружи деталь обрабатывается изоляционным веществом. Внутреннюю обкладку выводят на наружный слой для присоединения к ней гибкого вывода.

Дисковая конструкция

Эта конструкция, как и трубчатая, применяется при изготовлении высокочастотных конденсаторов.

Диэлектриком в дисковых конденсаторах является керамический диск. На него вжигают серебряные обкладки, к которым подсоединены гибкие выводы.

Литая секционированная конструкция

Применяется в монолитных многослойных керамических конденсаторах, используемых в современной аппаратуре, в том числе с интегральными микросхемами. Деталь, имеющая 2 паза, изготавливается литьем керамики. Пазы заполняют серебряной пастой, которую закрепляют методом вживания. К серебряным вставкам припаивают гибкие выводы.

Рулонная конструкция

Характерна для бумажных пленочных низкочастотных конденсаторов с большой емкостью. Бумажная лента и металлическая фольга сворачиваются в рулон. В металлобумажных конденсаторах на бумажную ленту наносят металлический слой толщиной до 1 мкм.

Где используются конденсаторы

Конденсаторы применяются практически во всех современных устройствах: сабвуферах, электродвигателях, автомобилях, насосах, электроинструменте, кондиционерах, холодильниках, мобильных телефонах и т.п.

В зависимости от выполняемых функций их разделяют на общего назначения и узкоспециальные.

К конденсаторам общего назначения относятся низковольтные накопители, которые используются в большинстве видов электроаппаратуры.

К узкоспециализированным относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические ипусковые конденсаторы.

Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного тока

В цепях постоянного тока заряженный конденсатор образует разрыв, мешающий протеканию тока. Если напряжение приложить к обкладкам разряженной детали, то ток потечет. При этом конденсатор будет заряжаться, сила тока падать, напряжение на обкладках повышаться. При достижении равенства напряжения на обкладках и источника электропитания течение тока прекращается.

При постоянном напряжении конденсатор удерживает заряд при включенном питании. После выключения заряд сбрасывается через нагрузки, присутствующие в цепи.

Переменный ток заряженный конденсатор тоже не пропускает. Но за один период синусоиды дважды происходит зарядка и разрядка накопителя, поэтому ток получает возможность протекать через конденсаторв периодего разрядки.

Виды и классификация конденсаторов

Конденсаторы различных типов приспособлены к разным условиям работы, направлены на выполнение определенных задач и обладают различными побочными эффектами.

Основной признак, по которому классифицируют конденсатор, – это вид диэлектрика. Именно диэлектрический материал определяет многие характеристики конденсатора.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах анодом служит металлическая пластина, диэлектриком – оксидная пленка, а катодом – твердый, жидкий или гелеобразный электролит. Наличие гелеобразного электролита делает устройство полярным, то есть ток через него может протекать только в одном направлении. Представители этого семейства – алюминиевые и танталовые конденсаторы.

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют емкость от 0,1 до нескольких тысяч мкФ. Обычно они применяются на звуковых частотах. Электрохимическая ячейка плотно упакована, что обеспечивает большую эффективную индуктивность, которая не позволяет использовать алюминиевые накопители на сверхвысоких частотах.

В танталовых конденсаторах катод изготавливается из диоксида марганца. Сочетание значительной площади поверхности анода и диэлектрических характеристик оксида тантала обеспечивает высокую удельную емкость (емкость в единице объема или массы диэлектрика). Это значит, что танталовые конденсаторы гораздо компактнее алюминиевых такой же емкости.

У танталовых конденсаторов есть свои недостатки. Устройства ранних поколений грешат отказами, возможны возгорания. Они могут произойти при подаче слишком высокого пускового тока, который меняет структурное состояние диэлектрика. Дело в том, что оксид тантала в аморфном состоянии является хорошим диэлектриком. При подаче большого пускового тока оксид тантала из аморфного состояния переходит в кристаллическое и превращается в проводник. Кристаллический оксид тантала еще больше увеличивает силу тока, что и приводит к возгоранию. Современные танталовые конденсаторы производятся по передовым технологиям и практически не дают отказов, не вздуваются, не возгораются.

Пленочные и металлопленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы имеют диэлектрический слой из полимерной пленки, расположенный между слоями металлофольги.

Такие устройства имеют небольшую емкость (от 100 пФ до нескольких мкФ), но могут работать при высоких напряжениях – до 1000 В.

Существует целое семейство пленочных конденсаторов, но для всех видов характерны небольшие емкость и индуктивность. Благодаря малой индуктивности, эти приборы используются в высокочастотных схемах.

Основные различия между конденсаторами с разными типами пленок:

Конденсаторы с диэлектриком в виде полипропиленовой пленки применяются в цепях, в которых предъявляются высокие требования к температурной и частотной стабильности. Они подходят для систем питания, подавления ЭМП.
Конденсаторы с диэлектриком в виде полиэстеровой пленки обладают низкой стоимостью и способны выдерживать высокие температуры при пайке. Частотная стабильность, по сравнению с полипропиленовыми видами, ниже.
Конденсаторы с диэлектриком из поликарбонатной и полистиреновой пленки, которые использовались в старых схемах, сегодня уже неактуальны.

Керамические конденсаторы

В керамических конденсаторах в качестве диэлектрика используются керамические пластины.

Керамические конденсаторы отличаются небольшой емкостью – от одного пФ до нескольких десятков мкФ.

Керамика имеет пьезоэлектрический эффект (способность диэлектрика поляризоваться под воздействием механических усилий), поэтому некоторые виды этих конденсаторов обладают микрофонным эффектом. Это нежелательное явление, при котором часть электроцепи воспринимает вибрации, как микрофон, что становится причиной помех.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

В качестве диэлектрика в этих конденсаторах используется бумага, часто промасленная. Устройства с промасленной бумагой отличаются большими размерами. Модели с непромасленной бумагой более компактны, но они имеют существенный недостаток – увеличивают энергопотери под воздействием влаги даже в герметичной упаковке. В последнее время эти детали используются редко.

Подробнее о видах и аналогах конденсаторов

Примеры:

Серия CA конденсаторных сборок общего назначения от компании Yageo типоразмера 0612 с диапазоном доступных емкостей от 22 пФ до 100 нФ.

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением 250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый список подходящих по указанным параметрам компонентов.

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Основные параметры конденсаторов

Емкость

Этот показатель характеризует способность конденсатора накапливать электрический заряд. Емкость тем больше, чем больше площадь проводниковых обкладок и чем меньше толщина диэлектрического слоя. Также эта характеристика зависит от материала диэлектрика. На приборе указывается номинальная емкость. Реальная емкость, в зависимости от эксплуатационных условий, может отличаться от номинальной в значительных пределах. Стандартные варианты номинальной емкости – от единиц пикофарад до нескольких тысяч микрофарад. Некоторые модели могут иметь емкость в несколько десятков фарад.

Классические конденсаторы имеют положительную емкость, то есть чем больше приложенное напряжение, тем больше накопленный заряд. Но сегодня в стадии разработки находятся устройства с уникальными свойствами, которые ученые называют «антиконденсаторами». Они обладают отрицательной емкостью, то есть с ростом напряжения их заряд уменьшается, и наоборот. Внедрение таких антиконденсаторов в электронную промышленность позволит ускорить работу компьютеров и снизить риск их перегрева.

Что будет, если поставить накопитель большей/меньшей емкости, по сравнению с требуемой? Если речь идет о сглаживании пульсаций напряжения в блоках питания, то установка конденсатора с емкостью, превышающей нужную величину (в разумных пределах – до 90% от номинала), в большинстве случаев улучшает ситуацию. Монтаж конденсатора с меньшей емкостью может ухудшить работу схемы. В других случаях возможность установки детали с параметрами, отличающимися от заданных, определяют конкретно для каждого случая.

Удельная емкость

Отношение номинальной емкости к объему (или массе) диэлектрика. Чем тоньше диэлектрический слой, тем выше удельная емкость, но тем меньше его напряжение пробоя.

Плотность энергии

Это понятие относится к электролитическим конденсаторам. Максимальная плотность характерна для больших конденсаторов, в которых масса корпуса значительно ниже, чем масса обкладок и электролита.

Номинальное напряжение

Его значение отражается на корпусе и характеризует напряжение, при котором конденсатор работает в течение срока службы с колебанием параметров в заданных пределах. Эксплуатационное напряжение не должно превышать номинальное значение. Для многих конденсаторов с повышением температуры номинальное напряжение снижается.

Полярность

К полярным относятся электролитические конденсаторы, имеющие положительный и отрицательный заряды. На устройствах отечественного производства обычно ставился знак «+» у положительного электрода. На импортных приборах обозначается отрицательный электрод, возле которого стоит знак «-». Такие конденсаторы могут выполнять свои функции только при корректном подключении полярности напряжения. Этот факт объясняется химическими особенностями реакции электролита с диэлектриком.

Что будет, если перепутать полярность конденсатора? Обычно в этом случае приборы выходят из строя. Это происходит из-за химического разрушения диэлектрика, которое вызывает рост силы тока, вскипание электролита и, как следствие, вздутие корпуса и вероятный взрыв.

К группе неполярных конденсаторов относится большинство накопителей заряда. Эти детали обеспечивают корректную работу при любом порядке подключения выводов в цепь.

Паразитные параметры конденсаторов

Конденсаторы, помимо основных характеристик, имеют так называемые «паразитные параметры», которые искажают рабочие свойства колебательного контура. Их необходимо учитывать при проектировании схемы.

