Основные типы конденсаторов | Электрик
Электрический конденсатор — один из самых распространених радио элементов, служит он для накопления электроэнергии (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика который находится между ними.
Когда к конденсатору подключают источник напряжения, то на его обкладках (пластинах) появляются противоположные заряды и возникнет электрическое поле притягивающие их друг к другу, и даже после отключения источника питания, такой заряд остается некоторое время и энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.
В электронных схемах роль конденсатора также может состоять не только в накоплении заряда но и в разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и разных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы, конденсаторы используются очень разных типов и конструкций. Здесь мы рассмотрим наиболее популярные типы конденсаторов.
Конденсаторы алюминиевые электролитические
Это может быть, например, конденсатор К50-35 или К50-2 или же другие более новые типы.
Они состоят из двух тонких полосок алюминия свернутых в рулон, между которыми в том же рулоне находится пропитанная электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре, чтобы предотвратить высыхание электролита.
На одном из торцов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.
В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофарадах и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Как правило большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров есть максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и в конденсаторах этого типа может быть до 500 вольт!
Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1. Полярность. Полярные конденсаторы недопустимы с работой в переменном токе. На корпусе обозначаются соответствующими значками выводы конденсатора, как правило конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выводе.
2. Большой ток утечки. Естественно такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но они хорошо себя зарекомендовали в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных схем и пусковых установках двигателей.
3.Снижение емкости с увеличением частоты. Такой недостаток легко устраняется с помощью параллельно подключенного керамического конденсатора с очень маленькой ёмкостью.
Керамические однослойные конденсаторы
Такие типы, например как К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжения такого типа конденсаторов лежит в пределах 15 — 50 вольт, а ёмкость от 1 пФ до 0.47 мкф при сравнительно небольших размерах довольно не плохой результат технологии.
У данного типа характерны малые токи утечки и низкая индуктивность что позволяет им легко работать на высоких частотах, при постоянном, переменном и пульсирующих токах.
Конденсаторы данного типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.
Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства составлены таблицы наиболее «ходовых» ёмкостей конденсаторов и их маркировочные коды.
Наиболее часто применяются в фильтрах блоков питания и как фильтр поглощающий высокочастотные импульсы и помехи.
Керамические многослойные конденсаторы
Например К10-17А или К10-17Б.В отличии от вышеописанных, состоят уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет иметь им большую ёмкость чем у однослойных и может быть порядка нескольких микрофарад, но максимальное напряжение у данного типа все также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как с постоянным так и с переменным и пульсирующим током.
Керамические высоковольтные конденсаторы
Например К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение данного типа может достигать 15 000 вольт! Но ёмкость у них небольшая, порядка 68 — 100 нФ.
Работают они как с переменным так и с постоянным током. Керамика в качестве диэлектрика создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма защищает конструкцию от пробоя пластин.
Применение у них самое разнообразное, например в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или в конструирование катушек Тесла, мощной и ламповой радиоаппаратуре.
Танталовые конденсаторы
Например К52-1 или smd А. Основным веществом служит — пентоксид тантала, а в качестве электролита — диоксид марганца. Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы схожи с электролитическими, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а ёмкость как правило не превышает 1000 мкФ.
Но в отличии от электролитических, у данного типа собственная индуктивность намного меньше что дает возможность их использования на высоких частотах, до несколько сотен килогерц.
Основной причиной выхода из строя бывает превышение максимального напряжения.
Применение у них в большинстве наблюдается в современных платах электронных устройств, что возможно из за конструктивной особенности smd-монтажа.
Полиэстеровые конденсаторы
Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки…
Весьма популярные из за небольшой стоимости конденсаторы встречающиеся в почти всех электронных устройствах, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда что придает конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегревам.
Ёмкость таких конденсаторов идет порядка 1 нф — 15мкф и максимальное рабочее напряжение у них от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и ёмкости дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсных токов.
Полипропиленовые конденсаторы
Например К78-2 и CBB-60.
В данного типа конденсаторов в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор призначен для работы в тяжелых условиях.
Пусковые конденсаторы (CBB-60) могут иметь ёмкость и до 1000мкф что стает возможным из за особенностей конструкции такого типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.
