Чем отличаются поляризованные конденсаторы от неполяризованных. Когда следует использовать поляризованные конденсаторы. Можно ли заменить поляризованный конденсатор на неполяризованный. Преимущества и недостатки поляризованных конденсаторов.
Что такое поляризованные конденсаторы и чем они отличаются от неполяризованных
Поляризованные конденсаторы имеют четко обозначенную положительную и отрицательную полярность. Их основные особенности:
- Имеют маркировку «+» и «-» на корпусе
- Должны подключаться в схему с соблюдением полярности
- Обычно это электролитические или танталовые конденсаторы
- Имеют большую емкость при небольших размерах
- Используются в цепях постоянного тока
Неполяризованные конденсаторы можно подключать в любом направлении. Это керамические, пленочные и другие типы конденсаторов.
В каких случаях применяются поляризованные конденсаторы
Основные области применения поляризованных конденсаторов:
- Фильтрация пульсаций в источниках питания
- Сглаживание напряжения питания
- Накопление энергии
- Развязка по питанию
- Фильтрация низких частот
Их используют там, где требуется большая емкость при ограниченных габаритах. Например, в блоках питания, усилителях звука, фильтрах низких частот.
Преимущества и недостатки поляризованных конденсаторов
Основные достоинства поляризованных конденсаторов:
- Высокая удельная емкость
- Малые габариты при большой емкости
- Низкая стоимость
Недостатки:
- Необходимость соблюдения полярности при подключении
- Ограниченный диапазон рабочих частот
- Чувствительность к перегреву и перенапряжению
- Наличие паразитных параметров
Можно ли заменить поляризованный конденсатор на неполяризованный
В большинстве случаев поляризованный конденсатор можно заменить на неполяризованный той же емкости и рабочего напряжения. Однако есть несколько важных моментов:
- Неполяризованный конденсатор нужной емкости может оказаться значительно больше по размеру
- Стоимость неполяризованного конденсатора обычно выше
- Необходимо учитывать различия в паразитных параметрах (ESR, ESL и др.)
- В некоторых схемах замена может привести к нестабильной работе
Поэтому замена возможна, но требует анализа схемы и параметров конденсаторов.
Почему разработчики выбирают поляризованные конденсаторы
Основные причины использования поляризованных конденсаторов в схемах:
- Высокая емкость при малых габаритах
- Низкая стоимость по сравнению с неполяризованными аналогами
- Подходящие характеристики для многих применений (фильтрация, накопление энергии)
- Доступность широкого ассортимента номиналов
В большинстве случаев выбор обусловлен оптимальным соотношением цены, размеров и характеристик для конкретной схемы.
Особенности применения поляризованных конденсаторов
При использовании поляризованных конденсаторов важно учитывать следующие моменты:
- Строго соблюдать полярность при подключении
- Не превышать максимальное рабочее напряжение
- Учитывать температурные ограничения
- Не использовать в высокочастотных цепях
- Применять только в цепях постоянного тока или с небольшой переменной составляющей
Нарушение этих правил может привести к выходу конденсатора из строя и повреждению схемы.
Сравнение характеристик поляризованных и неполяризованных конденсаторов
Основные различия между поляризованными и неполяризованными конденсаторами:
| Параметр | Поляризованные | Неполяризованные |
|---|---|---|
| Емкость | Высокая | Средняя и низкая |
| Габариты | Малые | Бóльшие |
| Стоимость | Низкая | Выше |
| Частотный диапазон | Ограниченный | Широкий |
| Стабильность параметров | Средняя | Высокая |
| Надежность | Средняя | Высокая |
Выбор типа конденсатора зависит от требований конкретной схемы и условий эксплуатации.
Влияние полярности на работу схемы
Правильное подключение поляризованных конденсаторов критически важно для работы схемы. При неправильной полярности:
- Конденсатор может выйти из строя
- Возможно повреждение других компонентов схемы
- Нарушается нормальная работа устройства
- Может произойти взрыв или возгорание конденсатора
Поэтому при разработке и монтаже схем с поляризованными конденсаторами необходимо уделять особое внимание правильности их подключения.
Базовая электроника — поляризованные конденсаторы
Поляризованные конденсаторы имеют специфическую положительную и отрицательную полярность. При использовании этих конденсаторов в цепях всегда следует следить за тем, чтобы они были подключены в идеальной полярности . На следующем рисунке показана классификация поляризованных конденсаторов.
Давайте начнем обсуждение с электролитических конденсаторов.
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы – это конденсаторы, которые по названию указывают на то, что в них используется некоторое количество электролита. Это поляризованные конденсаторы, которые имеют анод (+) и катод (-) с определенной полярностью.
Металл, на котором изолирующий оксидный слой образуется при анодировании, называется анодом . Твердый или нетвердый электролит, который покрывает поверхность оксидного слоя, выполняет функцию катода . Электролитические конденсаторы имеют намного более высокое значение Емкость-Напряжение (CV), чем другие, из-за их большей поверхности анода и тонкого диэлектрического оксидного слоя.
Алюминиевые электролитические конденсаторы
Алюминиевые электролитические конденсаторы являются наиболее распространенными типами среди электролитических конденсаторов. В них чистая алюминиевая фольга с протравленной поверхностью действует как анод . Тонкий слой металла толщиной в несколько микрометров действует как
На следующем рисунке показано изображение алюминиевых электролитических конденсаторов различных размеров.
В зависимости от электролита существует три типа алюминиевых электролитических конденсаторов. Они –
- Влажные алюминиевые электролитические конденсаторы (не твердые)
- Диоксид марганца Алюминий Электролитические конденсаторы (твердые)
- Полимер Алюминий Электролитические конденсаторы (твердые)
Основным преимуществом этих алюминиевых электролитических конденсаторов является то, что они имеют низкие значения импеданса даже на частоте сети и дешевле.
Танталовые электролитические конденсаторы
Это электролитические конденсаторы другого типа, анод которых выполнен из тантала, на котором сформирован очень тонкий изолирующий оксидный слой . Этот слой действует как диэлектрик, а электролит действует как катод, который покрывает поверхность оксидного слоя.
На следующем рисунке показано, как выглядят танталовые конденсаторы.
Тантал обеспечивает высокую диэлектрическую проницаемость слоя. Тантал имеет большую емкость на единицу объема и меньший вес. Но они стоят дороже, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, из-за частой недоступности тантала.
Ниобиевые электролитические конденсаторы
Ниобиевый электролитический конденсатор – это другой тип электролитических конденсаторов, в котором пассивированный металлический ниобий или монооксид ниобия рассматривается в качестве анода, а на анод добавляется изолирующий слой пятиокиси ниобия, так что он действует как диэлектрик.
Твердый электролит укладывается на поверхность оксидного слоя, который действует как катод. На следующем рисунке показано, как выглядят ниобиевые конденсаторы.
Ниобиевые конденсаторы обычно выпускаются в виде чиповых конденсаторов SMD (для поверхностного монтажа). Они легко встраиваются в печатную плату. Эти конденсаторы должны работать в идеальной полярности. Любое обратное напряжение или ток пульсации, превышающий указанный, в конечном итоге разрушит диэлектрик и конденсатор.
Супер конденсаторы
Высокоемкие электрохимические конденсаторы со значениями емкости, намного превышающими другие конденсаторы, называются суперконденсаторами. Они могут быть классифицированы как группа, которая находится между электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями. Они также называются ультраконденсаторами .
Есть много преимуществ с этими конденсаторами, такими как –
- Они имеют высокое значение емкости.
- Они могут хранить и доставлять заряд намного быстрее.
- Они могут обрабатывать больше циклов зарядки и разрядки.
Эти конденсаторы имеют много применений, таких как –
- Они используются при рекуперативном торможении.
- Они используются для резервного копирования памяти.
Типы суперконденсаторов: двухслойные, псевдо и гибридные.
Двухслойные конденсаторы
Двухслойные конденсаторы представляют собой электростатические конденсаторы. Осаждение заряда осуществляется в этих конденсаторах по принципу двухслойного.
Все твердые вещества имеют отрицательный заряд на поверхностном слое при попадании в жидкость.
Это связано с высоким диэлектрическим коэффициентом жидкости.
Все положительные ионы приходят к поверхности твердого материала, чтобы сделать кожу.
Осаждение положительных ионов вблизи твердого материала ослабевает с расстоянием.
Заряд, создаваемый на этой поверхности за счет осаждения анионов и катионов, приводит к некоторому значению емкости.
Все твердые вещества имеют отрицательный заряд на поверхностном слое при попадании в жидкость.
Это связано с высоким диэлектрическим коэффициентом жидкости.
Все положительные ионы приходят к поверхности твердого материала, чтобы сделать кожу.
Осаждение положительных ионов вблизи твердого материала ослабевает с расстоянием.
Заряд, создаваемый на этой поверхности за счет осаждения анионов и катионов, приводит к некоторому значению емкости.
Это двухслойное явление также называется двойным слоем Гельмгольца. На рисунке ниже поясняется процедура явления двойного слоя, когда конденсатор заряжается и когда он разряжается.
Эти конденсаторы просто называются электрическими двухслойными конденсаторами (EDLC). Они используют углеродные электроды для достижения разделения заряда между поверхностью проводящего электрода и электролитом.
Псевдо-конденсаторы
Эти конденсаторы следуют электрохимическому процессу для нанесения заряда. Это также называется фарадейским процессом . На электроде, когда какое-то химическое вещество восстанавливается или окисляется, генерируется некоторый ток. Во время такого процесса эти конденсаторы накапливают электрический заряд путем переноса электрона между электродом и электролитом. Это принцип работы псевдо-конденсаторов.
Они заряжаются намного быстрее и сохраняют заряд так же, как аккумулятор. Они работают с большей скоростью. Они используются в паре с батареями для улучшения жизни. Они используются в приложениях сетки для обработки колебаний мощности.
Гибридные конденсаторы
Гибридный конденсатор представляет собой комбинацию EDLC и псевдо-конденсатора. В гибридных конденсаторах активированный уголь используется в качестве катода, а предварительно легированный углеродный материал действует в качестве анода.
Литий-ионный конденсатор является распространенным примером этого типа. На следующем рисунке показаны различные типы гибридных конденсаторов.
Они имеют высокую толерантность в широком диапазоне температур от -55 ° С до 200 ° С. Гибридные конденсаторы также используются в бортовых системах. Несмотря на высокую стоимость, эти конденсаторы очень надежны и компактны. Они прочные и выдерживают экстремальные удары, вибрацию и давление окружающей среды. Гибридные конденсаторы имеют более высокую плотность энергии и более высокую удельную мощность, чем любой электролитический конденсатор.
Конденсаторы
Перейти к контенту
Главная
Что такое ионистор?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Ионистор впервые появился еще в 20 веке. Изобрел это устройство американец Райтмаер, химик по образованию. В различных источниках и научной литературе этот прибор называется по-разному – суперконденсатор или…
Формула расчёта сопротивления конденсатора
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Емкостное сопротивление конденсатора – величина, измеряемая в омах, создается непосредственно самим конденсатором, который включен в любую цепь. Оно должно иметь большую величину, то есть быть большим. Если на…
Сколько стоят керамические конденсаторы?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Керамические конденсаторы нашли свое применение в высокоточной технике, например, измерительных приборах, медицинском оборудовании. Незаменимы керамические радиодетали и для приборов, работающие в импульсном режиме. Основным отличием этого типа конденсаторов…
Что такое полярность конденсатора и как ее определить?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Все конденсаторы имеют высокий показатель удельной емкости. Это объяснятся применением оксидной пленки в качестве диэлектрика, который располагается между обкладками.
Этот слой появляется на поверхности металла – AL, Ta,…
Что такое плоские конденсаторы
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Плоский конденсатор – это очень простое устройство для Емкость плоского конденсатора, зависит от его размеров, а именно от поверхности его обкладок. Также влияет диэлектрик. Основное удобство плоских моделей…
Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Конденсаторы подразделяются на различные типы в зависимости от своего назначения, материала и других факторов. Чтобы запустить и затем поддерживать работу цепи нужны два вида конденсаторов рабочий и пусковой…
Как обозначаются конденсаторы на схеме?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время.
Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они…
Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Радиоэлементы можно соединить между собой тремя способами. Существует параллельное и последовательное соединение конденсаторов, а также смешанный тип. Всегда можно точно определить емкость равноценного конденсатора по этому показателю. Его можно поменять на ряд соединенных в…
Конденсатор – простыми словами о сложном
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
На вопрос, что такое конденсатор, вкратце можно ответить следующим образом – это элемент, который накапливает заряд электрического тока, а в определенный момент передает его последующим компонентам цепи. Конденсатор – радиодеталь,…
Несколько фактов об электролитических конденсаторах
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Электролитические конденсаторы имеют особенность – большая потеря тока. Также они характеризуются маленькой граничной частотой и заторможенными процессами при поляризации. Другими словами, это называется диэлектрической абсорбцией. У них довольно-таки посредственные…
pcb — поляризованный конденсатор против неполяризованного конденсатора. Что использовать, когда?
спросил
Изменено 3 месяца назад
Просмотрено 8к раз
\$\начало группы\$
Поляризованный конденсатор имеет полярность (+ и -). Его еще называют электролитическим конденсатором? (Вопрос 1)
Неполярный конденсатор не имеет полярности (нет + и -).
Неполярный конденсатор может быть подключен в любом направлении, но это не так с поляризованным конденсатором.
При каких обстоятельствах следует использовать поляризованный конденсатор и аналогичный неполяризованный конденсатор? (Вопрос 2)
- конденсатор
- печатная плата
- конструкция печатной платы
- встроенная
- оборудование
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
В любом источнике питания постоянного тока или линиях питания на печатной плате вы увидите много конденсаторов большой емкости, которые ДОЛЖНЫ быть поляризованы. То есть отведение (+) должно быть более положительным, чем отведение (-). Они могут быть электролитическими или более дорогими танталовыми. Подключите их в обратной полярности, и они могут лопнуть, в зависимости от доступного тока.
Используются для массовой фильтрации напряжения питания. Керамика SMD меньшего размера или керамика со сквозным отверстием предназначена для фильтрации высокочастотного шума, поэтому они очень близки к месту их использования, например, в ЦП или МПУ, или в большинстве любых ИС. Объемные конденсаторы, которые сглаживают пульсации низких и средних частот, могут находиться на расстоянии нескольких дюймов, и их высокое ESR допустимо. Некоторые из них очень большие и нуждаются в отдельном зарезервированном пространстве.
Крошечные SMD-конденсаторы (неполяризованные) имеют очень низкое ESR, поэтому используются для фильтрации радиопомех и часто находятся на расстоянии менее 1/4 дюйма от устройства, которому они нужны.
В источниках питания постоянного тока используются как поляризованные, так и неполяризованные источники питания, и они безопасны при условии, что поляризованные конденсаторы вставлены правильно и ни один из конденсаторов не подвергается воздействию напряжения, превышающего его номинальное значение.
В источниках питания переменного тока обязательны неполярные конденсаторы, а при подключении к сети переменного тока они должны иметь номинал X или Y по соображениям безопасности.
Для сигналов переменного/радиочастотного диапазона без напряжения смещения постоянного тока лучше всего использовать неполяризованные конденсаторы. Эти схемы могут иметь высокий импеданс, что позволяет использовать крошечные SMD-корпуса.
Некоторые менее распространенные типы включают биполярные электролиты для высокочастотных, полосовых и низкочастотных фильтров для динамиков, часто в сочетании с катушками индуктивности и низкоомными резисторами.
Инженер-конструктор должен спланировать резервное пространство для всех этих типов конденсаторов.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Поляризованный конденсатор также известен как электролитический конденсатор.
С его электродами, погруженными в гелеобразный электролит, он специально поляризован для формирования и поддержания тонкого оксидного слоя на аноде, служащем диэлектриком.
Полученный в результате очень малый зазор между электродами и большая площадь поверхности анода, полученная травлением, позволяют использовать конденсаторы очень высокой емкости, имеющие меньший объем.
Используются для низкочастотной связи и развязки, накопления и фильтрации энергии в источниках питания.
Электролитический конденсатор выбирают в основном из-за его относительно небольшого размера и только для приложений постоянного тока.
Изменение полярности или подача переменного тока могут повредить диэлектрический слой и привести к непоправимому/катастрофическому повреждению конденсатора.
Электролитический конденсатор для кроссоверной сети динамиков будет похож на идентичную пару из них, соединенных последовательно в оппозиции.
Он будет специально разработан с двумя анодами в одном корпусе, которые служат неполяризованными электродами.
Звуковая (переменная) связь не повредит, так как диэлектрическое ухудшение и переформирование на анодах будет происходить через чередующиеся полупериоды.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Ответ на второй вопрос: Основное различие между поляризованным и неполяризованным конденсатором заключается в емкости, какое напряжение он может хранить. Еще одно отличие состоит в том, что неполяризованные конденсаторы могут работать на гораздо более высоких частотах. Подробнее здесь.
Ответ на первый вопрос: Насколько я знаю, все электролиты поляризованы
Простите меня, если моя информация неверна, я действительно пытаюсь.
\$\конечная группа\$
9
\$\начало группы\$
- f -3 дБ BW =~0,25/(ESR*C=Tau @64%)
Из-за диэлектрической поверхности раздела электродов неэлектролитические конденсаторы, как правило, имеют гораздо более высокое значение f-3 дБ, но гораздо меньшую плотность, чем электронные конденсаторы с низким ESR, которые имеют ~2 мкс и в 100 раз большую полосу пропускания, чем электронные конденсаторы общего назначения ≈200 мкс.
Таким образом, чтобы охватить более широкий диапазон f, используются несколько заглушек.
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Схема— Почему мы используем поляризованные конденсаторы?
спросил
Изменено 3 года, 7 месяцев назад
Просмотрено 9к раз
\$\начало группы\$
Я хочу знать, есть ли у поляризованных конденсаторов какое-то преимущество в том, что они используются в некоторых схемах?
Например, на схеме микросхемы ИК-контроллера BISS001 в некоторых местах используется поляризованный конденсатор, а в некоторых местах — неполяризованный.
Можно ли использовать неполяризованный конденсатор с таким же напряжением и емкостью вместо этих поляризующих конденсаторов?
Справочные документы:
- Спецификация BISS001
- ИК-ИЗВЕЩАТЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ HC-SR501, техническое описание
- Grove — датчик движения PIR или ссылка EasyEDA
Из ваших ответов я понял, почему используются электролитические конденсаторы и почему они поляризованы.
Но разработчики этой схемы могли бы использовать неполяризованный конденсатор или даже поляризованные танталовые конденсаторы. Это правда? В качестве модуля (Grove — PIR Motion Sensor) используются поляризованные танталовые конденсаторы.
Я хочу знать, используются ли поляризованные конденсаторы для защиты цепи или есть какая-либо другая причина (независимо от типа конденсатора). ?
- конденсатор
- схема
- полярность
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Можно ли использовать неполяризованный конденсатор с таким же напряжением и емкостью вместо этих поляризующих конденсаторов?
С точки зрения электричества неполяризованный конденсатор всегда лучше, чем поляризованный. Да, всегда можно заменить неполяризованным конденсатором точно такого же номинала.
Но здесь скрыто предположение: При условии, что вы сможете найти достаточно компактный, чтобы поместиться на вашей доске, и достаточно дешевый, чтобы вписаться в ваш бюджет. И тот факт, что вы не можете, является единственной причиной, по которой мы используем поляризованные кепки.
Я предполагаю, что если мы когда-нибудь научимся делать неполяризованные конденсаторы, такие же дешевые и плотные (емкость на объем), как и электролитические, то поляризованные конденсаторы исчезнут.
Примечание: напряжение и емкость не являются единственными электрическими параметрами конденсатора. Их было бы достаточно для идеального конденсатора, но реальный мир приносит другие, уродливые показатели. Например, ESR, коэффициент емкости с температурой или напряжением, частотная характеристика и т. Д. Схемы, разработанные с учетом особенностей конкретной технологии, могут выйти из строя, если заменитель отличается. Даже слишком хорошо может вызвать проблемы, например.
Крышки с высоким ESR естественным образом контролируют пиковый ток, поэтому замена теоретически более качественной детали с низким ESR может привести к взрыву всей конструкции. Добавление ESR тривиально, но это уже не просто замена, а скорее переработка схемы. Так что мы не заменяем электролиты чем-то другим не потому, что важна поляризация, это просто неприятность. Мы сохраняем их из-за многих других параметров, менее очевидных, чем C, V и поляризация.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Физический размер конденсатора зависит от толщины диэлектрика (среди прочего).
Ранее было обнаружено, что оксиды некоторых металлов (в частности, алюминия и тантала) являются хорошими диэлектриками и могут быть очень тонкими с помощью химического процесса — на несколько порядков тоньше, чем другие диэлектрики, такие как вощеная/промасленная бумага и пластиковая пленка.
Поэтому электролитический конденсатор был изобретен, чтобы обеспечить высокую емкость при разумном объеме.
К сожалению, химический процесс требует, чтобы напряжение на конденсаторе имело только одну полярность, поэтому эти конденсаторы «поляризованы». Изменение полярности ухудшает и в конечном итоге разрушает оксидный слой. Это то, с чем нам просто нужно смириться, чтобы воспользоваться преимуществами этой технологии.
Возможность производить конденсаторы высокой емкости с использованием неполяризованных технологий, таких как многослойная керамика, означает, что теперь их можно использовать там, где раньше были доступны только поляризованные конденсаторы. Как правило, с такой заменой проблем не возникает, хотя вам, возможно, придется учитывать некоторые особенности технологии, на которую вы переходите.
Например, некоторые керамики с высоким показателем K (высокой диэлектрической проницаемостью) демонстрируют значительные изменения емкости при изменении напряжения.
