Применение керамического конденсатора большой емкости: Керамический конденсатор, состав, типы, свойства и применение

Содержание

Керамический конденсатор, состав, типы, свойства и применение

Керамический конденсатор является наиболее широко используемым конденсатором и доступен в различных составах и типах, подходящих для различных применений и свойств. Вы можете увидеть это почти на каждой печатной плате. Они также известны как дисковые конденсаторы.

Советуем вам посмотреть и узнать больше про конденсатор в статье по ссылке выше, а также про диэлектрик в конденсаторе.

Состав керамического конденсатора

Как следует из названия, этот конденсатор использует керамику в качестве диэлектрического материала. Они изготовлены с использованием керамического или фарфорового диска, покрытого с обеих сторон тонким слоем серебра. Керамика является одним из первых материалов, используемых для изготовления конденсаторов.

на картинке Состав керамического конденсаторана картинке Состав керамического конденсатора

Именно расположение и свойства керамического вещества характеризуют функциональные аспекты этих конденсаторов. Купить керамические конденсаторы вы можете на Алиэкспресс:

на картинке Состав керамического конденсаторана картинке Состав керамического конденсатора

Типы керамического конденсатора

Он широко классифицируется на три основных класса. Чем ниже класс, тем выше его производительность. Эти три класса:

Керамический конденсатор класса I

Этот класс керамических конденсаторов обеспечивает большую стабильность значения емкости при изменении температуры, напряжения и частоты. Их точность довольно высока.

Керамический конденсатор класса II

Этот тип керамического конденсатора обеспечивает большую эффективность с точки зрения размера. Они имеют высокую емкость на объем. Они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающего конденсатора или в качестве буфера.

Керамический конденсатор класса III

Они почти такие же, как керамические конденсаторы класса II. Однако им не хватает точности и они нестабильны как класс II с точки зрения изменения температуры.

на картинке керамические конденсаторына картинке керамические конденсаторы

Свойства керамического конденсатора

Различные свойства керамических конденсаторов следующие:

Диэлектрическая проницаемость (K) керамического конденсатора

Они обладают высокой диэлектрической проницаемостью (К). Это свойство позволяет им обеспечивать высокое значение емкости даже при его небольших размерах.

Влияние на емкость при изменении температуры

Емкость этих конденсаторов изменяется нелинейно с изменением температуры. По этой причине они лучше всего подходят для использования в качестве развязывающих конденсаторов или байпасных конденсаторов.

Неполяризация в керамическом конденсаторе

Они не поляризованы. Это означает, что в этом типе конденсаторов нет проблем с полярностью. Они могут быть подключены к цепи с любой стороны.

Бюджетный

Их стоимость изготовления очень низкая.

Различные размеры

Они доступны в небольших размерах. Поэтому пространство для этого в цепи не вызывает беспокойства.

Надежность

Они очень надежны и обладают высокой переносимостью. Шансы на повреждение также меньше.

Диапазон емкости керамического конденсатора

Они доступны в различных значениях емкости от нескольких пФ до 1/2 мкФ.

на картинке сравнение Номинальное напряжение керамического конденсаторана картинке сравнение Номинальное напряжение керамического конденсатора

Номинальное напряжение керамического конденсатора

Они доступны с переменным номинальным напряжением. Обычно они имеют низкое напряжение. Однако керамические конденсаторы MLCC имеют более высокое номинальное напряжение, чем электролитические конденсаторы.

Применение Керамического Конденсатора

Эти конденсаторы имеют много применений, таких как:

  • Резонансная схема в передающих станциях
  • Высоковольтные лазерные источники питания
  • Печатные платы высокой плотности
  • Минимизация радиочастотного шума
  • Силовые выключатели
  • Индукционные печи

Керамические конденсаторы большой емкости

Керамические конденсаторы являются естественным элементом практически любой электронной схемы. Они применяются там, где необходимы способность работать с сигналами меняющейся полярности, хорошие частотные характеристики, малые потери, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры и низкая стоимость.

Там же, где подобные требования пересекаются, керамические конденсаторы практически незаменимы. Но проблемы, связанные с технологией их производства, отводили этому типу конденсаторов, в основном, нишу устройств малой емкости.

Действительно, керамический конденсатор на 10 мкФ еще недавно воспринимался как удивительная экзотика, и стоило такое чудо как горсть алюминиевых электролитических тех же емкости и напряжения, либо как несколько аналогичных танталовых.

Однако, развитие технологий позволило сразу нескольким фирмам к настоящему времени сразу нескольким фирмам заявить о достижении их керамическими конденсаторами емкости в 100 мкФ и анонсировать начало производства еще больших значений еще до конца этого года. А сопровождающее этот процесс непрерывное падение цен на все изделия данной группы заставляет внимательнее присмотреться ко вчерашней экзотике, чтоб не отстать от технического прогресса и сохранить конкурентоспособность.

Несколько слов о технологиях. Говоря о керамических конденсаторах, мы будем рассматривать многослойные керамические конденсаторы. На рис.1 представлена структура такого конденсатора, а на рис.2 фотография сильно увеличенного среза изделия одного из мировых лидеров их производства - японской фирмы Murata

Их емкость определяется формулой:
,         (1)
где
ε0 - константа диэлектрической проницаемости вакуума,
ε - константа диэлектрической проницаемости используемой в качестве диэлектрика керамики,
S0 – активная площадь одного электрода,
n – число слоев диэлектрика,
d – толщина слоя диэлектрика.

Таким образом, увеличения емкости конденсатора можно добиться уменьшением толщины слоев диэлектрика, увеличением числа электродов, их активной площади, увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика.

Уменьшение толщины диэлектрика и связанная с этим возможность увеличения количества электродов – основной способ увеличения емкости керамических конденсаторов. Но снижение толщины диэлектрика приводит с снижению напряжения пробоя. Потому конденсаторы большой емкости трудно найти на высокое рабочее напряжение.

Увеличение числа слоев – процесс технологически связанный с уменьшением толщины единичного слоя. Рис.3 отображает технологические тенденции последних лет в этой области, представленные фирмой Murata.

Увеличение активной площади одного электрода – это увеличение габаритных размеров конденсатора - крайне неприятное явление, приводящее к резкому росту стоимости изделия.

Увеличение диэлектрической проницаемости при заметном увеличении емкости приводит к существенному ухудшению температурной стабильности и сильной зависимости емкости от приложенного напряжения.

Теперь рассмотрим возможности и особенности применения керамических конденсаторов большой емкости. Перед началом обсуждения стоит обратить внимание на уже имеющиеся предложения и ближайшие планы лидеров отрасли фирм Murata и Samsung Electro-Mechanics, представленные ниже.

Естественной областью применения подобного спектра керамических конденсаторов большой емкости может быть замена ими танталовых и алюминиевых конденсаторов для поверхностного монтажа в схемах подавления пульсаций, разделения постоянной и переменной составляющих электрического сигнала, интегрирующих цепочках.

Однако, при этом необходимо учитывать принципиальные различия между этими группами деталей, делающие, в большинстве случаев, бессмысленными замены типа: электролитический конденсатор номиналxнапряжения на аналогичные номиналxнапряжение керамического конденсатора.

Рассмотрим коротко основные причины этого:

Частотные свойства конденсаторов определяет зависимость их импеданса и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)от частоты. Типичные зависимости такого рода для керамических, танталовых и алюминиевых конденсаторов приведены на рис.4 и рис.5.

Существенная разница в импедансе на частотах выше 1кГц с алюминиевыми электролитическими и свыше 10 кГц с танталовыми конденсаторами позволяет в некоторых случаях использовать для сглаживания пульсаций напряжения номиналы меньшей емкости для получения аналогичного эффекта.