К таким параметрам относятся собственное сопротивление и индуктивность, которые разделяются на следующие составляющие:

Электрическое сопротивление изоляции (r), которое определяется по формуле: r = U/Iут, в которой U – напряжение источника питания, Iут – ток утечки.
Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR). Эта величина зависит от электрического сопротивления материала обкладок, выводов, контактов между ними, потерями в диэлектрическом слое. ЭПС возрастает с ростом частоты тока, подаваемого на накопитель. В большинстве случаев эта характеристика не принципиальна. Исключение составляют электролитические накопители, устанавливаемые в фильтрах импульсных блоков питания.
Эквивалентная последовательная индуктивность – L. На низких частотах этот параметр, обусловленный собственной индуктивностью обкладок и выводов, не учитывается.

К паразитным параметрам также относится Vloss – незначительная величина, выражаемая в процентах, которая показывает, насколько падает напряжение сразу после прекращения зарядки конденсатора.

Обозначение конденсаторов на схеме

На чертежах конденсатор с постоянной емкостью обозначают двумя параллельными черточками — обкладками. Их подписывают буквой «C». Рядом с буквой ставят порядковый номер элемента на схеме и значение емкости в пФ или мкФ.

В конденсаторах переменной емкости параллельные черточки перечеркиваются диагональной чертой со стрелкой. Подстроечные модели обозначаются двумя параллельными линиями, перечеркнутыми диагональной чертой с черточкой на конце. На обозначении полярных конденсаторов указывается положительно заряженная обкладка.

Конденсатор постоянной ёмкости

Поляризованный (полярный) конденсатор

Подстроечный конденсатор переменной ёмкости

Варикап

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
50 В серия ECA-1HM от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4.7…3300 мкФ.
450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.

Для поверхностного монтажа:

16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

Особенности соединения нескольких конденсаторов в цепи

Соединение нескольких конденсаторов между собой может быть последовательным или параллельным.

Последовательное

Последовательное соединение позволяет подавать на обкладки большее напряжение, чем на отдельно стоящую деталь. Напряжение распределяется в зависимости от емкости каждого накопителя. Если емкости деталей равны, то напряжение распределяется поровну.

Получаемая емкость в такой цепи находится по формуле:

Собщ = 1/(1/С1+1/С2…+1/Сn)

Если провести вычисления, то станет понятно, что увеличение напряжения в цепи достигается существенным падением емкости. Например, если в цепь подсоединить последовательно два конденсатора емкостью 10 мкФ, то общая емкость будет равна всего 5 мкФ.

Параллельное

Это наиболее распространенный на практике способ, позволяющий увеличить общую емкость в схеме. Параллельное соединение позволяет создать один большой конденсатор с суммарной площадью проводящих пластин. Общая емкость системы представляет собой сумму емкостей соединенных деталей.

С общ = С1+С2+…+Сn

Напряжение на всех элементах будет одинаковым.

Примеры:

Тип NP0/C0G:

0402 — серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
0603 — серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.

Тип X7R:

0402 — серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
0603 — серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
1206 — серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
0805 — серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.

Для монтажа в отверстия:

Серия C315C производства компании Kemet с диапазоном доступных емкостей 1 пФ …1 мкФ.

Маркировка конденсаторов

В маркировке конденсатора, независимо от его типа, присутствуют два обязательных параметра – емкость и номинальное напряжение. Наиболее распространена цифровая маркировка, указывающая величину сопротивления. В ней используется три или четыре цифры.

Кратко суть трехфциферной маркировки: первые две цифры, находящиеся слева, указывают значение емкости в пикофарадах. Самая правая цифра показывает, сколько нулей надо прибавить к стоящим слева цифрам. Результат получается в пикофарадах. Пример: 154 = 15х104 пФ. На конденсаторах зарубежного производства пФ обозначаются как mmf.

В кодовом обозначении с четырьмя цифрами емкость в пикофарадах обозначают первые три цифры, а четвертая указывает на количество нулей, которые требуется добавить. Например: 2353=235х103 пФ.

Для обозначения емкости также может применяться буквенно-цифровая маркировка, содержащая букву R, которая указывает место установки десятичной запятой. Например, 0R8=0,8 пФ.

На корпусе значение напряжения указывается числом, после которого ставятся буквы: V, WV (что означает «рабочее напряжение»). Если указание на допустимое напряжение отсутствует, то конденсатор может использоваться только в низковольтных цепях.

Помимо емкости и напряжения, на корпусе могут указываться и другие характеристики детали:

Материал диэлектрика. Б – бумага, С – слюда, К – керамика.
Степень защиты от внешних воздействий. Г – герметичное исполнение, О – опрессованный корпус.
Конструкция. М – монолит, Б – бочонок, Д – диск, С – секционный вариант.
Режим по току. И – импульсный, У – универсальный, Ч – только постоянный ток, П – переменный/постоянный.

Конденсаторные сборки

Как проверить работоспособность конденсатора

Для проверки конденсатора на работоспособность используют мультиметр. Прежде чем проверить накопитель, необходимо определить, какой именно прибор находится в схеме – полярный (электролитический) или неполярный.

Проверка полярного конденсатора

При проверке полярного конденсатора необходимо соблюдать правильную полярность подключения щупов: плюсовой должен быть прижат к плюсовой ножке, минусовой – к минусу. Если вы перепутаете полярность, конденсатор выйдет из строя.

После выпайки детали ее кладут на свободное пространство. Мультиметр включают в режим измерения сопротивления («прозвонки»).

Щупами дотрагиваются до выводов прибора с соблюдением полярности. Правильная ситуация, когда на дисплее появляется первое значение, которое начинает постепенно расти. Максимальное значение, которое должно быть достигнуто для исправного устройства, – 1. Если вы только прикоснулись щупами к выводам, а на экране появилась сразу цифра 1, значит, прибор неисправен. Появление на экране «0» означает, что внутри детали произошло короткое замыкание.

Проверка неполярного конденсатора

В этом случае проверка предельно простая. Диапазон измерений выставляют на отметку 2 МОм. Щупы присоединяют к выводам конденсатора в любом порядке. Полученное значение должно превышать двойку. Если на дисплее высвечивается значение менее 2 МОм, то деталь неисправна.

Примеры:

Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

Как зарядить и разрядить конденсатор

Для зарядки накопителя его подсоединяют к источнику постоянного тока. Зарядка прекращается, когда напряжение источника питания сравнивается по величине с напряжением на обкладках.

Разрядка конденсатора может понадобиться для безопасной разборки бытовых приборов и электронных устройств. Накопители электронных устройств разряжают с помощью обычной диэлектрической отвертки. Для разрядки крупных накопителей, которые устанавливаются в бытовых приборах, необходимо собрать специальное разрядное устройство.

Примеры:

серия OS-CON производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 3,3…2700 мкФ.

серия SP-Cap производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…560 мкФ в SMD исполнении.

серия ECAS производства компании Murata с диапазоном доступных емкостей 10…150 мкФ.

Конвертер емкости

• Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер сухого объема и общих измерений при варке , Расход топлива и Конвертер экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотности на массу) Преобразователь Удельная энергия, теплота сгорания (на объем) Преобразователь Температурный интервал КонвертерПреобразователь коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер объемного расходаКонвертер массового расходаПреобразователь молярной скорости потокаКонвертер массового потокаМолярная концентрация Конвертер вязкостиПреобразователь плотности раствора , Конвертер проницаемости, паропроницаемости Конвертер скорости передачи водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиПреобразователь световой интенсивностиПреобразователь яркостиПреобразователь разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныОптическая мощность (диоптрий) в диоптрийную мощность в преобразователь увеличения (X) ge ПреобразовательЛинейный преобразователь плотности зарядаПоверхностный преобразователь плотности зарядаПреобразователь объёмной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости в ваттахПреобразователь удельной мощности в дБПреобразователь удельной мощности в дБ Конвертер магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного воздействияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровой обработки , используя осциллограф мультиметра.

Емкость — это физическая величина, которая представляет способность проводника накапливать заряд.Он находится путем деления величины электрического заряда на разность потенциалов между проводниками:

C = Q / ∆φ

Здесь Q — электрический заряд, который измеряется в кулонах (Кл), а ∆φ — разность потенциалов, измеряемая в вольтах (В).

Емкость измеряется в фарадах (Ф) в СИ. Этот блок назван в честь британского физика Майкла Фарадея.

Один фарад представляет собой чрезвычайно большую емкость для изолированного проводника.Например, изолированный металлический шар с радиусом в 13 раз большим, чем у Солнца, будет иметь емкость в одну фарад, в то время как емкость металлического шара с радиусом Земли будет около 710 микрофарад (мкФ).

Поскольку один фарад является такой большой величиной, используются меньшие единицы, такие как микрофарад (мкФ), что соответствует одной миллионной фарада, нанофарад (нФ), равный одной миллиардной фарада, и пикофарад (пФ). , что составляет одну триллионную фарада.

В расширенной CGS для электромагнитных устройств основная единица емкости описывается в сантиметрах (см).Один сантиметр электромагнитной емкости представляет собой емкость шара в вакууме с радиусом 1 см. Система CGS расшифровывается как система сантиметр-грамм-секунда — она использует сантиметры, граммы и секунды в качестве основных единиц длины, массы и времени. Расширения CGS также устанавливают одну или несколько констант на 1, что позволяет упростить определенные формулы и вычисления.