Максимальное напряжение у них сравнительно не большое, до 300 — 600 вольт что вполне достаточно для пуска и работы электродвигателей.
Выводы конденсатора могут быть как в виде проводов, так и под клеммы или под болт.
Цифровая маркировка конденсаторов
Цифро-буквенная маркировка конденсаторов
Характеристики конденсаторов ⋆ diodov.net
Ранее мы уже рассмотрели принцип работы и маркировку многих типов конденсаторов. Однако настоящий электронщик должен знать следующие характеристики конденсаторов: допустимое напряжение, классы точности, температурный коэффициент емкости и тангенс угла потерь. Понимание указанных характеристик позволяет сделать выбор и применить лучший из имеющихся накопителей, что благоприятно скажется в целом на работе электронного устройства.
Основные характеристики конденсаторов
Допустимое напряжение является очень важным параметром любого конденсатора и его нельзя превышать, иначе произойдет пробой диэлектрика и накопитель придет в непригодность. На корпусе указывается всегда величина максимального допустимого напряжения. Поэтому начинающих радиолюбителей такое обозначение вводит в заблуждения, поскольку в розетке напряжение 230 В, то казалось бы, что напряжения накопителя 300 В вполне достаточно. Однако это не так. Так как 230 В – это действующее напряжение, а диэлектрик может пробиться от мгновенного амплитудного значения, которое в 1,41 раза больше действующего и равно 230×1,41 = 324 В плюс допуск отклонения 10 % от номинального значения в сторону увеличения, нормированный ГОСТом, и того получим 324×0,1+324 = 356 В. Поэтому допустимое напряжение должно быть не ниже 360 В.
Стандартные значения емкости конденсаторов
Если взять любой радиоэлектронный прибор, например, резистор, диод, транзистор, стабилитрон и снять его характеристики либо измерить параметры высокоточным измерительным прибором, то они будут иметь некоторые отклонения от заявленных номинальных значений. Такое отклонение от указанных параметров вызвано технологическим процессом и нормируется производителем. Дело в том, что на изготовление любого устройства или его отдельного компонента влияет много факторов, которые невозможно учесть и скомпенсировать. Даже лист бумаги, формата А4, имеет некоторые отклонения от заданных размеров, но тем не менее это никак не сказывается на их применении.
Аналогично обстоят дела и с емкостью. Если измерить ее в нескольких накопителей одинакового номинала, то можно заметить небольшую разницу. Эта разница строго нормирована и называется допустимым отклонением емкости от номинального значения. Она измеряется в процентах, значения которых соответствуют классам точности.
В зависимости от класса точности и допустимого отклонения производятся стандартные значения емкости, то есть стандартные номиналы конденсаторов. Емкость в приведенной ниже таблице исчисляется пикофарадоми. Любое значение из таблицы может быть умножено на 0,1 или 1 или 10 и т.д.
Температурный коэффициент емкости
Протекание электрического тока через любой радиоэлектронный элемент вызывает его нагрев, ввиду неизбежного наличия сопротивления. Чем больше ток и выше сопротивление, тем интенсивнее нагревается прибор. Такое явление в большинстве случаев является вредным и может привести к изменению параметров схемы, а соответственно и нарушить режим работы всего устройства. Поэтому нагрев радиоэлектронных элементов всегда учитывается при проектировании изделия. Характеристики конденсаторов также склонны изменятся с изменением температуры и с этим обязательно нужно считаться. Для этого введен
ТКЕ показывает, насколько отклоняется емкость конденсатора от номинального значения с ростом температуры. Номинальное значение емкости накопителя приводится для температуры окружающей среды +20 С.
Рост температуры может вызвать как рост емкости, так и ее уменьшение. В зависимости от этого различают конденсаторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом емкости.
Следует знать, чем меньше значение ТКЕ, тем более стабильными характеристиками обладает конденсатор. Особое внимание уделяют ТКЕ разработчик измерительного оборудования высокого класса точности, где критичны значительные отклонения характеристик любого радиоэлектронного элемента.
Тангенс угла потерь
Потери, неизбежно возникающие при работе конденсатора, главным образом определяются свойствами диэлектрика, расположенного между обкладками накопителя, и характеризуются тангенсом угла потерь tg δ. Производители стремятся снизить значение угла tg δ и за счет этого улучшить характеристики конденсаторов. Поэтому наибольшее применение получила специальная керамика, обладающая минимальным тангенсом угла потерь. Обратной величиной тангенса угла потерь конденсатора является добротность, равная QC=1/tgδ. Конденсаторы высокого качества обладают добротностью свыше тысячи единиц.