Разница в величине сглаживания паразитных синусоидальных пульсаций различных частот конденсаторами разного типа, но одинаковой емкости - 10 мкФ, дана в следующей таблице:

Частота пульсации Входная амплитуда пульсации Выходная амплитуда пульсации, мВ
Алюминиевые эл-кие конденсаторы Танталовые эл-кие конденсаторы Керамические конденсаторы
10 кГц 2 В 534 204
196
100 кГц 336 64 16
500 кГц 346 38 12
1 МГЦ 332 30 3

Таким образом, для обеспечения одинакового с танталовым конденсатором в 10 мкФ уровня подавления пульсаций частотой 1 МГц можно использовать керамический конденсатор емкостью 1,0-2,2 мкФ. Экономия места на плате и денег очевидна.

Низкое эквивалентное последовательное сопротивление и связанные с ним малые потери позволяют значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, нежели электролитические, несмотря на их значительно более скромные габаритные размеры, не вызывая при этом критического для детали разогрева. Сравнительные кривые разогрева конденсаторов токами пульсации различной частоты приведены на рис.6.

Еще одним и немалым плюсом керамических конденсаторов является их способность кратковременно держать высокие напряжения перегрузки, многократно превышающие номинальные.

Тот, кто выбирал сглаживающие конденсаторы для импульсных источников питания, знает как это важно! Ибо там в моменты запуска и выключения могут генерироваться импульсы до нескольких значений выходного напряжения, заставляя использовать электролитические конденсаторы с большим запасом по напряжению.

Сравнительную характеристику напряжения пробоя для различных типов конденсаторов по результатам тестов, проведенных фирмой Murata, приведены на рис.7

Теперь несколько слов о грустном.

При всех своих достоинствах, керамические конденсаторы большой емкости производятся с использованием диэлектриков типа X7R/X5R и Y5V.

Их отличительной особенностью является сильная зависимость диэлектрической проницаемости, а с ней, согласно (1), и емкости от температуры и приложенного напряжения.

Типичные зависимости такого рода для конденсаторов разных типов показаны на рисунках 8 и 9.

Из них видим, что при достаточно жестких требованиях к стабильности номинала, например во времязадающих цепях, или при развязке постоянной и переменной составляющих, на замену электролитическим конденсаторам можно рекомендовать только керамические с диэлектриками X5R/X7R, последний из которых может оказаться еще более интересным, если принять во внимание его допустимый диапазон рабочих температур: -55°С +125°С, позволяющий ему найти применение как в аппаратуре, рассчитанной на работу на улице в условиях севера, так и в автомобильной технике, с ее жесткими требованиями к сохранению работоспособности при высоких температурах.

Однако, для сглаживающего конденсатора стабильность номинала не является критическим параметром. Потому можно рассчитывать на высокую востребованность и емкостей на основе менее стабильной керамики Y5V, из которой можно получить детали меньшего габарита и стоимости.

Валерий Степуков


Испытательная лаборатория

услуги в области контроля качества ЭКБ отчественного и иностранного производства.

Задать вопрос

Контактная информация:
тел:
(812) 387-55- 06, 387-65-64, 387-86-94
тел/факс: (812) 327-96-60
e- mail: ,

<< Предыдущая  Следующая >>

Керамические конденсаторы (конденсаторы км) - состав, применение, цена за грамм

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 является хорошее сцепление между его обкладками и керамическим покрытием. Это явление обеспечивает низкую температурную нестабильность.

Емкость керамических радиодеталей может достигать значения в 2,2 мФ. Значения переменной емкости может колебаться в зависимости от температуры – 10-90 микрофарад. В данной статье будут рассмотрены все особенности этих устройств. В статье можно посмотреть полезное видео и скачать бонус – интересный материал на данную тему.

Керамический конденсатор

Керамический конденсатор.

Что такое керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы являются естественным элементом практически любой электронной схемы. Они применяются там, где необходима способность работать с сигналами меняющейся полярности, необходимы хорошие частотные характеристики, малые потери, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры и низкая стоимость.

Там же, где эти требования пересекаются, они практически незаменимы. Но проблемы, связанные с технологией их производства, отводили этому типу конденсаторов нишу устройств малой емкости. Действительно, керамический конденсатор на 10 мкФ еще недавно воспринимался как удивительная экзотика, и стоило такое чудо как горсть алюминиевых электролитических, таких же емкости и напряжения, либо как несколько аналогичных танталовых.

керамические конденсаторы

Однако, развитие технологий позволило к настоящему времени сразу нескольким фирмам заявить о достижении ими емкости керамических конденсаторов 100 мкФ и анонсировать начало производства приборов еще больших номиналов в конце этого года. А сопровождающее этот процесс непрерывное падение цен на все изделия данной группы заставляет внимательнее присмотреться ко вчерашней экзотике, чтобы не отстать от технического прогресса и сохранить конкурентоспособность.

Таким образом, увеличения емкости конденсатора можно добиться уменьшением толщины слоя в диэлектрика, увеличением числа электродов, их активной площади и увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика. Уменьшение толщины диэлектрика и связанная с этим возможность увеличения количества электродов ≈ основной способ увеличения емкости керамических конденсаторов. Но снижение толщины диэлектрика приводит с снижению напряжения пробоя, поэтому конденсаторы большой емкости на высокое рабочее напряжение встречаются редко. Увеличение числа слоя в диэлектрика, процесс технологически связанный с уменьшением толщины единичного слоя.

 

Увеличение активной площади одного электрода – это увеличение габаритных размеров конденсатора ≈ крайне неприятное явление, приводящее к резкому росту стоимости изделия. Увеличение диэлектрической проницаемости при заметном увеличении емкости приводит к существенному ухудшению температурной стабильности и сильной зависимости емкости от приложенного напряжения. Теперь рассмотрим возможности и особенности применения керамических конденсаторов большой емкости. Перед началом обсуждения стоит обратить внимание на уже имеющиеся предложения и ближайшие планы лидеров отрасли фирм Murata и Samsung Electro-Mechanics .

Материал в тему: все о переменном конденсаторе.

Естественной областью применения подобного спектра керамических конденсаторов большой емкости может быть замена ими танталовых и алюминиевых конденсаторов для поверхностного монтажа в схемах подавления пульсаций, разделения постоянной и переменной составляющих электрического сигнала, интегрирующих цепочках. Однако, при этом необходимо учитывать принципиальные различия между этими группами деталей, делающие, в большинстве случаев, бессмысленными замены вида электролитический конденсатор “номинал x напряжение” на керамический конденсатор аналогичного “номинала x напряжения”. Рассмотрим коротко основные причины этого.

Сколько стоят керамические конденсаторы?

Частотные свойства конденсаторов определяет зависимость их импеданса и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) от частоты.

керамические конденсаторы

Существенная разница в импедансе керамических конденсаторов на частотах выше 1 кГц с алюминиевыми электролитическими и свыше 10 Гц с танталовыми конденсаторами позволяет в некоторых случаях использовать для сглаживания пульсаций напряжения номиналы меньшей ╦мкости для получения аналогичного эффекта. Данные, характеризующие разницу в величине сглаживания паразитных синусоидальных пульсаций различных частот конденсаторами разного типа, но одинаковой емкости 10 мкФ.

Таким образом, для обеспечения одинакового с танталовым конденсатором в 10 мкФ уровня подавления пульсаций частотой 1 МГц можно использовать керамический конденсатор емкостью 1,0√2,2 мкФ. Экономия места на плате и денег очевидна. Низкое эквивалентное последовательное сопротивление и связанные с ним малые потери позволяют значительно сильнее нагружать керамические конденсаторы, нежели электролитические, не вызывая при этом критического для детали разогрева, несмотря на их значительно более скромные габаритные размеры.