Использование емкости

Конденсаторы — электронные компоненты для накопления электрических зарядов

Электронные символы

Емкость — это величина, имеющая значение не только для электрических проводников, но и для конденсаторов (первоначально называемых конденсаторами).Конденсаторы состоят из двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. Самый простой вариант конденсатора имеет две пластины, которые действуют как электроды. Конденсатор (от латинского condender — конденсировать) — это двухслойный электронный компонент, используемый для хранения электрического заряда и энергии электромагнитного поля. Самый простой конденсатор состоит из двух электрических проводников, между которыми находится диэлектрик. Энтузиасты радиоэлектроники, как известно, делают подстроечные конденсаторы для своих схем с эмалированными проводами разного диаметра.Более тонкая проволока наматывается на более толстую. Схема RLC настраивается на желаемую частоту путем изменения количества витков провода. На изображении есть несколько примеров того, как конденсатор может быть представлен на принципиальной схеме.

Параллельная RLC-цепь: резистор, катушка индуктивности и конденсатор

Немного истории

Ученые смогли изготавливать конденсаторы еще 275 лет назад. В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Георг фон Клейст и физик из Нидерландов Питер ван Мушенбрук создали первое конденсаторное устройство, получившее название «лейденская банка».Стенки сосуда служили диэлектриком, а вода в кувшине и рука экспериментатора — проводящими пластинами. В такой банке может накапливаться заряд порядка одного микрокулона (мкКл). В то время были популярны эксперименты и демонстрации с лейденскими кувшинами. В них банку заряжали статическим электричеством за счет трения. Затем участник эксперимента касался банки и подвергался поражению электрическим током. Однажды 700 монахов в Париже провели Лейденский эксперимент. Они взялись за руки, и один из них прикоснулся к банке.В этот момент все 700 человек воскликнули от ужаса, почувствовав толчок.

«Лейденская банка» попала в Россию благодаря русскому царю Петру Великому. Он встретился с Питером ван Мушенбруком во время своего путешествия по Европе и познакомился с его творчеством. Когда Петр Великий основал Российскую академию наук, он поручил Мушенбруку изготовить для Академии различное оборудование.

Со временем конденсаторы были усовершенствованы, и их размер уменьшался по мере увеличения емкости.Сегодня конденсаторы широко используются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют цепь резистора, катушки индуктивности и конденсатора, также известную как цепь RLC, LCR или CRL. Эта схема используется для установки частоты приема на радио.

Существует несколько типов конденсаторов, различающихся постоянной или переменной емкостью, а также типом используемого диэлектрического материала.

Примеры конденсаторов

Конденсаторы электролитические в блоке питания.

Сегодня существует множество различных типов конденсаторов для различных целей, но их основная классификация основана на их емкости и номинальном напряжении.

Обычно емкость конденсаторов находится в диапазоне от нескольких пикофарад до нескольких сотен микрофарад. Исключением являются суперконденсаторы, потому что их емкость формируется иначе, чем у других конденсаторов — это, по сути, двухслойная емкость. Это похоже на принцип действия электрохимических ячеек.Суперконденсаторы, построенные из углеродных нанотрубок, имеют повышенную емкость из-за большей поверхности электродов. Емкость суперконденсаторов составляет десятки фарад, и иногда они могут заменить электрохимические ячейки в качестве источника электрического тока.

Вторым по важности свойством конденсатора является его номинальное напряжение . Превышение этого значения может сделать конденсатор непригодным для использования. Вот почему при построении схем обычно используются конденсаторы со значением номинального напряжения, которое вдвое превышает напряжение, приложенное к ним в цепи.Таким образом, даже если напряжение в цепи немного превышает норму, с конденсатором все будет в порядке, если увеличение не станет вдвое больше нормы.

Конденсаторы могут быть объединены в батареи для увеличения общего номинального напряжения или емкости системы. При последовательном соединении двух конденсаторов одного типа номинальное напряжение увеличивается вдвое, а общая емкость уменьшается вдвое. При параллельном подключении конденсаторов общая емкость удваивается, а номинальное напряжение остается прежним.

Третьим по важности свойством конденсаторов является их температурный коэффициент емкости . Он отражает взаимосвязь между емкостью и температурой.

В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, которые не должны соответствовать требованиям высокого уровня, и специальные конденсаторы. К последней группе относятся высоковольтные конденсаторы, прецизионные конденсаторы и конденсаторы с различным температурным коэффициентом емкости.

Маркировка конденсаторов

Как и резисторы, конденсаторы маркируются в соответствии с их емкостью и другими свойствами. Маркировка может включать информацию о номинальной емкости, степени отклонения от номинального значения и номинальном напряжении. Малогабаритные конденсаторы маркируются трех- или четырехзначным или буквенно-цифровым кодом, а также могут иметь цветовую маркировку.

Таблицы с кодами и соответствующими им значениями номинального напряжения, номинальной емкости и температурного коэффициента емкости доступны в Интернете, но самый надежный способ проверить емкость и выяснить, правильно ли работает конденсатор, — это удалить конденсатор из цепи. и производить измерения с помощью мультиметра.

Электролитический конденсатор в разобранном виде. Он изготовлен из двух алюминиевых фольг. Один из них покрыт изолирующим оксидным слоем и действует как анод. Бумага, пропитанная электролитом, вместе с другой фольгой действует как катод. Алюминиевая фольга протравливается для увеличения площади поверхности.

Предупреждение: конденсаторы могут хранить очень большой заряд при очень высоком напряжении. Во избежание поражения электрическим током перед выполнением измерений необходимо принять меры предосторожности.В частности, важно разряжать конденсаторы путем короткого замыкания их выводов с помощью провода, изолированного из высокопрочного материала. В этой ситуации хорошо подойдут обычные провода измерительного прибора.

Электролитические конденсаторы: эти конденсаторы имеют большой объемный КПД. Это означает, что они имеют большую емкость для данной единицы веса конденсатора. Одна из пластин такого конденсатора обычно представляет собой алюминиевую ленту, покрытую тонким слоем оксида алюминия.Электролитическая жидкость действует как вторая пластина. Эта жидкость имеет электрическую полярность, поэтому крайне важно обеспечить правильное добавление такого конденсатора в схему в соответствии с его полярностью.

Полимерные конденсаторы: В конденсаторах этих типов в качестве второй пластины используется полупроводник или органический полимер, проводящий электричество, а не электролитическая жидкость. Их анод обычно изготавливается из металла, такого как алюминий или тантал.

3-секционный воздушный конденсатор переменной емкости

Переменные конденсаторы: емкость этих конденсаторов может быть изменена механически, регулируя электрическое напряжение или изменяя температуру.

Пленочные конденсаторы: их емкость может составлять от 5 пФ до 100 мкФ.

Есть и другие типы конденсаторов.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы в наши дни становятся популярными. Суперконденсатор — это гибрид конденсатора и химического источника питания. Заряд сохраняется на границе, где встречаются две среды, электрод и электролит. Первый электрический компонент, который был предшественником суперконденсатора, был запатентован в 1957 году.Это был конденсатор с двойным электрическим слоем и пористым материалом, который помог увеличить емкость из-за увеличенной площади поверхности. Этот подход известен теперь как двухслойная емкость. Электроды пористые, угольные. С тех пор конструкция постоянно улучшалась, и первые суперконденсаторы появились на рынке в начале 1980-х годов.

Суперконденсаторы используются в электрических цепях как источник электрической энергии. У них много преимуществ перед традиционными батареями, включая их долговечность, небольшой вес и быструю зарядку.Вполне вероятно, что благодаря этим преимуществам суперконденсаторы в будущем заменят батареи. Основным недостатком использования суперконденсаторов является то, что они производят меньшее количество удельной энергии (энергии на единицу веса), а также имеют низкое номинальное напряжение и большой саморазряд.

В гонках Формулы 1 суперконденсаторы используются в системах рекуперации энергии. Энергия вырабатывается, когда автомобиль замедляется. Он хранится в маховике, батарее или суперконденсаторах для дальнейшего использования.

Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Общий вид

В бытовой электронике суперконденсаторы используются для обеспечения стабильного электрического тока или в качестве резервного источника питания. Они часто обеспечивают питание во время пиков потребления энергии в устройствах, которые используют питание от батареи и имеют переменную потребность в электроэнергии, например MP3-плееры, фонарики, автоматические счетчики электроэнергии и другие устройства.

Суперконденсаторы также используются в общественном транспорте, особенно в троллейбусах, поскольку они обеспечивают более высокую маневренность и автономное движение при проблемах с внешним источником питания.Суперконденсаторы также используются в некоторых автобусах и электромобилях.

Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Под капотом

В наши дни многие компании производят электромобили, в том числе General Motors, Nissan, Tesla Motors и Toronto Electric. Исследовательская группа Университета Торонто совместно с компанией Toronto Electric, занимающейся дистрибьюцией электродвигателей, разработала канадскую модель электромобиля A2B. В нем используются как химические источники энергии, так и суперконденсаторы — такой способ хранения энергии называется гибридным накопителем электроэнергии.Двигатели этого электромобиля питаются от аккумуляторов массой 380 кг. Солнечные батареи также используются за дополнительную плату — они устанавливаются на крыше автомобиля.

Емкостные сенсорные экраны

В современных устройствах все чаще используются сенсорные экраны, которые управляют устройствами с помощью сенсорных панелей или экранов. Существуют различные типы сенсорных экранов, включая емкостные и резистивные, а также многие другие. Некоторые могут реагировать только на одно прикосновение, а другие реагируют на несколько прикосновений.Принцип работы емкостных экранов основан на том, что большое тело проводит электричество. Это большое тело в нашем случае и есть человеческое тело.