Еще статьи по данной теме
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.
Именно расположение и свойства керамического вещества характеризуют функциональные аспекты этих конденсаторов. Купить керамические конденсаторы вы можете на Алиэкспресс:
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.
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.
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
Типы конденсатора
1-Типы конденсатора
Конденсаторы постоянной или переменной емкости по емкости, разделенные на две основные группы: 1. конденсаторы постоянной емкости 2 конденсатора переменной емкости Конденсаторы делятся на три категории по форме: 1-конденсаторный плоский 2-сферический конденсатор 3.Цилиндрические конденсаторы Используемые в них диэлектрические конденсаторы делятся на следующие категории: 1-конденсаторная бумага 2. Электронный конденсатор 3. Керамические конденсаторы. 4-конденсаторное масло 5-конденсаторный газовый А по полярности можно разделить на две категории: 1-поляризованные конденсаторы 2-конденсатор без полюса
2-конденсатор постоянной емкости
Эти конденсаторы имеют определенную емкость, которая не изменится в нормальных условиях.Конденсаторы постоянной емкости на основе типа диэлектрического материала, используемого при их классификации и наименовании, а также для использования в различных целях. Среди типов керамических конденсаторов названы листы слюды (бумажные и пластиковые), электролитические, масляные, газовые и особый тип пленки (Film). Если диэлектрический материал образуется в результате химического воздействия электролитического конденсатора, и конденсаторы высыхают, иначе будет сказано. Нефтяные и газовые конденсаторы в электроэнергетике для запуска большего количества электрических цепей или коррекции коэффициента мощности используются.Другие конденсаторы постоянной емкости с особыми характеристиками.
2-1-Керамические конденсаторы
Наиболее распространенные неэлектролитические конденсаторы, керамические конденсаторы, в которых используется диэлектрическая керамика. Керамика с высокой диэлектрической проницаемостью, отсюда возможность изготовления конденсаторов большой емкости при небольшом размере по сравнению с другими созданными конденсаторами, в результате их работы будет высокое напряжение.Емкость керамических конденсаторов обычно составляет от 5 пиквфарад до микро 1/0. Этот тип конденсатора предназначен для изготовления дисковых (линз) и цилиндрических керамических конденсаторов с рабочей частотой до 100 МГц. Большой недостаток заключается в том, что емкость конденсаторов зависит от температуры окружающей среды, поскольку емкость изменяется при изменении температуры. Используемые конденсаторы в электронных схемах, например в схемах радиосвязи.
2-2-конденсаторные пластины
Конденсаторы из листов бумаги и пластмасс из-за их гибкости используются в качестве диэлектрика.Эта группа конденсаторов к двум конденсаторам изготавливается из бумажных конденсаторов и пластмассовых
.2-2-1-бумажные конденсаторы
Этот тип диэлектрика конденсатора изготовлен из тонкого листа пористой бумаги, в который впрыскивается подходящий диэлектрик для предотвращения поглощения влаги. Для предотвращения испарения бумажного диэлектрического конденсатора поставлен в прочный и непробиваемый каркас.Бумажные конденсаторы, изолирующие диэлектрическую проницаемость из-за их малых физических размеров, очень хороши, но преимущества этих конденсаторов заключаются в том, что их можно использовать при высоких напряжениях и токах.
2-2-2-Пластиковые конденсаторы
В конденсаторах этого типа диэлектрик представляет собой тонкий лист пластмассы. Пластиковые листы с тонким листом металла (алюминия) для трубы, упакованы в пластиковый каркас.Сегодня конденсаторы этого типа, имеющие хорошие характеристики, используются во многих схемах. Конденсаторы очень чувствительны к изменениям температуры, поэтому они используются в цепях, требующих фиксированного нагрева конденсатора. Dyalktrykhayy один из конденсаторов, используемых в полистироле (на английском языке: полистирол), является, следовательно, конденсатор «полиэстер» считается одним из самых распространенных пластиковых конденсаторов. Максимальная рабочая частота пластиковых конденсаторов составляет около одного МГц.