Механизм и строение

Состав керамического BaTiO3 является совокупностью, составленной из микрокристаллов от 1 до 20 миллиметрового в диаметре. Этот микрокристалл называют частицей, и состоит из кристаллической структуры, которая показана на рис. 1 и 2. Частица разделена на много доменов при температуре ниже Точки Кюри. Кристаллические оси выровнены в одном направлении в пределах домена, таким образом, как и спонтанная поляризация. При нагревании до Точки Кюри и выше кристаллическая структура BaTiO3 изменяется от четырехугольной до кубической. Тогда, спонтанные поляризационные и доменные стены исчезают (пропадают).

Строение керамического конденсаторы

Строение керамического конденсатора.

Когда BaTiO3 находится в охлажденном состоянии (ниже Точки Кюри), ее кристаллическая структура поворачивается от кубической до четырехугольной, отрезки примерно до 1 % вдоль оси C и вдоль других осей – сокращаются. Тогда появляются спонтанные поляризационные и доменные стены. В то же время от воздействия «из вне» частицы искажаются. В этой стадии генерируются много мелких доменных стен, и направление спонтанной поляризации в каждом домене легко полностью изменить, даже малыми (низкими) электрическими полями. Так как диэлектрическая постоянная – пропорциональна сумме инверсии спонтанной поляризации к единице объема, наблюдается большая емкость.

Сколько стоят керамические конденсаторы?

Когда конденсаторы хранятся (применяются) без нагрузки при температурах ниже Точки Кюри размер беспорядочно ориентированных доменов становится большим, и они (домены) постепенно сдвигаются к устойчивому энергетическому состоянию (Рис. 3, 90   доменов). Это также облегчает сбор остаточного напряжения при кристаллическом искажении.

Кроме того, перемещение пространственных зарядов (ионы с низкой подвижностью, свободные точки кристаллической решетки и т.д.) в пределах доменной стены приводит к поляризации пространственного заряда. Эта поляризация пространственного заряда неблагоприятно воздействует на спонтанную поляризацию, преграждая ее инверсию.

Другими словами, временный переход от генерации спонтанной поляризации (спонтанная поляризация постепенно перестраивается к более устойчивому состоянию) к инверсии  затруднена появлением поляризации пространственного заряда. В этом состоянии более высокое электрическое поле необходимо, чтобы полностью изменить спонтанную поляризацию в доменах, которые в свою очередь могут быть полностью изменены низким уменьшением электрического поля и снижениями емкости. Это, как полагают и есть механизм старения.

керамические конденсаторы

Однако, микротекстура кристаллической решетки возвращается в исходное состояние при нагревании до температуры выше Точки Кюри, в которой старение решетки начинается снова и снова. Вообще емкость многослойного керамического конденсатора с высокой диэлектрической постоянной уменьшается приблизительно линейно в логарифмическом масштабе времени – в течение 24 часов после термической обработки выше 125 C. Пожалуйста, обратитесь к прикрепленным типовым данным старения нашей продукции и номинальной емкости конденсаторов. Емкость, которая уменьшилась в результате естественного старения, имеет свойство восстанавливаться при нагревании конденсаторов до Точки Кюри и выше.

Ожидаемая емкость многослойного керамического конденсатора будет в его номинале, когда эти условия установлены на оборудовании. Мы выбираем свою амплитуду емкости, основанную на предшествующем предположении. Кстати, температура, компенсирующая значения типовых конденсаторов, не проявляют явление старения.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы стандартных параметров.

Керамические и стеклокерамические конденсаторы с твердым неорганическим диэлектрическим слоем выпускаются в высоковольтном и низковольтном исполнении. Отличаются компактными размерами и надежностью. Широко востребованы в вычислительной, бытовой, медицинской, военной техники, транспорте. По номинальному напряжению их разделяют на высоко- и низковольтные.

По типу конструкции выпускают следующие керамические конденсаторы:

  • КТК – трубчатые;
  • КДК – дисковые;
  • SMD – поверхностные и другие.

Для изготовления керамических конденсаторов используют не обожженную глину, а материалы, сходные с ней по структуре, – ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит. Обкладка – серебряный слой. Керамические и стеклокерамические устройства используются в схемах, в которых важных частотные характеристики, невысокие потери при утечке, компактные габариты, невысокая стоимость.

Стоит почитать: все об электолитических конденсаторах.

Конденсаторы постоянной емкости

Конденсаторы постоянной емкости применяют в различных схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсации напряжений выпрямителя. В сочетании с другими элементами схем конденсаторы образуют резонансные контуры, широко используемые в радиоаппаратуре. Конденсаторы постоянной емкости классифицируют по величине номинальной емкости, классу точности, номинальному рабочему напряжению, назначению, материалу диэлектрика и по конструктивным признакам.

Номинальные величины емкостей конденсаторов установлены ГОСТ 2519 — 60. При изготовлении конденсаторов действительное значение емкости отличается от номинального, обозначенного в маркировке. Допустимое отклонение емкости от номинального называется допуском. По этому принципу все конденсаторы разделяют на пять классов: 0, 1, II, III, IV, допуски их соответственно составляют ±2%; ±5%; ±10%; ±20% и от — 20 до + 50%.

Керамический высоковольтный конденсатор

Керамический высоковольтный конденсатор.

В зависимости от назначения различают контурные, разделительные, блокировочные и фильтровые конденсаторы. По материалу диэлектрика конденсаторы делят на слюдяные, керамические, бумажные, металлобумажные, бумаго-масляные, пленочные, стеклоэмалевые, стеклокерамические, электролитические, воздушные, вакуумные, газонаполненные. По конструктивному признаку конденсаторы подразделяют на трубчатые, дисковые, бочоночные, горшковые, опрессованные и герметизированные, плоские и цилиндрические и т. д.

Керамический конденсатор

Независимо от вида конденсатор характеризуется рабочим напряжением. Рабочим напряжением называется напряжение, под которым обкладки конденсатора могут длительно находиться без пробоя разделяющего их диэлектрика. Рабочее напряжение выражают в вольтах. Большое значение для нормальной работы конденсатора имеет сопротивление его изоляции. При малом сопротивлении изоляции возникают утечки, нарушающие нормальную работу схемы. Потери в конденсаторе характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь, выражающим отношение мощности активных потерь к реактивной мощности конденсатора.

В маломощных конденсаторах потери энергии в основном вызываются проводимостью диэлектрика и диэлектрическим гистерезисом, т. е. потерями на поворот полярных молекул в направлении поля при приложении напряжения к обкладкам. Потери в обкладках и выводах малы, поэтому ими обычно пренебрегают. Одной из важнейших характеристик конденсатора является стабильность — неизменность величины емкости конденсатора во время работы. Изменение емкости может быть как временным, так и необратимым. Основным фактором, влияющим на стабильность емкости конденсатора, является воздействие температуры окружающей среды и нагрев конденсатора за счет рассеиваемой на нем мощности. При повышении температуры увеличиваются геометрические размеры материала, что и влечет за собой временное (до возвращения температуры к первоначальному значению) изменение емкости.

Заключение

Более подробно о том, что такое керамический конденсатор можно узнать из статьи что такое высоковольтные керамические конденсаторы. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.pereosnastka.ru

www.www.irvus.ru

www.www.chipinfo.rul

Предыдущая

КонденсаторыЧто такое полярность конденсатора и как ее определить?