Поверхностные емкостные сенсорные экраны

Сенсорный экран для iPhone выполнен по технологии проецируемой емкости.

Поверхностный емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. Как правило, этот материал отличается высокой прозрачностью и низким поверхностным сопротивлением. Часто используется сплав оксида индия и оксида олова.Электроды в углах экрана подают на резистивный материал низкое колеблющееся напряжение. Когда палец касается этого экрана, возникает небольшая утечка электрического заряда. Эта утечка обнаруживается датчиками в четырех углах, и информация отправляется контроллеру, который определяет координаты касания.

Преимущество этих экранов в их долговечности. Они могут выдерживать прикосновения с частотой до одного раза в секунду в течение до 6,5 лет. Это составляет около 200 миллионов касаний.Эти экраны имеют высокий уровень прозрачности — до 90%. Благодаря своим преимуществам, емкостные сенсорные экраны заменяют резистивные сенсорные экраны на рынке с 2009 года.

Недостатки емкостных экранов заключаются в том, что они плохо работают при минусовых температурах и их трудно использовать в перчатках, потому что перчатки действовать как изолятор. Сенсорный экран чувствителен к воздействию элементов, поэтому, если он расположен на внешней панели устройства, он используется только в устройствах, защищающих экран от воздействия.

Проекционные емкостные сенсорные экраны

Помимо поверхностных емкостных экранов, существуют также проекционные емкостные сенсорные экраны. Они отличаются тем, что на внутренней стороне экрана находится сетка электродов. Когда пользователь касается электрода, тело и электрод работают вместе как конденсатор. Благодаря сетке электродов легко получить координаты той области экрана, к которой прикоснулись. Этот тип экрана реагирует на прикосновения даже в тонких перчатках.

Проекционные емкостные сенсорные экраны также обладают высокой прозрачностью до 90%. Они прочные и долговечные, что делает их популярными не только в личных электронных устройствах, но и в устройствах, предназначенных для общественного использования, таких как торговые автоматы, электронные платежные системы и другие.

Эту статью написали Сергей Акишкин, Татьяна Кондратьева

У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Микрофарад (мкФ) Преобразование единиц емкости

Микрофарад — это единица измерения емкости. Используйте один из приведенных ниже калькуляторов преобразования, чтобы преобразовать в другую единицу измерения, или читайте дальше, чтобы узнать больше о микрофарадах.

Калькуляторы для преобразования микрофарад

Выберите единицу измерения емкости, в которую нужно преобразовать.

Единицы СИ

Единицы измерения сантиметр – грамм – секунда

Определение и использование микрофарад

Микрофарад составляет 1/1 000 000 фарада, что представляет собой емкость конденсатора с разностью потенциалов в один вольт, когда он заряжается одним кулоном электричества.

Микрофарад — это величина, кратная фараду, которая является производной единицей измерения емкости в системе СИ. В метрической системе «микро» является префиксом для 10 ^-6. Микрофарады можно обозначить сокращенно как мкФ ; например, 1 мкФ можно записать как 1 мкФ.

Использует

Микрофарады обычно используются для измерения емкости в цепях переменного тока и звуковых частотах. Обычно в этих схемах используются конденсаторы емкостью от 0,01 мкФ до 100 мкФ.

Таблица преобразования значений микрофарад

Общие значения микрофарад и эквивалентные измерения емкости в британской и метрической системе
микрофарады	фарады	нанофарады	пикофарады	abfarads	статфарады
1 мкФ	0.000001 Ф	1000 нФ	1000000 пФ	0,000000000000001 abF	898,755 stF
2 мкФ	0,000002 Ф.	2000 нФ	2 000 000 пФ	0.000000000000002 abF	1,797,510 stF
3 мкФ	0,000003 Ф.	3000 нФ	3 000 000 пФ	0,000000000000003 abF	2 696 266 stF
4 мкФ	0.000004 Ф	4000 нФ	4 000 000 пФ	0,000000000000004 abF	3,595,021 stF
5 мкФ	0,000005 Ф.	5000 нФ	5 000 000 пФ	0.000000000000005 abF	4 493 776 stF
6 мкФ	0,000006 Ф	6000 нФ	6 000 000 пФ	0,000000000000006 abF	5,392,531 stF
7 мкФ	0.000007 F	7000 нФ	7 000 000 пФ	0,000000000000007 abF	6,291,287 stF
8 мкФ	0,000008 Ф.	8000 нФ	8 000 000 пФ	0.000000000000008 abF	7,190,042 stF
9 мкФ	0,000009 Ф.	9000 нФ	9 000 000 пФ	0,000000000000009 abF	8,088,797 stF
10 мкФ	0.00001 F	10000 нФ	10 000 000 пФ	0,00000000000001 abF	8 987 552 stF
11 мкФ	0,000011 F	11000 нФ	11000000 пФ	0.000000000000011 abF	9,886,307 stF
12 мкФ	0,000012 F	12000 нФ	12 000 000 пФ	0,000000000000012 abF	10,785,063 stF
13 мкФ	0.000013 F	13000 нФ	13 000 000 пФ	0,000000000000013 abF	11 683 818 stF
14 мкФ	0,000014 Ф	14000 нФ	14 000 000 пФ	0.000000000000014 abF	12,582,573 stF
15 мкФ	0,000015 F	15000 нФ	15 000 000 пФ	0,000000000000015 abF	13 481 328 stF
16 мкФ	0.000016 F	16000 нФ	16 000 000 пФ	0,000000000000016 abF	14,380,084 stF
17 мкФ	0,000017 Ф	17000 нФ	17000000 пФ	0.000000000000017 abF	15 278 839 stF
18 мкФ	0,000018 Ф	18000 нФ	18000000 пФ	0,000000000000018 abF	16 177 594 stF
19 мкФ	0.000019 F	19000 нФ	19 000 000 пФ	0,000000000000019 abF	17076349 stF
20 мкФ	0,00002 Ф	20000 нФ	20000000 пФ	0.00000000000002 abF	17,975,104 stF

Возможно, вам пригодятся и другие наши электрические калькуляторы.

заряженных электромобилей | Ноулз разрабатывает предохранительные конденсаторы нового поколения для удовлетворения растущего спроса на 800-вольтовые системы электромобилей

По мере того, как производители электромобилей продолжают переходить с 400 В на 800 В, поставщики запчастей стараются не отставать от новых спецификаций.

Например, компания

Knowles Precision Devices специализируется на высоковольтных конденсаторах — это лидер на рынке многослойных керамических конденсаторов номиналом от 200 до 12000 В.Оглядываясь назад всего на 10 или 15 лет, можно сказать, что потребность в этих продуктах на автомобильном рынке не была большой. Большинство электрических систем транспортных средств были все основаны на напряжении 12 В и использовали конденсаторы, рассчитанные на требования испытаний 30 или 50 В. Но электромобили быстро меняют ситуацию, и автомобильные потребности начали переходить на все более и более высокие напряжения.

Возьмем для примера защитные колпачки. В требованиях к испытаниям для систем на 800 В указано, что керамические конденсаторы в цепях выдерживают нагрузку до 4000 В.Это оказывает большое влияние на рынок поставщиков запчастей, потому что многие традиционные игроки в автомобильной отрасли, которые привыкли к требованиям тестирования 50 В, не имеют исторического опыта в области высокого напряжения. Итак, бизнес начал переходить на новых участников автомобильной промышленности.

Системы на 800 В определяют, что керамические конденсаторы в цепях выдерживают нагрузку до 4000 В.

Компания Knowles недавно выпустила новую линейку сертифицированных предохранительных конденсаторов автомобильного уровня. Charged побеседовал с инженерами по приложениям Джеймсом Брюстером и Стивом Хопвудом, чтобы узнать больше о новой линейке электромобилей компании.

Заряжено : Что такое защитный колпачок?

Hopwood: Термин защитные колпачки — относительно стандартный термин для конденсаторов, которые соответствуют набору международных стандартов сертификации безопасности. На самом деле они рассчитаны на 250 В переменного тока и изначально предназначены для приложений, в которых вы собираетесь увидеть сетевое напряжение.Они являются обязательными, если у вас есть приложения, подключенные напрямую к электросети, где человек может подвергнуться риску в случае сбоя. Это означает, что есть очень строгие требования. Когда вы имеете дело с зарядным устройством, бортовым зарядным устройством, вы неизбежно подключаетесь к сети для зарядки аккумулятора.

И из-за характеристик и рейтингов защитных колпачков они представляют интерес для сектора управления батареями. Если вы находитесь непосредственно на рейке аккумулятора или каким-то образом связаны с аккумулятором, вам необходимо убедиться, что у вас не произойдет сбоев на линиях аккумулятора.

Существуют различные международные стандарты, применимые к защитным колпачкам, и автомобильные инженеры обычно обращаются к обычным международным стандартам в области электротехники. Для этих типов конденсаторов с рейтингом безопасности они соответствуют стандартам IEC / EN 60384-14 + A1 и UL 60384-14.

Заряженный : Что принципиально отличает высоковольтные конденсаторы от низковольтных?

Hopwood: Есть несколько вещей.Материалы, которые вы используете при низком напряжении, не всегда могут быть теми же материалами, которые вам нужно использовать при более высоких напряжениях. У них должны быть особые требования в отношении выдерживаемого напряжения, пробивного напряжения и т. Д. Это выражается в вольтах на микрон. Итак, мы говорим об очень тонких диэлектрических слоях между электродами. Но у вас также есть механическая конструкция детали, в которой вы должны понимать другую методологию создания электродных слоев, их конструирования, падения напряжения на нескольких слоях, последовательного монтажа емкости в одном блоке. .