2-3-слюдяные конденсаторы
В этом типе тонкого листа слюды конденсатор между пластинами конденсатора (металлические листы — алюминий), используемые в конце, устанавливаются в контейнере для предотвращения воздействия влаги.Емкость слюдяных конденсаторов составляет примерно от 0,01 до 1 мкМ. Ключевые особенности этих высоковольтных конденсаторов могут иметь длительный срок службы высокочастотных цепей, указанных в заявке.
2-4-электролитические конденсаторы
Эти конденсаторы обычно находятся в микродиапазоне.Электролитические конденсаторы Конденсаторы фиксированные, но по размеру и емкости больше фиксированных конденсаторов. Другое название этого конденсатора — химический конденсатор. Назвать их таким названием происходит из-за пропитанных химикатами диэлектрических конденсаторов, которые на практике, в состоянии катализатора, соответственно, и увеличивают емкость. В отличие от линзового конденсатора, конденсатор имеет полюсную или положительную основу и отрицательный. Отрицательный вывод корпуса конденсатора, марка — написано. Указывается фактическая емкость и выдерживаемое напряжение корпуса.Электролитические конденсаторы алюминиевые и танталовые изготавливаются двух типов. Широкое применение, например, конденсаторный фильтр, диодный выпрямитель постоянного тока.
2-5-алюминиевые конденсаторы
Этот конденсатор, например обкладки конденсатора, состоит из двух листов алюминия.Один из листов оксидного слоя создается на «аноде» и называется катодной ролью алюминия. Его внутренняя структура состоит в том, что два алюминиевых листа с двумя слоями пористой бумаги, среди которых как сложные, так и соединительные провода, соединены с алюминиевым листом. После обертывания листов подходящим электролитом, который ускоряет образование оксидного слоя, простирающегося до двух слоев пористой бумаги электролита, подлежащего заполнению. Затем поместите весь набор в металлический каркас с пластиковым конфетти, натянутым проводом, пропущенным через конденсатор.
2-6-танталовые конденсаторы
В этом типе металлических конденсаторов тантала используются вместо алюминиевых.Высокая диэлектрическая проницаемость оксида тантала по отношению к оксиду алюминия (примерно в 3 раза) заставляет танталовые конденсаторы иметь большую емкость, равную объему алюминия. Танталовые конденсаторы имеют преимущество перед алюминиевыми по сравнению с меньшими размерами, меньшим током утечки и длительным сроком службы, а недостатками являются более высокая цена, чувствительность к напряжению и полярности и ограниченная емкость (до 330 мкФ).
3-переменные конденсаторы
Как правило, емкость изменяется с изменением факторов: «страницы», «поверхность пластины» и «диэлектрик».Переменный конденсатор на основе общих уровней или изменение толщины диэлектрических пластин конденсатора, емкость конденсатора прямо пропорциональна границе раздела двух пластинчатого конденсатора. Переменные конденсаторы обычно бывают с воздушной изоляцией или пластиковыми. Съемной ручкой (шарниром) возможность изменять практику, «Варябл». Другой тип вызывается, и действия, предпринимаемые водителями, указываются в «Предустановке». Пикофарадные конденсаторы Варьабл емкостью от 10 до 400 и от 5 до 30 пикофарад конденсаторы резисторы.Конденсаторы, используемые в приемниках для регулировки частоты радиостанции. Конденсаторы, используемые в схемах радионастройки, и поэтому настроечный конденсатор иногда называют конденсаторами. Емкость конденсаторов очень мала, от 100 до 500 пиквфарад и схемы синхронизации не используются из-за малой емкости, цепи конденсаторов синхронизации фиксированы и, при необходимости, период изменения выполняется с помощью сопротивления
.Основные сведения о конденсаторах
: Типы конденсаторов
I Введение
Конденсатор — это электронный компонент, состоящий из изолятора между двумя проводниками, подобный сэндвичу.Мы можем понять его как контейнер, в котором хранится электрический заряд. В реальных конденсаторах два проводника заполнены изолирующим диэлектриком. Существует множество типов диэлектриков, поэтому типы конденсаторов также различаются. Например, в соответствии с диэлектрическими материалами конденсаторы можно разделить на газовые диэлектрические конденсаторы, жидкие диэлектрические конденсаторы, неорганические твердые диэлектрические конденсаторы и органические твердые диэлектрические конденсаторы; по полярности их можно разделить на поляризованные конденсаторы и неполяризованные конденсаторы.