Следующая

КонденсаторыФормула расчёта сопротивления конденсатора

Суперконденсатор или гибридный аккумулятор в авто. Керамические конденсаторы большой емкости

› Суперконденсатор или Гибридный Аккумулятор в авто

Пред история:
Отслуживший мне 4 года аккумулятор Varta C30 54Ah внезапно сдох, не завел авто при не больших морозах, предыдущей зимой я им конкретно занимался гонял и заряжал малым током снимал сульфаты с пластин, сверлил отверстия и мерил электролит, а перед этой зимой не нашлось времени с ним возится.

Сдал его под скидку и взял точно такой же выпуска июль 2015, но в качестве этого АКБ я засомневался сразу, после ночной стоянки при не большом минусе по началу 12.3 а после трех месяцев опустилось до 11.8 вольт.

Вообще я понял что для холодного климата Ca\Ca (кальциевые) АКБ это зло, с ними хорошо когда жарко и машина не глушится, но если вы ездите дом-работа-дом иногда в магазин то лучше не связываться с такими аккумуляторами.

Заинтересовался темой Суперконденсаторов, в Китае на них электобусы ездят.

Оказывается Камаз тоже делат Электробусы


Электробус Камаз

Заказал через Ebay вот такие конденсаторы 500F 2.7V 6шт.:


Китайские фейки на Samhwa Green Cap Ю. Корея

Но первый блин комом, после первых тестов присланных конденсатов я понимаю что деньги потратил зря, они оказались фейками с не понятными параметрами, не больше 50 Фарад или меньше с напряжением 2.0 Вольта, при зарядке до 2.5 Вольта переводят заряд в тепло, огромные токи утечки, батарея из 6 конденсаторов разряжается за 2 часа с 12.6В до 8В, токи этих Фейков минимальны 2-3А при кз. Китайцы выдают не качественные ионисторы за суперконденсаторы … качество только выбросить…
Долгая переписка с продавцом, деньги мне все же вернули.

Такой вариант возможен при идеальных условиях и оригинальных суперконденсаторах Samhwa Green Cap Ю. Корея

Попытка номер два…
Купил суперконденсаторы БУ Maxwell 1200F 2.7V 6шт. - сборка: 1200 фарад / 6шт. = 200 фарад 16.2 вольта.


Maxwell 1200F 2.7V

Тех данные: Срок службы 10 лет, количество циклов 1000000, максимальный ток 930 Ампер, ток при Коротком замыкании 4700 Ампер, Накопленная энергия 1.22 Вт/час, ESR 0.58 mΩ, рабочие температуры -40 - +65С

Зарядил до напряжения 14.7В через сутки напряжение 12.9, замерил токи утечки на напряжении 12.6В от 3 до 8mA, когда конденсаторы постоят заряженные и их несколько раз подзаряжаешь, саморазряд уменьшается до каких величин первые трое суток разряд с 16 вольт падает до 15 далее всё медленнее и через пол года заряд остается около 9 вольт.


тест ~200F 16.2V

Протестировал конденсаторы на Хомяке:

Первые полевые испытания, подключил только конденсаторы, проморозил машину ночью, запуск при -17 и 12.3 вольтах.

Прикинул емкость моей сборки, 140 Вт лампочек прогорели 63 сек при напряжении с 14.6 до 11в ~ емкость примерно 191 Фарад. токи утечки у Хомяка с сигнализацией 40мА, значит эта сборка может продержать заряд около 3-4 часов без использования Аккумулятора.

По расчетам, Конденсатор ёмкость 1Ф просаживается током в 1А на 1В за 1 секунду.
Значит при токе утечки 40мА (что совсем немного для авто с сигналкой) получится
(14.5В -11.5В)* 200Ф / 0,04А = 15000 секунд = 4 часа. Т.е. примерно каждые 4 часа авто будет просаживать конденсаторы с 14.5В до 11.5-ти.

Теперь я столкнулся с проблемой найти подходящий корпус для сборки суперконденсаторов.
Решил искать убитый мото АКБ, так как по размерам подходил корпус от 20Ah аккумуляторов.
Нашёлся человек с местного Droma который услышал мой клич и отдал мне два убитых мото АКБ.
Один АКБ я распилил и сделал из него корпус, второй удалось восстановить но не полностью, внутри у него отваливается одна банка, в общем это ему не особо мешает подпитывать суперконденсаторы.

Вот что у меня получилось:
И все же машина может жить без стартерного АКБ!
Поставил на Хомяка только конденсаторы, заряда с 14.5в до 11.5в хватает на три с половиной часа, далее сигнализация заводит авто по низкому напряжению 11.5в в борт сети, подзаряжает конденсаторы и подогревает двигатель.
Зимой не плохой вариант отказаться вообще от Стартерного Аккумулятора но если машина стоит на улице.


Сборка суперконденсаторов на Хомяке.

Наконец совершенство инженерной мысли гибридная связка Мото Delta 14Ah AGM VRLA аккумулятор 2008 года, по ампер часам показал себя как новый и это после простоя в один год, так же у него оторвана внутри одна банка (иногда отваливается контакт) + Суперконденсаторы Maxwell, крутят стартер бодрее чем новая Varta 54Ah.


Гибридный АКБ

При напряжении 12 вольт бодрый запуск двигателя, за несколько секунд напряжение подымается до 14.5-14.8 вольт, после глушения двигателя малый АКБ продалжает заряжаться некоторое время, пока напряжение АКБ и конденсаторов не уровняется… при 13-14 вольтах запуск очень бодрый…

Аргументы за использование суперконденсаторов в авто: возможность запустить двигатель в морозы даже с дохлым АКБ, поддержание заряда от маленького АКБ или солнечной батареи, зимой можно вообще отказаться от стартерного АКБ которые сейчас дохнут в лучшем случае на третью зиму, если конденсаторы подключить параллельно со стартерной АКБ срок службы этой АКБ возрастает в разы, весь токовый удар конденсаторы берут на себя.

Отъездив на гибридной сборке половину зимы, впечатления только положительные, машина с таким запасом по току ведет себя более стабильно, субъективно тяга двигателя увеличивается и кажется что машина рвет с места, расход не измерял но явно он должен уменьшится не намного, один раз пришлось подзарядить маленький АКБ, так как поездки были в основном не продолжительные. Есть небольшой минус, несколько секунд после запуска двигателя идет высокая нагрузка на двигатель, выпрямительные диоды, генератор и ремень генератора. На лето поставил назад большой АКБ…

У многих может возникнуть вопрос: А что будет с генератором и с электрооборудованием авто при таком вмешательстве? Давайте подумаем что происходит при подключенном аккумуляторе почти тоже самое вся разница в том что сборка конденсаторов 500F имеет сопротивление 3.6 mΩ а аккумулятор допустим свежий 3 - 5mΩ а ведь некоторые подключают два аккумулятора да ещё и 90Ah, токи зарядки этих АКБ в первые секунды будут то же максимальными, в современном авто система зарядки представляет из себя не просто генератор, а регулируемый источник тока, ну а насчет электрооборудования то оно будет работать наиболее стабильно и эффективно добавляя немного мощности двигателю.

Вторая зима, аккумулятор подключил тонкими проводами, акб нужна только чтобы поддерживать заряд 3-8mA на конденсаторах и питать сигналку с мозгами 38mA, если надо подзарядить малого, ни каких проблем, снимается за 30 сек, дома заряжается, машина остается с конденсаторами и полностью питается от них.

И так утром на улице -27С, температура двигателя -26С, масло 0W20, гелевый АКБ подмерз напряжение в борт сети 11.7в, при таком напряжении и температуре двиг

О применении керамических конденсаторов...