Кроме того, существуют специальные конструкции, относящиеся к взаимодействию между электродом и внешними слоями конденсатора, чтобы предотвратить возникновение пробоя и дуги. Это просто другой образ мышления. Если вы имеете дело с деталью на 50 В, обычно это будет очень маленький конденсатор. Если вы имеете дело с чем-то напряжением 3000 или 4000 В, физически вам нужно сделать деталь намного больше, и вам нужно гораздо больше думать о расстояниях утечки и зазорах.Ваш механический дизайн имеет гораздо большее значение.

Мы привыкли иметь дело с деталями, предназначенными для шин высокого напряжения. Традиционно нашими рынками были аэрокосмическая промышленность, военная промышленность, те виды приложений, где отказ недопустим.

Что касается исследований и разработок, которые мы проводим, мы постоянно ищем новые материалы, новые конструкции. У нас есть несколько патентов, которые мы подаем на наши продукты, которые касаются внутренней структуры, конструкции и того, как мы на самом деле кладем туда керамику.Я не могу вдаваться в подробности, но все они нацелены на получение более высоких напряжений, лучшей устойчивости, большей надежности и большей емкости на единицу объема. Итак, одна из вещей, над которой мы много работаем, — это диапазон — сколько емкости мы можем получить в детали для данного размера и номинального напряжения.

Все исследования и разработки в области автомобильной промышленности проводятся в Норвиче, Великобритания. На самом деле мы находимся по соседству с фабрикой Lotus. Производство находится в Сучжоу, Китай. Мы сертифицированы IATF 12649, и все, что мы делаем для автомобильной промышленности, сертифицировано AEC-Q200.

Наши клиенты из автомобильной промышленности очень заинтересованы в надежности… как в испытаниях на устойчивость к напряжению — сможете ли вы поразить электронную схему с напряжением в два с половиной раза больше?

Взимается : Вы видите много особых требований и запросов от автомобильной промышленности?

Хопвуд: Да. Например, наши автомобильные клиенты очень заинтересованы в надежности. Подобно испытаниям на устойчивость к напряжению — сможете ли вы поразить электронную схему при напряжении в два с половиной раза больше?

Итак, аккумуляторные системы на 400 В, которые сейчас использует большая часть мира, нуждаются в выдерживаемом диэлектрическом напряжении 2 кВ (DWV).Переход на аккумуляторные системы на 800 В удваивает эту цифру. Некоторые производители переходят на номинальную выдерживаемую мощность 3 кВ, другие — на номинальную прочность DWV 4 кВ. Идея заключается в том, что если он может безопасно потреблять 4000 В на короткое время, он будет надежно работать при 800 В без риска короткого замыкания.

Этот тест оказывает огромное влияние на компоненты. Например, если вы возьмете обычный керамический конденсатор на 800 В, его пробой, вероятно, будет где-то около 1500 В. Так что это намного более жестко.Требуется гораздо более высокая спецификация.

Мы видим все больше и больше производителей, которые заявляют, что больше не собираются выпускать аккумуляторные системы на 400 В, поэтому для нас большой новостью является переход на 800 В. Это делает жизнь очень требовательной к деталям.

Brewster: Для этого у нас есть стопроцентный тест — компоненты полностью протестированы на напряжение 4000 В, чтобы убедиться, что они определенно выдержат этот уровень.

Наша новая линейка продуктов SYX — это наша самая большая линейка продуктов из того, что мы называем расширенным диапазоном безопасности.Существует от одного до пяти размеров корпусов, и каждый размер корпуса имеет два типа диэлектрика: один для приложений с низкими потерями, а другой для приложений с высокой емкостью. Оба они одобрены внешними организациями TÜV и UL, внешними органами сертификации, которые независимо сертифицируют эти детали на предмет безопасности.

Кроме того, этот диапазон прошел испытания на DWV 4 кВ, о которых говорит Стив. Он также имеет третий класс влагостойкости, что означает, что он подходит для использования в условиях высокой влажности.И на нем есть дополнительный номинал 1 кВ постоянного тока. Это рейтинги, которые как бы выводят нас вперед. Насколько нам известно, мы единственная компания, которая предлагает все эти рейтинги по одному диапазону компонентов. Кроме того, очевидно, что он сертифицирован AEC-Q200. Я бы сказал, что это наш ассортимент, наиболее ориентированный на автомобильную промышленность. Он будет выпущен на нашем заводе, сертифицированном IATF, поэтому мы покрываем все, что нужно автомобильной промышленности.

В дополнение к этому у нас есть SYS, который такой же, как SYX, но это более короткая часть, что означает, что он не соответствует требованиям утечки для полной квалификации 60384, поэтому этот диапазон частей только одобрен для машин, подпадающих под действие стандарта IEC 62368, которые в основном относятся к телекоммуникационному оборудованию.

У нас также есть серия S3X, которая является нашим семейством керамических конденсаторов с самой высокой емкостью. У него более низкий рейтинг, X2, что означает, что он должен выдерживать только импульс 2500 В, а не 5000 В. И он имеет более низкий рейтинг DWV 3000 В. Это означает, что мы можем получить более высокую емкость до 56 нанофарады, что, опять же, для такого рода высоковольтных приложений является максимальной для нас и всех других конкурентов.

Hopwood: 56 нанофарад — это класс X, поэтому используется линейный.Обычно они не ищут там такое высокое испытательное напряжение, поэтому у него немного более низкий рейтинг и, следовательно, немного более высокая емкость. 305 Vac рассматривает трехфазные системы. Опять же, это то, в чем мы собираемся занять лидирующие позиции на рынке. На данный момент нет никого, кто мог бы предложить керамический многослойный конденсатор на 305 В переменного тока с сертификатом безопасности.

Заряжено: Когда вы работаете в автомобилестроении, есть ли другие важные факторы, такие как время сборки, технологичность и т. Д.?

Хопвуд: Да. Многие конденсаторы с классом безопасности имеют сквозное отверстие и радиальную установку. Они предназначены для печатных плат, в которых выводы проходят через отверстия и припаяны на задней стороне платы. Сквозные отверстия по-прежнему широко используются в высоковольтных системах, поскольку эпоксидное покрытие плат изолирует компоненты. Но их установка через платы относительно дорога. У вас должны быть разные методы пайки, и вы должны выровнять выводы, чтобы они проходили через отверстие, что не всегда так просто.Наши детали устанавливаются на поверхность, поэтому они очень быстро, легко и недорого устанавливаются на платы.

Когда конденсаторы перешли от сквозных к поверхностному монтажу, конденсаторы с классом безопасности отстали, потому что на них должен был быть нанесен материал покрытия, чтобы они выдержали высоковольтные испытания. Только когда мир развил способность управлять требованиями к высоковольтному оборудованию в корпусах для поверхностного монтажа, они смогли перейти на поверхностный монтаж, и это было то, что мы были в авангарде.

То же самое и с высотой платы — свинцовая часть обычно приподнимается над платой, тогда как поверхностный монтаж намного ниже, что создает больше проблем.

Заряжено: Вы видите, как много компаний в автомобильной промышленности борются с высоковольтными конструкциями и выбором запчастей, потому что это так ново для них? Есть ли типичные ошибки, которые делают инженеры?

Hopwood: Большинство людей, которые выбирают высоковольтные защитные колпачки, обычно знают, что они делают.Иногда они ошибаются в таких вещах, как зазоры утечки, когда они не учитывают напряжение. У нас есть заметки по применению, которые помогают с дизайном платы.

Иногда они ошибаются в таких вещах, как зазоры утечки… некоторым трудно впервые работать с высокими напряжениями на печатных платах.

Некоторым трудно впервые работать с высоким напряжением на печатных платах. Есть кое-что, что вам нужно сделать, например, убедиться, что шарики припоя не застряли под микросхемой, когда вы кладете ее на плату, что может внезапно вызвать срабатывание дуги.

Когда вы не привыкли к высоковольтным системам, теперь вы не знаете, о чем думать. Некоторым, кажется, трудно понять, о каком напряжении они говорят. И даже несмотря на то, что они просят нас создать деталь, которая должна выдерживать напряжение 4000 В, мы видим конструкции, в которых проводники физически недостаточно разнесены друг от друга. Итак, мы помогаем с этим. Мы также привыкли обсуждать приложение — схемы, способы монтажа и т. Д. — вещи, выходящие за рамки тех, которые указаны в технических данных.

Эта статья появилась в Платном выпуске 54 — март / апрель 2021 г. — Подпишитесь сейчас .

FAQ (Конденсаторы) | FAQ | Электронные компоненты и устройства

Керамический материал с высокой диэлектрической постоянной, оставленный при комнатной температуре без какого-либо смещения, имеет тенденцию к уменьшению своей емкости почти линейно до логарифмического времени. Это явление вызвано переходом диэлектрической керамики в более стабильную фазу, и это неизбежные характеристики. Поэтому рекомендуется учитывать изменение емкости со временем при использовании конденсаторов в таких цепях, как цепь с постоянной времени.

Большинство керамических диэлектриков, используемых в керамических конденсаторах, имеют сегнетоэлектрические характеристики и температуру Кюри. Выше этой температуры диэлектрики имеют высокосимметричную кубическую кристаллическую структуру, тогда как ниже температуры Кюри кристаллическая структура менее симметрична. Хотя в монокристаллах этот фазовый переход очень резкий, в практической керамике он часто распространяется в конечном диапазоне температур. Во всех случаях он связан с пиком на кривой емкости / температуры.