В этой статье будут подробно представлены различные типы конденсаторов и некоторые дополнительные базовые знания о них, в основном с точки зрения производственного процесса и структуры.
Конденсаторы: типы, применение и испытания.
Каталог
II Модель Basic P Принцип работы конденсаторов C
Конденсаторы вместе с индукторами и резисторами являются тремя основными пассивными устройствами в электронике.Конденсатор предназначен для хранения электрической энергии в виде энергии электрического поля.
На примере конденсатора с параллельными пластинами мы вкратце представим основной принцип емкости.
Рисунок1. Параллельный пластинчатый конденсатор
Как показано на рисунке выше, постоянное напряжение прикладывается к двум металлическим пластинам, которые расположены близко друг к другу и параллельны друг другу (диэлектрик между пластинами). После стабилизации металлическая пластина, подключенная к положительному электроду напряжения, будет демонстрировать определенное количество положительного заряда, в то время как металлическая пластина, подключенная к отрицательному электроду напряжения, будет демонстрировать такое же количество отрицательного заряда.Таким образом, между двумя металлическими пластинами образуется электростатическое поле, поэтому конденсатор накапливает электрическую энергию в виде энергии электрического поля, а накопленный заряд составляет Q.
Количество заряда, накопленного в конденсаторе Q, зависит от напряжения U и его собственного свойства (то есть значения емкости C), то есть Q = U * C. Согласно теоретическому выводу, формула емкости конденсатора с параллельными пластинами выглядит следующим образом:
В этой формуле:
C — значение емкости, единица измерения — F (Фарады)
ε — диэлектрическая проницаемость среды, Ф / м
S — площадь металлической плоской пластины, м²
d — расстояние между металлическими пластинами, м
Идеальный конденсатор содержит диэлектрик, и в нем нет свободного заряда, поэтому невозможно произвести движение заряда, которым является ток. Как идеальный конденсатор пропускает переменный ток?
Питание переменного тока
Напряжение может образовывать электрическое поле внутри конденсатора, а переменное напряжение создает переменное электрическое поле. По закону полного тока в уравнениях Максвелла:
Это означает, что либо ток, либо изменяющееся электрическое поле может генерировать магнитное поле. Максвелл определяет ε (∂E / ∂t) как ток смещения, который является эквивалентным током и представляет собой изменение электрического поля.(Ток здесь представляет собой плотность тока, или Дж)
Пусть напряжение переменного тока изменяется синусоидально, то есть:
Фактический ток смещения равен плотности тока, умноженной на площадь:
Следовательно, емкостное сопротивление конденсатора равно 1 / ωC. Когда частота высока, емкостное реактивное сопротивление будет очень маленьким, что означает пропускание высокой частоты.
Блокировка постоянного тока
Постоянное напряжение не меняется со временем, ток смещения ε (∂E / ∂t) равен 0, и постоянная составляющая не может проходить.
Характеристики реальных конденсаторов неидеальны и имеют некоторые паразитные эффекты; следовательно, для представления реальных конденсаторов требуется более сложная модель. Обычно используется следующая эквивалентная модель:
Рисунок 2. Эквивалентная модель
- Поскольку среда не является абсолютно изолированной, существует определенная проводимость; следовательно, любой конденсатор имеет ток утечки, выраженный эквивалентным сопротивлением Rleak ;
- Проводники и электроды конденсатора обладают определенным удельным сопротивлением и имеют определенные диэлектрические потери диэлектрика; эти потери равномерно выражаются как эквивалентное последовательное сопротивление ESR ;
- В проводнике конденсатора имеется определенная индуктивность, которая оказывает большее влияние на высоких частотах, выраженная как эквивалентная последовательная индуктивность ESL ;
Кроме того, в любой среде присутствует определенный гистерезис, то есть после быстрой разрядки конденсатора напряжение внезапно отключается, и конденсатор восстанавливает часть заряда, что представлено RC-цепью серии （Связанный пост: LC-цепь）.
- В большинстве случаев основной проблемой является ESR и ESL конденсатора.