2. Теоретическая часть.
Перевод цитат выделен курсивом. Если и рисунок, и текст взяты из одного первоисточника – дополнительная ссылка для рисунка не указывается. Если текст от автора или цитата проиллюстрирована рисунком из другого источника – в подписи к рисунку приведена ссылка.
Для лучшего понимания дальнейшего текста следует отметить, что в цитируемой документации принята следующая терминология:
Bulk Decoupling – ёмкостный фильтр на выходе понижающего импульсного преобразователя (конвертера), составленный из электролитических конденсаторов с нормируемыми эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL), допустимой рассеиваемой мощностью и максимальной рабочей температурой. В дальнейшем будем называть его просто электролитическими конденсаторами (ЭК).
High frequency decoupling (в последних по времени документах – mid frequency decoupling) – высокочастотный (среднечастотный) ёмкостный фильтр непосредственно возле процессорного сокета, составленный из высококачественных низкоиндуктивных SMD (бескорпусных, для поверхностного монтажа) многослойных керамических конденсаторов с диэлектриком X5R (для современных процессоров - X7R). В дальнейшем будем называть его керамическими конденсаторами (КК).
2.1. Основные свойства конденсаторов.
Попытаемся глубже разобраться в свойствах ЭК, КК и их паразитных параметров – ESR и ESL, для этого обратимся к документации именитых производителей конденсаторов.
2.1.1. Электролитические конденсаторы.
«Алюминиевые ЭК содержат внутренний элемент из свёрнутых вместе фольги анода, фольги катода и бумажного сепаратора, пропитанного электролитом (Рис.1.). Внешние выводы присоединены к фольге катода и фольге анода.

Рис.1. Конструкция алюминиевого ЭК.
Рис.2a. Увеличение 400х. Слева – анод высоковольтного конденсатора, справа – низковольтного. – фото из [4], стр.3.

Емкость ЭК, как и любого другого конденсатора, растёт с увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика, с увеличением площади обкладок и с уменьшением толщины диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость слоя оксида алюминия находится в пределах от 8 до 10, что не так уж много по сравнению с другими типами конденсаторов. Однако, толщина слоя диэлектрика из окиси алюминия является предельно тонкой (около 15 ангстрем на вольт) и площадь поверхности обкладок очень велика. Электрохимическая формовка электродов <…> в 20…100 раз увеличивает площадь обкладок по сравнению с геометрической площадью проекции (см. рис.2а). <…>

Рис. 2б.– из [5], стр. 18.
Электролит, или проводящая элек

Что делает многослойные керамические конденсаторы разными?

Добавлено 15 июля 2018 в 14:07

Сохранить или поделиться

Вы можете обнаружить, что многослойные керамические конденсаторы (MLCC, Multilayer Ceramic Capacitors) доступны в широком диапазоне корпусов, размеров и диэлектрических материалов. В зависимости от их характеристик эти конденсаторы разделены классификацией диэлектриков на классы I, II и III. Существует несколько типов диэлектриков, каждый из которых имеет различные характеристики. Данная статья представляет различия между классами MLCC конденсаторов в характеристиках смещения постоянным напряжением, старения и пьезоэлектрического шума, присущих многим керамическим конденсаторам.

Обозначения

Стандарт 198 Американского союза электроники (EIA, Electronic Industries Alliance) определяет температурный коэффициент емкости (ТКЕ, он же TCC, temperature coefficient of capacitance) керамических конденсаторов. При использовании этих определений вы увидите такие обозначения диэлектриков MLCC конденсаторов, как Y5V, X7R и C0G. Каждая буква здесь имеет значение. Вы можете использовать таблицы ниже для расшифровки этих обозначений.

ppm – милионная доля, 10-6.

Расшифровка маркировки многослойных керамических конденсаторов (MLCC) с диэлектриками класса 1
БукваЗначащее число температурного коэффициента, ppm/°CЦифраМножитель значащего числаБукваДопустимое отклонение температурного коэффициента, ±ppm/°C
C00–1G30
B0,31–10H60
L0,82–100J120
A0,93–1000K250
M1,04–10000L500
P1,55+1M1000
R2,26+10N2500
S3,37+100  
T4,78+1000  
U7,59+10000  
Расшифровка маркировки многослойных керамических конденсаторов (MLCC) с диэлектриками классов 2 и 3
БукваМинимальная температура (°C)ЦифраМаксимальная температура (°C)БукваМаксимальное изменение емкости в температурном диапазоне (%) 
Z+102+45A±1,0Класс 2
Y–304+65B±1,5
X–555+85C±2,2
  6+105D±3,3
  7+125E±4,7
  8+150F±7,5
  9+200P±10
    R±15
    S±22
    *Lот +15 до –40
    Tот +22 до –33Класс 3
    Uот +22 до –56
    Vот +22 до –82

Класс I

Иногда называемые как NP0, C0G считаются ультрастабильными. Используя таблицу для расшифровки «имени», мы можем увидеть, то ТКЕ для C0G составляет ±30 ppm/°C (±30 миллионных долей на градус Цельсия) в номинальном температурном диапазоне. Другими словами, емкость C0G будет меняться незначительно из-за изменений температуры.

Промышленные конденсаторы C0G от KEMET изготавливаются с использованием уникального состава цирконата кальция. Этот материал является параэлектрическим, что обеспечивает его стабильность при прикладывании постоянного напряжения.

Поскольку классификация не определяет используемый материал, другие производители могут использовать различные составы или разные наборы материалов.

Классы II и III

Диэлектрики классов II и III используют немного отличающуюся от класса I систему именования.

  1. Первая буква представляет собой самую низкую температуру.
  2. Вторая цифра представляет собой максимальную температуру.
  3. Третья буква указывает максимальное изменение емкости, которое будет происходить между минимальной и максимальной температурами в заданном диапазоне.

Например, давайте рассмотрим X7R в таблице классов II/III. X означает –55°C, 7 означает +125°C, а R означает изменение емкости ±15% в пределах указанного температурного диапазона.

Разница между классами II и III заключается в том, насколько емкость будет изменяться при определенной температуре. Как правило, в качестве диэлектрика классов II и III используется титанат бария. Данный материал является сегнетоэлектриком, который является источником нестабильности емкости.

Зависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температурыЗависимость относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика от температуры

По мере увеличения класса некоторые из отрицательных характеристик диэлектрика усиливаются.

Изменения при прикладывании напряжения

Термины «смещение постоянным напряжением» или «коэффициент напряжения» относятся к потерям емкости при прикладывании напряжения. Этот эффект наблюдается в сегнетоэлектрических материалах, таких как титанат бария, используемый в большинстве конденсаторов X5R и X7R. В зависимости от состава диэлектрика эти конденсаторы могут потерять более 70% номинальной емкости при прикладывании напряжения!

Одним из способов достижения меньших размеров SMD конденсаторов при сохранении того же уровня емкости является уменьшение толщины диэлектрика. Это различие в конструкции приводит к тому, что более высокое напряжение дает бо́льшую потерю емкости.

K-SIM от KEMET позволяет моделировать напряжение на керамическом конденсаторе при прикладывании постоянного напряжения. Эта утилита также может отображать ожидаемое изменение емкости при прикладывании напряжения. Она доступна на ksim.kemet.com.

Диэлектрики класса I не реагируют на смещение по постоянному напряжению, особенно те, которые изготовлены с использованием цирконата кальция.

Старение

Старение – еще одна характеристика, проявляемая сегнетоэлектриками, или диэлектриками классов II и III. При изготовлении керамического конденсатора диэлектрик подвергается воздействию температур более 1000°C. Для устройств из титаната бария температура Кюри может находиться в диапазоне от 130°C до 150°C, в зависимости от конкретного состава.