Под влиянием тепловой вибрации ионы в кристаллической решетке продолжают перемещаться в положения с более низкой потенциальной энергией в течение долгого времени после того, как диэлектрик остынет ниже температуры Кюри. Это вызывает старение емкости, в результате чего емкость конденсатора постоянно уменьшается. (Линия A на приведенном ниже графике) Однако, если конденсатор нагревается до температуры выше температуры Кюри, происходит удаление старения, и емкость, потерянная в результате старения, восстанавливается.(Точка B на графике ниже) Старение возобновляется, когда конденсатор остывает ниже своей температуры Кюри. (Линия C на графике ниже)

Это явление перехода в состояние с более низкой энергией, при котором керамический диэлектрик становится более стабильным. Поэтому следует учитывать старение емкости при использовании конденсатора с керамическими диэлектриками класса 2 или класса 3 для цепи с узким диапазоном допустимой емкости. изменение, например, цепь с постоянной времени.

Поскольку эффекты этого старения могут быть обращены вспять, емкость диэлектрика можно вернуть к исходному значению, подвергнув его воздействию более высокой температуры, чем его точка Кюри, например 125 ° C для BaTiO3. Явление можно заметить сразу после пайки или после переделки / ремонта паяльником.

Конденсаторы

, часть 2 «Керамические конденсаторы [1]» ｜ Электроника ABC ｜ Журнал TDK Techno

Типы керамических конденсаторов

Около 80 процентов всех конденсаторов, производимых в мире в настоящее время, представляют собой керамические конденсаторы чипового типа.В мобильном телефоне примерно от 300 до 400, в смартфоне примерно от 400 до 500, а в ноутбуке или планшете — от 700 до 800 таких конденсаторов, что в значительной степени способствует уменьшению размеров и весу электронного оборудования. Керамические конденсаторы классифицируются по типу диэлектрической керамики, а также по конструкции и форме, как показано ниже.

Конструкция многослойных керамических чип-конденсаторов

Многослойный керамический чип-конденсатор включает в себя несколько слоев диэлектрика и внутреннего электрода в виде сэндвича.Вместо использования выводов клеммные электроды (внешние электроды) встроены в сам SMD (устройство для поверхностного монтажа), что делает конденсатор более компактным. Это экономит место и обеспечивает высокую плотность монтажа на печатных платах.

Основные технологии увеличения емкости многослойных керамических чип-конденсаторов

Как можно вывести из приведенного выше уравнения, способы увеличения емкости многослойных керамических конденсаторов микросхемы делают диэлектрический слой тоньше, уменьшают расстояние между слоями и увеличивают количество слоев для увеличения общей площади электрода.Основными технологиями для достижения этих целей являются технология тонких пленок и многослойная технология.

Технология изготовления многослойных керамических чип-конденсаторов

Технологии производства многослойных керамических конденсаторов для микросхем включают печать и так называемый метод зеленого листа, который в настоящее время является доминирующим типом.Шаги, связанные с этим методом, описаны ниже.

Практический пример керамических конденсаторов MLCC в электромобилях; Технический документ AVX — Блог о пассивных компонентах

Появление и повсеместное распространение электромобилей в будущем создали одну из самых требовательных областей применения конденсаторов для самых разных вариантов использования.От цепей зарядки переменного тока до высокоскоростных аналоговых датчиков, электромобили охватывают весь спектр конструктивных ограничений, а также требуют высочайших стандартов надежности в наихудших условиях. Джон Ли и Саймон Сен из AVX Corporation описывают использование конденсаторов в преобразователях постоянного тока в постоянный ток электромобилей и преимущества конденсаторов автомобильного класса MLCC.

Введение

Появление и повсеместное распространение электромобилей в будущем создали одну из самых требовательных областей применения конденсаторов для самых разных вариантов использования.От цепей зарядки переменного тока до высокоскоростных аналоговых датчиков, электромобили охватывают весь спектр конструктивных ограничений, а также требуют высочайших стандартов надежности в наихудших условиях. Чтобы удовлетворить эту потребность, производители раздвигают границы возможностей конденсаторов, одновременно расширяя свой портфель новыми конденсаторными технологиями.

Сегодня многие химические составы, конструкции и форм-факторы конденсаторов доступны для проектирования с учетом таких требований, как плотность, размер, надежность и стоимость, и это лишь некоторые из них.Как дизайнер, выбор подходящего конденсатора из этого множества вариантов может принести успех продукту или помешать ему. Одна конкретная схема выделяется в этой задаче, как по важности, так и по повседневному использованию: преобразователь постоянного тока в постоянный.

Преобразователи постоянного тока в постоянный для электромобилей

Преобразователи DC-DC

можно найти практически во всех подсистемах электромобиля (EV). От мощных зарядных устройств и схем распределения питания до простых USB-портов, электромобили требуют множества напряжений постоянного тока с различными требованиями к мощности, температуре, пульсации и т. Д.Например, силовой агрегат электромобиля блочного уровня показан на рисунке 1, включающий различные преобразователи постоянного тока в постоянный ток большой мощности.

Рисунок 1: Блок-схема типичного электромобиля.

Хотя в электромобилях широко используются преобразователи постоянного тока в постоянный, ни один из них не является особенно необычным по своей функции. Настоящая проблема проектирования проистекает из строгих требований к качеству и надежности, предъявляемых к производителям автомобилей квалификационным стандартом AECQ-200. Этот регулирующий орган обеспечивает безопасность и надежность автомобилей, устанавливая допустимые пределы испытаний на электрическое напряжение, влагостойкость, срок службы, механические удары и вибрацию, а также изгиб печатных плат.Четыре наиболее распространенных предложения на рынке конденсаторных технологий, соответствующих требованиям AECQ-200, включают алюминиевый электролитический конденсатор, танталовый конденсатор, пленочный конденсатор и керамический конденсатор.

Конденсатор ландшафтный

Конденсаторы

могут быть изготовлены с использованием самых разных конструкций и материалов. Каждой конденсаторной технологии присущи ограничения по доступной емкости и диапазону напряжения. На рисунке 2 показано несколько различных семейств конденсаторов и показано, как связаны их емкость и напряжение.

Кроме того, различные разновидности конденсаторов обладают характеристиками, которые могут быть полезными для конкретного применения. Алюминиевые электролиты имеют широкие номиналы напряжения и емкости при привлекательной цене, но страдают от проблем с надежностью из-за улетучивания и утечки электролита. Танталовые устройства обладают превосходной электрической стабильностью в широком диапазоне температур, но страдают от более низких номинальных значений напряжения и потенциальных режимов отказа при коротком замыкании.

Рисунок 2: Напряжение в зависимости отемкость различных конденсаторных технологий Полимерные пленочные конденсаторы

широко используются в промышленных цепях благодаря своей превосходной способности выдерживать пусковой ток и высокой надежности. Тем не менее, они могут не подходить для многих автомобильных приложений из-за их большого форм-фактора и высокой относительной цены. Керамический конденсатор отличается широким диапазоном напряжений и низким последовательным сопротивлением (ESR). Эти характеристики делают его особенно подходящим для преобразователей постоянного тока в постоянный, где ESR может быть основным конструктивным ограничением.К сожалению, традиционные керамические конденсаторы имеют относительно низкую плотность и чувствительны к повреждениям при манипуляциях и растрескиванию печатной платы. Рисунок 3 суммирует некоторые из этих компромиссов в сравнительной таблице.

Рисунок 3: Сравнение различных конденсаторных технологий

Многослойные керамические конденсаторы MLCC Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

— это тип керамических конденсаторов, состоящих из керамических диэлектрических слоев, напечатанных электродами (внутренними электродами) и уложенных друг на друга, образуя емкостную структуру.После высокотемпературного спекания образуется керамический чип, и два конца чипа герметизируются металлическими слоями (внешними электродами) для создания монолитной структуры. Эта топология устройства показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Структура MLCC Рисунок 5: Места напряжений в MLCC во время изгиба

MLCC обладают высокой плотностью емкости и широким диапазоном допусков по напряжению благодаря электрическим свойствам керамического диэлектрика. В то же время относительная жесткость керамики делает ее склонной к растрескиванию при изгибе основной печатной платы.Как показано на рисунке 5, граница раздела между внешним электродом и керамическим чипом приводит к высокой концентрации напряжения (H +), которая может быстро привести к отказу компонента.

Рисунок 6: Структура FlexiTerm® для повышения надежности

Производители разработали две стратегии для смягчения этого механизма растрескивания: гибкая заделка и каскадные электроды. Когда к внешним электродам добавляется гибкая заделка, создается действительно прочный конденсатор. Как показано на рисунке 6, между слоями меди и никеля внешнего электрода расположен проводящий гибкий полимер.AVX называет это технологией «Flexiterm®», и она позволяет печатной плате изгибаться на глубину до 5 мм по сравнению с традиционными 2–3 мм без образования трещин.

Многие заказчики из автомобильной промышленности обращаются к мягкому терминированию для всех случаев использования MLCC в своих конструкциях, чтобы защитить себя от сбоев из-за неправильного обращения с печатными платами или устройствами, снизить потенциальную скорость возврата своих продуктов в полевых условиях и повысить свою репутацию в области качества. Пример конструкции MLCC показан на рисунке 7. Несколько устройств с мягкой оконечной нагрузкой используются параллельно для обеспечения высоконадежной емкости фильтра для автомобильного преобразователя постоянного тока в постоянный.