Фактор качества
Как и в случае катушек индуктивности, можно определить добротность конденсатора, которая представляет собой значение Q, которое представляет собой отношение накопленной мощности конденсатора к потерям мощности:
Qc = (1 / ωC) / СОЭ
Значение Q является относительно важным параметром высокочастотной емкости.
Частота саморезонанса
Из-за наличия ESL резонансный контур формируется вместе с C, и его резонансная частота является собственной резонансной частотой конденсатора.Перед собственной резонансной частотой полное сопротивление конденсатора становится меньше по мере увеличения частоты; после собственной резонансной частоты сопротивление конденсатора становится меньше по мере увеличения частоты, что является индуктивным. Как показано на следующем рисунке:
Рисунок 3. Частота саморезонанса
Согласно формуле емкости, помимо размера конденсатора, размер емкости связан с диэлектрической проницаемостью диэлектрика.Характеристики диэлектрика влияют на характеристики конденсатора, и для разных производственных процессов подходят разные среды.
Конденсаторыможно разделить на три основные категории в зависимости от производственного процесса:
Пленочные конденсаторы изготавливаются путем наматывания двух пластиковых пленок с металлическими электродами в цилиндрическую форму и, наконец, герметизируют; поскольку его среда обычно представляет собой пластик, также известный как конденсаторы с пластиковой пленкой . Его внутренняя структура примерно такая, как показано на следующем рисунке:
Рисунок 4.Структура пленочного конденсатора
Пленочные конденсаторы можно разделить на две категории в зависимости от процесса изготовления их электродов:
3.1 Пленочный конденсатор с металлической фольгой
Для пленочных конденсаторов с металлической фольгой тонкая металлическая фольга, обычно алюминиевая фольга, добавляется непосредственно к пластику. пленка как электрод. Этот процесс относительно прост, электрод легко выводится, и его можно применять в случаях с большим током.
3,2 Металлизированный пленочный конденсатор
Металлизированные пленочные конденсаторы образуют тонкую металлическую поверхность непосредственно на поверхности пластиковой пленки в процессе вакуумного осаждения в качестве электрода.Поскольку толщина электрода очень мала, его можно намотать в конденсатор большей емкости. Однако из-за толщины электрода он подходит только для приложений с небольшим током.
Рисунок 5. Конструкция из металлизированной пленки
Металлизированный пленочный конденсатор имеет функцию самовосстановления, то есть при наличии точки пробоя внутри конденсатора в поврежденном месте произойдет лавинный эффект, и испарившийся металл образует испаренную монтажную поверхность в поврежденном месте. , короткое замыкание исчезает, а поврежденная точка ремонтируется.Следовательно, надежность металлизированного тонкопленочного конденсатора очень высока и не выйдет из строя из-за короткого замыкания.
Существует два способа намотки пленочных конденсаторов:
- Индуктивный метод намотки Перед намоткой провод соединяется с внутренним электродом.
- После неиндуктивного метода намотки используется золочение и другие процессы для соединения внутренних электродов двух торцевых поверхностей в одну поверхность, так что можно получить меньший ESL, а высокочастотные характеристики должны быть выше.
Кроме того, имеется неиндуктивный конденсатор ламинированного типа, структура аналогична MLCC, производительность лучше, и легко сделать корпус SMD.
Рисунок 6. Методы намотки
Пленочный конденсатор обладает большой емкостью и высоким выдерживаемым напряжением. Однако по технологическим причинам его размер трудно быть маленьким, и он обычно используется в сильных электрических цепях, таких как промышленность силовой электроники.
Рисунок7. Методы намотки
В электролитических конденсаторах в качестве анода используется металл, который образует пленку оксида металла на поверхности в качестве среды, а затем влажный или твердый электролит и металл в качестве катода. Электролитические конденсаторы в основном поляризованы. Если металл на катодной стороне также имеет оксидную пленку, это неполяризованный электролитический конденсатор.
В зависимости от используемого металла существует три типа электролитических конденсаторов:
4.1 Алюминий E лектролитический C конденсаторы
Алюминиевые электролитические конденсаторы должны быть наиболее широко используемыми электролитическими конденсаторами и самыми дешевыми.Его базовая структура показана на следующем рисунке:
Рисунок8. Конструкция алюминиевого электролитического конденсатора
Процесс производства алюминиевых электролитических конденсаторов примерно следующий:
- Во-первых, алюминиевая фольга образует очень шероховатую поверхность в результате процесса электротравливания, что увеличивает площадь поверхности электрода и может увеличить емкость;
- Анод окисляется химическим методом с образованием оксидного слоя в качестве среды;
- Затем между анодной алюминиевой фольгой и катодной алюминиевой фольгой добавляется слой электролитической бумаги в качестве разделителя, прессуется и наматывается;
- Наконец, залейте электролит, электролитическая бумага впитает электролит, и упаковка будет отформована.
Алюминиевые электролитические конденсаторы с влажным электролитом, использующие электролит, являются наиболее широко используемыми, с преимуществами большой емкости, высокого номинального напряжения и низкой стоимости. Недостатки также очевидны: меньший срок службы, плохие температурные характеристики, большие значения ESR и ESL. При разработке оборудования необходимо избегать чрезмерного проектирования. В случае удовлетворения требований к производительности самым большим преимуществом является дешевизна.
Рекомендация: как тестировать алюминиевые электролитические конденсаторы
4.2 Тантал E лектролитический C конденсатор
Наиболее широко используемый танталовый электролитический конденсатор должен использовать диоксид марганца в качестве твердого электролита. Внутренняя структура твердотельного танталового электролитического конденсатора примерно такая, как показано на рисунке ниже:
Рисунок 9. Внутренняя структура твердотельного танталового электролитического конденсатора
.По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами диэлектрическая проницаемость оксида тантала (пятиокиси тантала) намного выше, чем у оксида алюминия (оксида алюминия).При том же объеме емкость танталовых конденсаторов больше, чем у алюминиевых электролитических конденсаторов. Танталовые конденсаторы имеют более длительный срок службы и более стабильные электрические характеристики.
Рисунок 10. Внутренняя структура твердотельного танталового электролитического конденсатора
. В танталовых конденсаторахтакже используется проводящий полимер в качестве электролита, структура аналогична танталовому конденсатору из диоксида марганца на приведенном выше рисунке, который предназначен для замены диоксида марганца проводящим полимером.Электропроводность полимеров выше, чем у диоксида марганца, поэтому ESR будет ниже.
Кроме того, существуют влажные танталовые конденсаторы, которые отличаются сверхбольшой емкостью, высоким выдерживаемым напряжением и низким постоянным током утечки, которые в основном используются в военной и аэрокосмической областях.
Рисунок11. Влажные танталовые конденсаторы
4.3 Ниобий E лектролитические C конденсаторы
Ниобиевые электролитические конденсаторы похожи на танталовые электролитические конденсаторы, в том, что ниобий и его оксиды заменяют тантал.Диэлектрическая проницаемость оксида ниобия (пятиокиси ниобия) выше, чем у оксида тантала (пятиокиси тантала). Работа ниобиевых конденсаторов более стабильна и надежна.
В Керамический конденсатор
В керамических конденсаторах в качестве диэлектрических материалов используются керамические материалы. Существует множество типов керамических материалов с разной диэлектрической проницаемостью и стабильностью, которые подходят для разных случаев.
К керамическим конденсаторамв основном относятся следующие:
5.1 Керамический дисковый конденсатор
Основным преимуществом керамического конденсатора является то, что он выдерживает высокое напряжение и обычно используется в качестве предохранительного конденсатора, который выдерживает напряжение 250 В переменного тока . Его внешний вид и структура показаны ниже:
Рисунок 12. Структура керамического дискового конденсатора
5.2 Многослойный керамический конденсатор
Многослойные керамические конденсаторы, то есть MLCC, многослойные керамические конденсаторы для микросхем в настоящее время являются наиболее широко используемыми типами конденсаторов в мире.Их стандартизированная упаковка и небольшой размер подходят для автоматизированного производства чипов высокой плотности.
Внутренняя структура многослойного керамического конденсатора показана ниже:
Конденсаторы — Страница 4 из 10
перейти к содержанию Меню- Дом
- Продукты
- 3D Модели
- Следы
- Учебники
- Altium Designer
- Стандарты IPC
- Двигатели и приводы постоянного тока
- Дизайн печатной платы
- Программные средства САПР для 2D и 3D
- Другое
- FAQ
- Контакт
- Войти
- Регистр