При воздействии температуры Кюри кристаллическая структура выравнивается в тетрагональную форму. После охлаждения кристаллическая структура керамики изменяется до кубической. По мере этих изменений структуры также изменяется диэлектрическая проницаемость материала.

Со временем емкость будет продолжать снижаться. Можно перезагрузить этот цикл старения путем «перезагрузки» материала, подвергнув его температуре Кюри.

Как правило, вы можете найти скорость старения для определенного типа компонента в каталоге. Ниже приведен пример коэффициентов старения.

Показатели старения многослойных керамических конденсаторов (MLCC)
EIA кодPME – электроды из драгоценных металлов
BME – электроды из недрагоценных металлов
Типовое старение
(% / порядок часов)
Типовое время оценки
(час)
C0GPME/BME0не доступно
X7RBME2,01 000
X5RBME5,048
Изменение емкости многослойных керамических конденсаторов (MLCC) при старенииИзменение емкости многослойных керамических конденсаторов (MLCC) при старении

Старения может изменяться в зависимости от серии компонентов, поэтому смотрите технические описания.

Микрофонный эффект

Наконец, кристаллическая структура титаната бария придает керамике свою пьезоэлектрическую, или микрофонную, характерную особенность. Когда к диэлектрическому материалу применяются внешние напряжения, молекулы титаната начинают колебаться назад и вперед. Электрические сигналы могут механически деформировать диэлектрик. Эта деформация, или движение, создает характерный «жужжащий» шум, который слышат некоторые пользователи при использовании керамических конденсаторов в своих проектах.

Пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектричество, также называемое пьезоэлектрическим эффектом, представляет собой способность материала генерировать напряжение и/или электрический сигнал (шум) при воздействии внешнего механического напряжения или вибрации.

По аналогии с термином «микрофонный», многослойные керамические конденсаторы (MLCC), построенные из сегнетоэлектрических материалов, являются по своей природе пьезоэлектрическими и могут преобразовывать внешнее напряжение, подобно тому, как микрофон преобразует звук, в электрический сигнал.

Пьезоэлектрический эффект многослойных керамических конденсаторов (MLCC)Пьезоэлектрический эффект многослойных керамических конденсаторов (MLCC)

Электрострикция

Электрострикция – это поведение всех диэлектриков, в которых материал испытывает механическую деформацию, или изменение формы, под воздействием электрического поля. Керамические диэлектрики классов II и III производятся с использованием сегнетоэлектрических материалов, которые проявляют большее влияние электрострикционного движения. Вы знаете эти керамические конденсаторы как типы X7R, X5R, Z5V и Y5V.

Когда происходит механическая деформация, результатом может быть звуковое излучение, такое как слышимый гул (т.е. «пение»).

Несколько конденсаторов, установленных на плате близко друг к другу, могут усиливать звук до такой степени, что он станет заметным.

Эффект электрострикции – «поющий» конденсаторЭффект электрострикции – «поющий» конденсатор

Заключение

Емкость на этикетке, возможно, не является той емкостью, которую вы в итоге получите. Характеристики, обсуждаемые в данной статье, могут изменить величину емкости, которая будет иметь место во время работы или срока службы вашей системы.

Конечно, этот пост не является полным описанием различий между керамическими диэлектриками. Существуют и другие тонкие различия, которые необходимо учитывать при использовании керамических конденсаторов. Но эта информация должна стать хорошей отправной точкой при выборе подходящего керамического конденсатора (MLCC).

Оригинал статьи:

Теги

MLCC (многослойный керамический конденсатор)TCC / ТКЕ (температурный коэффициент емкости)Керамический конденсаторКлассы керамических конденсаторовКодовое обозначениеКонденсаторКонденсатор C0G / NP0Конденсатор X7RКонденсатор Y5VПоющий конденсаторПьезоэлектрический эффектСрок службы компонентовШумЭлектрострикция

Сохранить или поделиться

Конденсатор вместо аккумулятора / Статьи и обзоры / Элек.ру

Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.

Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.

При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственнен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах. Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.

Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут. В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.


Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.

Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В.   Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.


Принципиальная схема источника бесперебойного питания
напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы
на одной микосхеме производства LinearTechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

E = CU2/2,
где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

W = CU2/7200000

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.


Грунтовый светодиодный светильник с питанием
от солнечных батарей, накопление энергии
в котором осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

Алексей Васильев

Подход к выбору конденсаторов для базовых станций | Керамический конденсатор

По мере того, как высокочастотные высокомощные транзисторы на основе GaN становятся все более популярными в конструкциях PA базовых станций, производительность PA значительно улучшилась благодаря более высокой мощности, чем у обычных Si LDMOS-транзисторов, и способности выдерживать высокие температуры и высокие температуры. скорость (высокая частота) работы. Это означает, что, хотя характеристики транзисторов улучшились, существует потребность в большей долговечности периферийных частей в жестких условиях эксплуатации.

Насколько малым может быть занимаемое пространство керамического конденсатора?

Колебания рабочей температуры могут сильно повлиять на выбор разделительного конденсатора Vdrain, который требует большой емкости для стабильной работы PA.

Хотя преимуществом электролитического конденсатора является большая емкость, которую можно получить на единицу, существует риск надежности в условиях длительного непрерывного использования при высоких температурах, как в случае базовой станции PA.Сегодня широко распространенная конструкция обеспечивает достижение необходимой емкости за счет параллельного подключения от 10 до 20 многослойных керамических конденсаторов размером 3225 микросхемы (гарантия 125 ℃, от 50 до 100 В постоянного тока, от 4,7 до 10 мкФ) для развязки Vdrain.

Однако в последнее время мы видим конструкции, в которых используются транзисторы GaN для обеспечения работы с большим напряжением и которые работают при напряжении стока 48 В, увеличенном с 28 В. Поскольку керамические конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью имеют характеристики, которые снижают эффективное значение емкости. по мере увеличения приложенного напряжения постоянного тока (характеристики смещения постоянного тока) количество конденсаторов, подключенных параллельно, необходимо увеличивать для обеспечения емкости.Между тем, поскольку количество встроенных компонентов увеличивается из-за требований к нескольким выходам (увеличенному Tx), площадь развязывающего конденсатора должна быть уменьшена.


Murata предлагает линейку конденсаторов с металлическими выводами, которые могут достигать высокой емкости, занимая при этом небольшую площадь, в результате создания многослойных керамических конденсаторов с двумя слоями. Многослойные керамические конденсаторы с большими микросхемами (5750), как правило, избегают из-за трещин, вызванных механическим напряжением, или трещин во время пайки, вызванных температурным циклом, но металлические клеммы могут поглощать это напряжение и успешно минимизировать эти риски.Большая емкость и компактная конструкция конденсаторов для развязки Vdrain транзистора могут обеспечить большую свободу при проектировании.




.

Что такое неполяризованный конденсатор

I Введение

Неполяризованный конденсатор - это один из многих конденсаторов. По полярности конденсатора конденсатор можно разделить на неполяризованный конденсатор и поляризованный конденсатор. И эта статья подробно расскажет: что такое неполяризованный конденсатор? Для чего его используют? Как выбрать неполяризованные конденсаторы? В чем разница между электролитическими конденсаторами и неполяризованными конденсаторами?

Поляризованный конденсатор против неполяризованного конденсатора

Как проверить неполяризованный конденсатор?

C atalog


Conception

Неполяризованные конденсаторы - это конденсаторы без положительной или отрицательной полярности.Два электрода неполяризованных конденсаторов могут быть произвольно вставлены в схему и не будут протекать, в основном используются в схемах связи, развязки, обратной связи, компенсации и колебаний. На рисунке ниже показана справочная схема неполяризованного конденсатора.