Рисунок 7: Пример применения MLCC в автомобильной EC

Каскадная конструкция электродов показана на рисунке 8, где плавающие внутренние электроды используются для эффективного создания двух последовательно соединенных конденсаторов (MLCC). Эта каскадная структура снижает серьезность отказа компонентов, поскольку трещина в одной части керамического чипа не обязательно делает весь конденсатор бесполезным. Эта структура также увеличивает общее номинальное напряжение конденсатора, поскольку потенциал распределяется между двумя последовательными устройствами.

Однако каскадные электроды или многослойные последовательные керамические конденсаторы также подвержены механическим повреждениям, таким как трещины, вызванные чрезмерным прогибом платы.

Рисунок 8: Структура плавающего электрода для высоковольтных приложений Рисунок 9: Структура керамического конденсатора AVX FlexiSafe®

Чтобы свести к минимуму эту проблему, компания AVX включила гибкий эпоксидный слой на оконцовку этих продуктов MLCC, и они представлены на рынке в рамках серии продуктов AVX FlexiSafe®.

Даже когда конденсатор FlexiSafe® подвергается чрезмерному изгибу платы или агрессивной вибрации, выходящей далеко за пределы спецификации продукта, он все равно не повлияет на другие конденсаторы в том же корпусе. В худшем случае может возникнуть механическая трещина на одной стороне муфты, что приведет к короткому замыканию. Продукты FlexiSafe®, вероятно, являются самыми безопасными в мире керамическими конденсаторами для поверхностного монтажа.

Рисунок 10: Пример «отказоустойчивой» печатной платы керамических конденсаторов Layou

Во многих автомобильных OEM-производителях существуют строгие правила проектирования печатных плат для подключения PAAT (постоянное питание), прямого подключения аккумулятора (клемма 30) и многих требовательных приложений «отказоустойчивости», требующих, чтобы 2 керамических конденсатора последовательно размещались физически. под углом 90 градусов друг к другу.

В том маловероятном случае, если один из конденсаторов выйдет из строя, что приведет к короткому замыканию, другой конденсатор в серии по-прежнему будет работать, предотвращая отключение системы. Причина, по которой керамические конденсаторы устанавливаются под углом 90 градусов друг к другу, заключается в предотвращении трещин на обоих керамических конденсаторах из-за прогиба платы или неправильного обращения. На рисунке 10 показан пример компоновки печатной платы для такого «отказоустойчивого» приложения.

Основным недостатком 2-конденсаторных 90-градусных последовательных схем, показанных на рисунке 10, является пространство на плате, необходимое для реализации конструкции.Миниатюризация автомобильной электроники заставляет разработчиков уменьшать размер платы без ущерба для качества и надежности конденсаторов. Продукты AVX FlexiSafe® лучше всего подходят для таких приложений и в настоящее время широко одобрены основными производителями автомобилей для их «отказоустойчивых» приложений, для которых ранее требовалось 2 последовательно соединенных дискретных конденсатора.

Рисунок 11: 2 дискретных конденсатора заменены одним конденсатором AVX FlexiSafe® Рисунок 12: Конденсаторы FlexiSafe®, используемые в приложении BMS электромобиля Конденсаторы

FlexiSafe® широко используются во многих критически важных и связанных с безопасностью автомобильных приложениях, включая ECU, ADAS, BMS, EPS, ESC и т. Д..

Заключение

Электромобили создали новый ландшафт доступных конденсаторных технологий, отвечающих автомобильным стандартам качества и надежности. Одна из этих технологий — MLCC с мягким терминированием — является идеальным кандидатом для автомобильных приложений постоянного и переменного тока. Несмотря на то, что электромобили содержат много различных типов преобразователей постоянного тока в постоянный, им повсеместно требуются конденсаторы выходного фильтра с низким ESR, высокой токовой нагрузкой и широким диапазоном номинального напряжения.MLCC с мягким терминированием удовлетворяет всем требованиям, обеспечивая исключительную надежность и доступные цены.

Получение максимальной отдачи от керамических конденсаторов

Хотя более высокие частоты переключения в современных преобразователях постоянного тока позволяют использовать конденсаторы с меньшим номиналом, разработчики продолжают выбирать танталовые конденсаторы для таких приложений. Однако новейшие керамические конденсаторы с высоким постоянным напряжением во многих случаях могут делать больше, чем другие.Помимо достижения целевых показателей производительности, керамика может сэкономить место и сэкономить деньги при проектировании преобразователей. Хотя потенциал для снижения затрат хорош, за это приходится платить. Разработчик должен выполнить несколько расчетов, чтобы получить максимальную отдачу от керамических конденсаторов.

Выбор конденсатора зависит от многих параметров. Исходя из его эквивалентной схемы, наиболее важными параметрами являются:

Емкость (C)
Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL)
Максимальный эффективный ток, допустимый через конденсатор (I _RIPPLE)

Для керамических конденсаторов доступно множество диэлектрических материалов, но диэлектрик X5R в технологии MLCC от Taiyo Yuden, вероятно, является наиболее интересным.В то время как X5R обеспечивает высокий CV с очень низким ESR и ESL, компромисс заключается в значительном допуске на значения емкости.

В таблице 1 перечислены конденсаторы, обсуждаемые в этой статье. Также для сравнения включен высокопроизводительный танталовый конденсатор от Sanyo. (Доступны танталовые конденсаторы с лучшими характеристиками; однако они либо больше, либо отсутствуют в корпусах SMD.)

Глядя на характеристики конденсаторов X5R 10 мкФ и 47 мкФ, представленные в технических паспортах, можно увидеть, что температура и приложенное напряжение приводят к значительному изменению емкости в дополнение к колебаниям от единицы к единице, допускаемым указанными параметрами. толерантность.Эти изменения отражены в Табл. 2 , где приведены минимальные значения емкости, соответствующие различным значениям приложенного напряжения.

Минимальное значение C объединяет эффекты изменения емкости из-за начального допуска, температуры и приложенного напряжения. Основным ограничением диэлектрика X5R является его низкое значение максимальной емкости. Это значение становится еще ниже с увеличением значений приложенного напряжения.

Из этой таблицы видно самое главное преимущество керамических конденсаторов — их ESR в 10 раз ниже, чем у танталовых типов, а ESL в 5 раз ниже.Типичное значение ESR измеряется на основе характеристик. В целях безопасности максимальное значение ESR включает запас в 50%, чтобы учесть колебания температуры.

Максимальный эффективный ток конденсатора, называемый производителями «пульсирующим током», определяется как реальный ток, протекающий через конденсатор. Этот ток приводит к потере джоулей ESR, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры: Pj = ESR (I ² real).

Производители указывают максимальный пульсирующий ток для ограничения повышения температуры, но величина повышения частично зависит от вашей платы.Превышение номинального тока пульсаций допустимо, если максимальная температура окружающей среды вашей системы низкая. Конечно, вы должны измерить повышение температуры — полезная информация в случаях, когда максимальный ток пульсации не указан.

Теперь понятно, почему керамические конденсаторы поддерживают более высокие токи пульсации — их ESR очень низкое. Они поддерживают несколько ампер, что намного больше, чем обычно необходимо.

Генерация пульсации

Легко отличить шипы от ряби.Пульсация — это изменение выходного напряжения на частоте переключения, вызванное переменной составляющей тока, протекающей через конденсатор. Пики — это высокочастотные затухающие колебания с низкой энергией. Примечание: это обсуждение относится только к преобразователям, работающим в режиме постоянного тока (CCM). Другими словами, ток катушки индуктивности не стремится к нулю в течение каждого цикла .

Вы можете определить пульсирующее напряжение конденсатора, вычислив напряжение, генерируемое в его эквивалентной схеме:

В силовой электронике конденсатор, расположенный рядом с катушкой индуктивности, называется фильтрующим конденсатором, и его роль заключается в фильтрации переменного тока, протекающего через катушку индуктивности ( рис.1 и 2 ). Благодаря катушке индуктивности переменный ток, наблюдаемый этим конденсатором, является низким по сравнению с его средним током (см. C _OUT в , рис. 3 ). Конденсаторы фильтра включают выходной конденсатор понижающего и прямого преобразователей, а также входные конденсаторы повышающих и пониженно-повышающих преобразователей.

Расчет ΔV

Чтобы вычислить пульсации в конденсаторе, вы сначала линеаризуете ток, а затем интегрируете его. Затем вы вычисляете минимальное и максимальное значения и берете разницу.Для 0

Форма волны i _COUT для Рис. 3 показывает форму тока, проходящего через конденсатор.

Поскольку постоянная K представляет собой постоянное напряжение, она равна нулю. Эта парабола минимальна, когда производная равна нулю. Из Рис. 3 вы можете видеть, что ic (t) = 0 при t = αT / 2. Итак,

Вы можете легко набросать эту параболическую функцию: vc (0) = 0; vc (αT / 2) минимальна; ic (T) = 0,

За тонну

Поскольку постоянная K представляет собой постоянное напряжение, она равна нулю.Эта парабола максимальна, когда производная равна нулю, что происходит при t = (1-α) T / 2. Итак,

Вы можете легко набросать эту параболическую функцию: vc (αT) = 0; vc ((1-α) T / 2) максимально; ic (T) = 0,

Расчет ΔV

_esr

vesr (t) = СОЭ * i (t)

Текущая форма волны трапецеидальная, поэтому вы можете написать:

Расчет ΔV

_esl

для 0

За тонну

Точно так же трапециевидный ток смещает пульсацию вниз.

Как видно из Рис. 3 , общая пульсация равна сумме двух компонентов:

C

_выход для понижающего преобразователя

Рассмотрим понижающий преобразователь, определенный следующим образом:

Поскольку ток, фильтруемый конденсатором фильтра, невелик, обычно легко минимизировать пульсации напряжения, не прибегая к дополнительному выходному фильтру. Как видно из , таблица 3 , даже керамика с меньшей емкостью дает лучшие характеристики, чем большой тантал.Вклад ESL в общую пульсацию незначителен благодаря значительному сокращению ESL конденсаторов, достигнутому за последние 10 лет. В случае тантала основной компонент пульсации исходит от СОЭ.

Итак, допустим ли конденсатор на 10 мкФ? Если рассматривать только рябь, то это определенно приемлемо! Однако на практике важно учитывать динамическую производительность, необходимую системе. Итак, с какой максимальной скоростью и величиной шагов тока придется столкнуться преобразователю?

Если выходной ток почти постоянный (например, колеблется менее чем на 30% от номинального значения), то можно использовать конденсатор емкостью 22 мкФ.Однако, если выходная мощность изменяется слишком быстро, вы можете обнаружить, что требуется выходной конденсатор емкостью 100 мкФ. (Для компании French Telecom большинство преобразователей постоянного / постоянного тока рассчитаны на следующую динамическую нагрузку: шаг тока в пределах 20 мкс, от 0,1 Inom до 0,6 Inom или от 0,5 Inom до 1 Inom). Для таких случаев вы, вероятно, обнаружите, что танталовый конденсатор — хороший выбор для вашего приложения.

Cin для повышающего преобразователя

Рассмотрим повышающий преобразователь, определенный следующим образом:

Если посмотреть на Таблица 4 , керамические конденсаторы обеспечивают лучшую производительность.Поскольку вход не поддерживает ступеньку высокого тока, достаточно конденсатора 10 мкФ.

Пульсация конденсатора бака в CCM

Бачковые конденсаторы располагаются до или после переключателей (переключателей в виде транзистора или диода). Такие конденсаторы видят компонент переменного тока, превышающий средний ток (см. Ток в рис. 4 или рис. 5 ). Обратите внимание, что вы не можете удалить резервуарный конденсатор. В противном случае преобразователь постоянного тока в постоянный не работал бы вообще. Действительно, емкостной конденсатор может служить практической заменой идеального источника напряжения, используемого в теории преобразователей.Поскольку переменный ток таких конденсаторов очень велик, их применение требует особого внимания. Резервуарные конденсаторы включают выходной конденсатор повышающего и обратного преобразователей, а также входной конденсатор понижающего, обратного, прямого и двухтактного преобразователей. В качестве примера рассмотрим выходной конденсатор (Cout) повышающего преобразователя. Iout — это постоянный ток в нагрузке.

Расчет ΔV

Поскольку постоянная составляющая тока в конденсаторе равна нулю, у вас есть: Icout (t) = iD (t) — Iout (см. Рис.5 ). Вы можете легко интегрировать ток во время торможения.

За тонну

Ic (t) = -I _ВЫХ

дает

Расчет ΔV

_esr

Поскольку ток трапециевидный, мы можем записать: ΔVesr = ESR * ΔIc

Если ΔIc = Ipk и Ipk = Iout + ΔI _L/2, получается:

ΔV _esr = ESR * (I _OUT + ΔI _L/2)

Расчет ΔV

_esl

Вычислим ток в каждой фазе времени:

для 0

За тонну

Vesl2 = 0

В итоге получаем:

Cin для понижающего преобразователя

Рассмотрим ту же конструкцию в Таблица 5:

Изучив Таблицу 5, вы сразу заметите, что пульсации напряжения для конденсатора резервуара более существенны, чем для конденсатора фильтра.Причина в большом количестве переменного тока, протекающего через резервуарный конденсатор, который «видит» пиковое значение этого тока. Опять же, даже керамический конденсатор 22 мкФ показывает лучшие характеристики, чем танталовый. Если внесение шума в источник не является проблемой, достаточно 10 мкФ.

Cout повышающего преобразователя

Рассмотрим тот же пример с Таблица 6 . Выход повышающего преобразователя труднее всего отфильтровать, поскольку он имеет большой реальный ток, а конденсатор должен поддерживать динамическое регулирование.

Шипы

Пики — это высокочастотные синусоидальные колебания в мегагерцовом диапазоне, возникающие при срабатывании транзисторного или диодного переключателя ( рис. 1, –3, на стр. 24). Если не принять никаких мер предосторожности, эти шипы могут быть намного выше, чем пульсация. Их величина зависит от множества паразитных элементов, присутствующих в активных устройствах и в печатной плате ⁴. Поскольку эти величины всплесков не могут быть рассчитаны без измерения паразитных элементов платы, они не будут обсуждаться далее.

Обратите внимание, что выбросы в резервуарном конденсаторе намного выше, чем в конденсаторе фильтра. Причина очень проста: ток не может мгновенно изменяться в катушке индуктивности фильтра. Чтобы отфильтровать эти всплески, вам понадобится высокочастотный конденсатор — знаменитое значение «100 нФ». На самом деле, эта ценность — дурная привычка с доисторических времен. Вы получите лучшую производительность с керамическим конденсатором X7R 10 нФ, который демонстрирует резонанс 50 МГц и 0,38 нГн ESL.

Амплитуды всплесков могут быть уменьшены до приемлемого уровня, если схема правильно прорисована, ESL конденсатора низкий (менее 1 нГн), вы не забываете о конденсаторе высокочастотной фильтрации и (при необходимости) замедляете переключение время переключателей ³.

Пример

Давайте сравним керамический конденсатор и конденсатор постконденсатора, поскольку они используются в конструкции повышающего преобразователя + 5 В на основе микросхемы MAX1790, работающей на частоте 650 кГц, как показано на рис. 6 на стр. 27. Как видно из Таблица 7 , конденсатор X5R стоит меньше и экономит площадь печатной платы.

Более подробный взгляд

Хорошие характеристики конденсаторов X5R позволяют сэкономить место и затраты, особенно в случае конденсаторов фильтра. Что касается емкостных конденсаторов, то использование керамики, казалось бы, ограничивается низкой выходной мощностью, но более пристальный взгляд приводит к выводу, что керамика является хорошим выбором для фильтрации шума — при размещении параллельно с большим танталовым или постконденсатором, используемым для поглощения текущие переходные процессы.Использование керамики, безусловно, растет.

Предыдущий материал должен позволить вам рассчитать шум в импульсном преобразователе. Даже когда производитель ИС предоставляет вам преобразователь «Plug-and-Play», расчет шума поможет вам оптимизировать схему.

Список литературы

Wuidart, L., Топологии для импульсных источников питания; Примечание по применению STM .
Ferrieux et Forest, Питание в декупаж, Edition Dunod .
Входной и выходной шум в понижающих преобразователях, примечания по применению доступны на веб-сайте Maxim .
Ленуар, Эрик, Рекомендации по компоновке неизолированных преобразователей постоянного тока в постоянный, примечания по применению доступны на веб-сайте Maxim .

Для получения дополнительной информации об этой статье, КРУГ 332 на сервисной карте считывателя

Что означает емкость конденсатора 1n

Как перевести 1n в другие единицы измерения емкости

Из нанофарад в пикофарады:

Из нанофарад в микрофарады:

Из нанофарад в фарады:

Применение конденсаторов емкостью 1n

Как правильно читать маркировку конденсаторов

1. Прямое указание емкости

2. Кодовая маркировка тремя цифрами

3. Буквенно-цифровая маркировка

Сравнение конденсатора 1n с другими номиналами

Типы конденсаторов емкостью 1n

Практические советы по использованию конденсаторов 1n

пикофарад [пФ] в нанофарад [нФ] • Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Общие сведения

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Историческая справка

Примеры конденсаторов

Маркировка конденсаторов

Ионисторы

Емкостные сенсорные экраны

Поверхностно-емкостные экраны

Проекционно-емкостные экраны

Конденсатор 10n это сколько — Морской флот

Кодовая маркировка конденсаторов 3 цифрами

Кодовая маркировка конденсаторов 4 цифрами

Буквенно-цифровая маркировка

Параметры конденсаторов

Типы маркировок

Заключение

что это такое, виды и способы применения

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Область применения

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

Для поверхностного монтажа:

Керамические конденсаторы

Принцип работы и назначение

Примеры:

Тип NP0/C0G:

Тип X7R:

Для монтажа в отверстия:

Танталовые конденсаторы

Просто о сложном

Примеры:

Пленочные конденсаторы

Характеристики и свойства

Слюдяные конденсаторы

Проводник в электрическом поле

Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Маркировка конденсаторов импортного производства

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Примеры:

Как подобрать конденсатор для подключения двигателя: расчет ёмкости в мкФ

Конденсаторные сборки

Почему идет переменный ток через конденсатор

Примеры:

Схемы подключения контактора

Ой! Эта страница не существует или скрыта от публичного просмотра.

Популярные

Недавние

Искать на этом сайте

gaz.wiki — gaz.wiki

Languages

Электрическая емкость. Конденсаторы. Единицы измерения. Маркировка.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Что такое конденсатор и для чего он нужен

Принцип работы конденсаторов

Устройство конденсаторов

Пакетная конструкция

Трубчатая конструкция

Дисковая конструкция

Литая секционированная конструкция

Рулонная конструкция

Где используются конденсаторы

Поведение конденсатора в цепях постоянного и переменного тока

Виды и классификация конденсаторов

Электролитические конденсаторы

Пленочные и металлопленочные конденсаторы