Non-polarized capacitor

Рисунок1. Конденсатор неполяризованный

Идеальный конденсатор не имеет полярности. Однако на практике для получения большой емкости используются некоторые специальные материалы и конструкции, что приводит к тому, что сами конденсаторы несколько поляризованы. Общие поляризованные конденсаторы включают алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы обычно имеют относительно большую емкость. Сделать неполяризованный конденсатор большой емкости не так-то просто, потому что объем станет очень большим. Вот почему в реальной цепи так много поляризованных конденсаторов. Поскольку его размер небольшой, а напряжение в этой цепи имеет только одно направление, поляризованные конденсаторы могут пригодиться.

Мы используем поляризованные конденсаторы, чтобы избежать его недостатков и воспользоваться его преимуществами.Мы можем понять это так: Поляризованный конденсатор на самом деле является конденсатором, который может использоваться только в одном направлении напряжения. Для неполяризованных конденсаторов можно использовать оба направления напряжения. Следовательно, только с точки зрения направления напряжения неполяризованные конденсаторы лучше, чем поляризованные. Вполне возможно заменить поляризованные конденсаторы на неполяризованные конденсаторы, если емкость, рабочее напряжение, объем и т. Д. Могут соответствовать требованиям.


Функция

Неполяризованные конденсаторы, применяемые в цепях чистого переменного тока, и из-за своей небольшой емкости также могут применяться для фильтрации высоких частот.Вот пример, иллюстрирующий применение конденсатора:

В данном случае в основном используется RC-искрогаситель. Когда антенна принимает радио- и телепрограмму, если люминесцентная лампа включена, а люминесцентная лампа мигает, будет слышен нерегулярный звук радио или динамика телевизора. Многие сильные яркие линии и яркие пятна на экране телевизора - это высокочастотные помехи, вызванные электрическими искрами.

Когда цепи с индуктивностью отключены, между контактами образуется искра.Как показано в схеме слева на рисунке 2, переключатель S внезапно выключается, и ток быстро исчезает, то есть изменение тока велико, поэтому на обоих концах катушки создается большая самоиндукция. . Эта электродвижущая сила может препятствовать изменению тока, и ее направление согласуется с направлением приложенного напряжения. Когда они накладываются друг на друга, напряжение U1 на переключателе будет очень высоким, а когда напряжение будет выше определенного значения, это «резкое» напряжение разрушит воздух и образует электрическую искру.

Искра может вызвать абляцию контактов и окисление, что приведет к неисправности. Поэтому важно исключить искру между контактами. При отключении цепи, пока ток управляющей катушки не упал, напряжение на двух концах катушки не будет слишком большим, поэтому искры не будет, как показано в cicuit справа внизу, RC-цепочка искрогасителя подключена к обоим концам индуктора. Когда переключатель внезапно выключается, i1 заряжает конденсатор.Часть энергии магнитного поля в катушке индуктивности рассеивается на R и r, а часть преобразуется в энергию электрического поля в конденсаторе C, что вызывает повторный разряд конденсатора C, тем самым устраняя искру.

Circuit with inductance and spark absorption circuit

Рисунок 2. Цепь с индуктивностью и цепью поглощения искры


Как выбрать неполяризованные конденсаторы?

Неполяризованные конденсаторы очень удобны в выборе и использовании.Вы можете напрямую выбрать конденсаторы той же модели и тех же технических характеристик. Если ни одно из вышеперечисленных условий не выполняется, вы можете обратиться к следующим методам:

1. Выберите конденсатор разумной точности. В большинстве случаев требования к емкости не очень высоки, и допустимо иметь емкость, примерно равную эталонной емкости. В колебательных схемах, схемах фильтрации, схемах задержки и схемах тонального сигнала абсолютное значение ошибки должно быть в пределах 0.3% -0,5%.

2. Выберите конденсатор в соответствии с требованиями схемы. Бумажный конденсатор обычно используется в цепи байпаса переменного тока низкой частоты. Слюдяной конденсатор или керамический конденсатор обычно используются в цепях с высокой частотой или высоким напряжением.

3. Можно выбрать конденсаторы с номинальным напряжением, превышающим или равным фактическим потребностям.

4. Высокочастотные конденсаторы нельзя заменить низкочастотными.

5. Учитывайте рабочую температуру, рабочий диапазон, температурный коэффициент конденсатора в зависимости от случая применения.

6. Последовательный или параллельный метод может использоваться, когда номинальная емкость не может быть достигнута, но добавляемое к конденсатору напряжение должно быть меньше выдерживаемого напряжения конденсатора.


Разница между неполяризованными конденсаторами и поляризованными конденсаторами

И полярные, и неполяризованные конденсаторы имеют одинаковые принципы, то есть накопление и высвобождение зарядов; напряжение на пластине (здесь электродвижущая сила накопления заряда называется напряжением) не может внезапно измениться

Различные носители, разная производительность, разная емкость и разная структура приводят к разным условиям использования и использованию.И наоборот, с развитием науки и технологий и открытием новых материалов появятся более совершенные и разнообразные конденсаторы.

Different Capacitor Types

Рисунок 3. Различные типы конденсаторов

1. Другой диэлектрик

Что такое диэлектрик? Другими словами, это вещество между двумя пластинами конденсатора. В большинстве конденсаторов полярности в качестве диэлектрика используются электролиты, поэтому конденсатор полярности имеет большую емкость по сравнению с другими конденсаторами того же объема.Кроме того, конденсаторы полярности, изготовленные из различных материалов и процессов электролита, будут иметь разную емкость. Между тем, устойчивость к напряжению в основном связана с диэлектрическим материалом. Также существует множество неполяризованных материалов, в том числе наиболее часто используемые металлооксидные пленки и полиэфир, использование полярности и неполяризованных конденсаторов определяется тем, является ли природа диэлектрика обратимой.

Non-polarized Capacitor and Polarized Capacitor

Рисунок 4. Неполяризованный конденсатор и поляризованный конденсатор

2.Различная производительность

Производительность и максимизация спроса - это требование использования. Если в источнике питания телевизора используется металлооксидный пленочный конденсатор в качестве фильтра, и если емкость и выдерживаемое напряжение требуются для соответствия фильтру, я боюсь, что внутри корпуса можно установить только источник питания. Следовательно, в фильтре может использоваться только конденсатор полярности, а емкость полярности необратима. Как правило, электролитический конденсатор имеет более 1 MF, который участвует в связи, развязке, фильтрации источника питания и так далее.Неполярный конденсатор обычно меньше 1 MF, который участвует в резонансе, связи, выборе частоты, ограничении тока и так далее. Конечно, есть также неполярные конденсаторы большой емкости и высокого напряжения, которые в основном используются для компенсации реактивной мощности, фазового сдвига двигателя, фазового сдвига мощности преобразования частоты и других целей. Есть много видов неполяризованных конденсаторов.

Capacitors

Рисунок 5. Конденсаторы

3. Различная емкость

Как упоминалось ранее, конденсаторы одного объема имеют разную емкость при разном диэлектрике.

4. Разная конструкция

В принципе, можно использовать конденсатор любой формы в окружающей среде без учета точечного разряда. Чаще всего используются электролитические конденсаторы круглой формы, а квадратные - редко. Конденсаторы имеют различную форму: трубчатые, деформированные прямоугольные, листовые, квадратные, круглые, комбинированные квадратные или круглые и т. Д., В зависимости от того, где они используются. Конечно, есть и невидимые конденсаторы, называемые распределенными конденсаторами, которые нельзя игнорировать в устройствах высокой и промежуточной частоты.

5. Использование окружающей среды и использования

Из-за внутреннего материала и структуры емкость конденсатора полярности (например, электролиз алюминия) может быть очень большой, но его высокочастотные характеристики не очень хороши, поэтому он подходит для питания фильтр и другие случаи. Также есть конденсаторы полярности с хорошими высокочастотными характеристиками - танталовые электролизеры, цена которых относительно высока;

Включая керамические конденсаторы, монолитные конденсаторы, полиэтиленовые (CBB) конденсаторы и т. Д., Эти неполяризованные конденсаторы имеют небольшой размер, низкую цену и хорошие высокочастотные характеристики, но они не подходят для большой емкости.Керамические конденсаторы обычно используются в высокочастотной фильтрации, колебательном контуре.

Different Capacitors

Рисунок 6. Конденсаторы разные

Магнитные диэлектрические конденсаторы используют керамический материал в качестве мезона и слой серебра на поверхности в качестве электрода. Обладая стабильными характеристиками и малой утечкой, магнитные диэлектрические конденсаторы подходят для применения в высокочастотных и высоковольтных цепях.

Вообще говоря, в зависимости от изоляционного материала между двумя полюсами конденсатора.Материал с большой диэлектрической проницаемостью (например, сегнетоэлектрическая керамика, электролит) подходит для конденсаторов большой емкости и небольшого объема, потери которых также велики. Материал с небольшой диэлектрической проницаемостью (например, керамика) имеет низкие потери и подходит для высокочастотных применений.


Вам может понравиться:

Как выбрать конденсатор

Что такое коррекция коэффициента мощности (компенсация)

Что такое технология распознавания лиц?

.Типы конденсаторов

На рынке есть несколько типов конденсаторов , которые были произведены. Хотя все конденсаторы работают по существу одинаково, ключевые различия в конструкции разных типов конденсаторов имеют огромное значение в их свойствах.

Каждый тип конденсатора имеет свой собственный набор характеристик и применений, от небольших тонких подстроечных конденсаторов до больших мощных конденсаторов типа металлических банок, используемых в высоковольтных схемах коррекции мощности и сглаживающих схемах.

Capacitor dimensions Размеры конденсатора

Диэлектрический материал между двумя пластинами является основным элементом конденсатора, который обуславливает различные свойства различных типов конденсаторов. Тип внутреннего диэлектрика, структура пластин и упаковка устройства сильно влияют на характеристики конденсатора и его применение.

У некоторых конденсаторов металлические пластины свернуты в цилиндр, образуя небольшой корпус, который делает их похожими на трубки.Некоторые конденсаторы залиты эпоксидной смолой после изготовления из керамических материалов.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы - это высоковольтные конденсаторы, которые создают высокое значение емкости в небольшом компоненте за счет большого отклонения от указанного значения и необходимости подключения конденсатора так, чтобы одна клемма всегда была положительной. Когда требуются очень большие значения емкости, обычно используются электролитические конденсаторы.

Electrolytic Capacitors Электролитические конденсаторы

Благодаря своей большой емкости и небольшому размеру они также используются в цепях питания постоянного тока, чтобы помочь уменьшить пульсации напряжения или для приложений связи и развязки.Электролитические конденсаторы большой емкости, также известные как суперконденсаторы , или ультраконденсаторы, используются аналогично аккумуляторным батареям.

Керамические конденсаторы

Керамические или дисковые конденсаторы изготавливаются путем покрытия 2 сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром, а затем складываются вместе, образуя конденсатор. Обычно они маленькие, дешевые и полезны для высокочастотных приложений, хотя их емкость сильно зависит от напряжения. Несмотря на небольшой физический размер, они обладают высокой диэлектрической проницаемостью.

Ceramic Capacitors Керамические конденсаторы

Это неполяризованные устройства, которые демонстрируют большие нелинейные изменения емкости в зависимости от температуры.

Керамические конденсаторы имеют несколько слоев, чтобы обеспечить достаточный уровень емкости с одним корпусом конденсатора. Хотя доступны и другие стили, 3 основных типа керамических конденсаторов включают керамические конденсаторы с выводами, многослойные керамические конденсаторы для микросхем поверхностного монтажа и специальные керамические безвыводные дисковые конденсаторы для микроволновых печей.

Пленочные конденсаторы

Film Capacitors Пленочные конденсаторы

Наиболее распространенными из всех типов конденсаторов являются пленочные конденсаторы, которые состоят из относительно большого семейства конденсаторов с разницей в их диэлектрических свойствах.

Они могут быть разных форм и стилей корпусов, включая обертку и заливку (овальные и круглые), эпоксидные (прямоугольные и круглые) и металлические герметичные (прямоугольные и круглые).

Танталовые конденсаторы

Tantalum Capacitors Танталовые конденсаторы

Подобно электролитическим конденсаторам, танталовые конденсаторы также поляризованы, но в конструкции конденсатора используется тантал, чтобы обеспечить чрезвычайно высокие уровни емкости для любого заданного объема.Они имеют форму конденсатора, обеспечивающую очень высокую плотность емкости.

Доступны как с мокрым (фольга), так и с сухим (твердый) электролитическим способом.

Первоначально опубликовано на EEWeb

.

Grm Керамический конденсатор большой емкости 0,1 мкФ 10% 6,3 В X6s 0201 Многослойный поверхностный монтаж Smd Mlcc Grm033c80j104ke15d В наличии

Q: ВЫ ТОРГОВАЯ КОМПАНИЯ ИЛИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ?

A: Мы являемся дистрибьютором электронных компонентов известных мировых брендов.

Q: КОГДА ВЫ ОТПРАВИТЕ ТОВАР?

A: Мы отправим детали в течение 1 рабочего дня, если нет времени на выполнение заказа.

Q: ВАШИ ПРОДУКТЫ ОРИГИНАЛЬНЫ?

A: Все, что мы предлагаем, абсолютно новые и оригинальные.

Q: КАКОВЫ ВАШИ ПУНКТЫ ПЛАТЕЖЕЙ?

A: T / T, Western Union, Alipay, Paypal, Escrow и т. Д.

Q: КАКОВЫ ВАШИ ПРЕДМЕТЫ ДОСТАВКИ?

A: UPS DHL FEDEX EMS SF и т. Д.

Q: КАКОВЫ ВАШИ ГАРАНТИИ?

A: Гарантия составляет 1 год, и при любых проблемах с качеством мы обязательно возместим или заменим.

Q: КАКОВ ВАШЕ MOQ?

A: Обычно наши MOQ - SPQ.

В: ВЫ ИСПЫТАЕТЕ ВСЕ СВОИ ТОВАРЫ ПЕРЕД ПОСТАВКОЙ?

A: Вся наша продукция является оригинальной.

Если вам нужен отчет о тестировании, мы можем отправить продукт в авторитетное учреждение, такое как White Horse Laboratories (SZ) Limited, Global Electronics Testing и т. Д.

Мы также проверим товары перед отправкой на самих машинах, таких как KEYSIGHT E4991A и KEYSIGHT E4980.

Q: КАК ВЫ СДЕЛАТЬ НАШ БИЗНЕС ДОЛГОСРОЧНЫМ И ХОРОШИМИ ОТНОШЕНИЯМИ?

A: 1. Мы хотели бы предложить образец, если вы действительно хотите установить с нами долгосрочные отношения.

2. Мы сохраняем хорошее качество и конкурентоспособные цены, чтобы гарантировать нашим клиентам выгоду.

3. Мы уважаем клиентов как наших друзей, искренне ведем дела и заводим с ними друзей, независимо от того, откуда они.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *