Характеристики конденсаторов различных типов. Основные характеристики и типы конденсаторов: полное руководство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают типы конденсаторов. Как выбрать конденсатор для вашей схемы. Какие параметры конденсаторов наиболее важны. На что обратить внимание при подборе конденсатора.

Содержание

Ключевые характеристики конденсаторов

При выборе конденсатора для конкретной схемы необходимо учитывать несколько важных параметров:

Емкость — основной параметр, измеряемый в фарадах (Ф)
Рабочее напряжение — максимально допустимое напряжение
Тип диэлектрика — определяет свойства конденсатора
Допуск — отклонение реальной емкости от номинальной
Температурный коэффициент емкости — изменение емкости при нагреве
Ток утечки — небольшой ток, протекающий через диэлектрик

Рассмотрим подробнее основные характеристики, на которые следует обращать внимание.

Емкость конденсатора

Емкость — это способность конденсатора накапливать электрический заряд. Измеряется в фарадах (Ф). Типичные значения:

пикофарады (пФ) — 10^-12 Ф
нанофарады (нФ) — 10^-9 Ф
микрофарады (мкФ) — 10^-6 Ф

Чем выше емкость, тем больший заряд может накопить конденсатор. Для большинства схем достаточно емкости от пФ до мкФ.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение — максимальное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без его повреждения. Измеряется в вольтах (В).

Важно выбирать конденсатор с рабочим напряжением выше максимального напряжения в схеме. Обычно берут с запасом в 1.5-2 раза.

Типы диэлектриков в конденсаторах

Диэлектрик — это изолирующий материал между обкладками конденсатора. От типа диэлектрика зависят свойства конденсатора:

Керамические — компактные, недорогие, для ВЧ-цепей
Пленочные — стабильные, для фильтров и развязки
Электролитические — большая емкость, для источников питания
Танталовые — компактные, для SMD-монтажа

Допуск емкости конденсатора

Допуск показывает, насколько реальная емкость может отличаться от номинальной. Обычные значения:

±5% — для точных цепей
±10% — типовое значение
±20% — для некритичных применений

Чем меньше допуск, тем дороже конденсатор. Для многих схем достаточно ±10-20%.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

ТКЕ показывает, как меняется емкость при изменении температуры. Измеряется в ppm/°C (миллионная доля на градус).

Для стабильных схем выбирают конденсаторы с малым ТКЕ, например NPO/COG керамические.

Ток утечки конденсатора

Ток утечки — это небольшой ток, протекающий через диэлектрик конденсатора. Для большинства применений он несущественен, но может быть важен в схемах с малым энергопотреблением.

Наименьший ток утечки у пленочных и керамических конденсаторов. У электролитических он выше.

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы широко применяются благодаря компактности и низкой цене. Основные особенности:

Емкость от единиц пФ до единиц мкФ
Рабочее напряжение до сотен вольт
Хорошие высокочастотные свойства
Нелинейность емкости от напряжения

Различают два основных класса керамических конденсаторов:

Класс 1 (NPO, COG) — стабильные, для точных схем
Класс 2 (X7R, Y5V) — большая емкость, для развязки

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы отличаются высокой стабильностью параметров. Их особенности:

Емкость от нФ до мкФ
Высокое рабочее напряжение (сотни-тысячи вольт)
Малые потери на высоких частотах
Самовосстановление при пробое

Применяются в фильтрах, цепях развязки, импульсных схемах.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обеспечивают большую емкость при малых размерах. Их свойства:

Емкость от единиц до десятков тысяч мкФ
Полярные — требуют соблюдения полярности
Ограниченный срок службы
Высокий ток утечки

Используются в источниках питания, фильтрах низких частот, развязке.

Танталовые конденсаторы

Танталовые конденсаторы сочетают большую емкость и компактность. Их характеристики:

Емкость от долей до сотен мкФ
Малые размеры, подходят для SMD-монтажа
Стабильные параметры
Чувствительны к перенапряжению

Применяются в портативной электронике, в качестве развязывающих конденсаторов.

Выбор конденсатора для схемы

При выборе конденсатора следует учитывать:

Требуемую емкость
Максимальное напряжение в схеме
Диапазон рабочих температур
Требования к стабильности параметров
Частотный диапазон работы схемы

Для большинства применений подойдут керамические или пленочные конденсаторы. Для больших емкостей используют электролитические.

Маркировка конденсаторов

На корпусе конденсатора обычно указывают:

Номинальную емкость
Допуск
Рабочее напряжение
Тип диэлектрика

Емкость может быть указана кодом, например:

104 — 10 * 10^4 пФ = 100 нФ
475 — 47 * 10^5 пФ = 4.7 мкФ

Важно правильно расшифровывать маркировку для выбора нужного конденсатора.

Заключение

Выбор подходящего конденсатора — важный этап разработки электронной схемы. Необходимо учитывать множество параметров, включая емкость, рабочее напряжение, тип диэлектрика, допуск и др. Правильный выбор обеспечит надежную работу устройства.

При возникновении вопросов по выбору конденсаторов рекомендуется обращаться к справочным данным производителей и консультироваться со специалистами.

Конденсаторы.Характеристики различных типов конденсаторов.

Электрические характеристики конденсаторов зависят от их конструкции и свойств применяемых материалов.

Выбирая конденсаторы для разработки конкретного устройства необходимо учитывать следующие параметры:
а) Требуемое значение емкости конденсатора (мкФ, нФ, пФ).
б) Рабочее напряжение конденсатора (то максимальное значение напряжения, при котором конденсатор может работать длительно без изменения своих параметров).
в) Требуемую точность (возможный разброс значений емкости конденсатора).
г) температурный коэффициент емкости (зависимость емкости конденсатора от температуры окружающей среды),
д) стабильность конденсатора,
е) ток утечки диэлектрика конденсатора при номинальном напряжении и данной температуре. (Может быть указано сопротивление диэлектрика конденсатора.)

В табл. 1 — 3 приведены основные характеристики конденсаторов различных типов.

Таблица 1.

Характеристики керамических, электролитических конденсаторов и конденсаторов на основе металлизированной пленки.

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	Кера- мический	Электро- литический	На основе металли- зированной пленки
Диапазон изменения емкости конденсаторов	От 2,2 пФ до 10 нФ	От 100 нФ до 68000 мкФ	1 мкФ до 16 мкФ
Точность (разброс значений емкости), %	± 10 и ±20	±10 и ±50	±20
Рабочее напряжение конденсаторов, В	50 — 250	6,3 — 400	250 — 600
Стабильность конденсатора	Достаточная	Плохая	Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, ^оС	От -85 до +85	От -40 до +85	От -25 до +85

В керамических конденсаторах диэлектриком является высококачественная керамика: ультрафарфор,тиконд,ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность. Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях усилителей высокой частоты.

В электролитических полярных конденсаторах диэлектриком служит слой оксида, нанесенный на металлическую фольгу. Другая обкладка образуется из пропитанной электролитом бумажной ленты.

В твердотельных оксидных конденсаторах жидкий диэлектрик заменен специальным токопроводящим полимером. Это позволяет увеличить срок службы(и надежность). Недостатками твердотельных оксидных конденсаторов являются более высокая цена и ограничения по напряжению(до 35 в).

Оксидные электролитические и твердотельные конденсаторы отличаются большой емкостью, при относительно малых размерах. Эта их особенность определяется тем, что толщина оксида — диэлектрика очень мала.

При включении оксидных конденсаторов в цепь, необходимо соблюдать полярность. В случае нарушения полярности, электролитические конденсаторы взрываются, твердотельные — просто выходят из строя. Что бы полностью избежать возможности взрыва(у электролитических конденсаторов), некоторые модели снабжаются предохранительными клапанами(отсутствуют у твердотельных). Область применения оксидных (электролитических и твердотельных) конденсаторов — разделительные цепи усилителей звуковой частоты, сглаживающие фильтры источников питания постоянного тока.

Конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Таблица 2.

Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена.

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	Слюдяной	На основе полиэстера	На основе поли- пропилена
Диапазон изменения емкости конденсаторов	От 2,2 пФ до 10 нФ	От 10 нФ до 2,2 мкФ	От 1 нФ до 470 нФ
Точность (разброс значений емкости), %	± 1	± 20	± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В	350	250	1000
Стабильность конденсатора	Отличная	Хорошая	Хорошая
Диапазон изменения температуры окружающей среды, ^оС	От -40 до +85	От -40 до +100	От -55 до +100

Слюдяные конденсаторы изготавливаются путем прокладывания между обкладками из фольги слюдяных пластин, или наоборот — металлизацией слюдяных пластин.

Слюдяные конденсаторы находят применение в звуковоспроизводящих устройствах, фильтрах высокочастотных помех и генераторах. Конденсаторы на основе полиэстера — это конденсаторы общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена применяются в высоковольтных цепях постоянного тока.

Таблица 3.

Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирена и тантала.

Параметр конденсатора	Тип конденсатора
Параметр конденсатора	На основе поликарбоната	На основе полистирена	На основе тантала
Диапазон изменения емкости конденсаторов	От 10 нФ до 10 мкФ	От 10 пФ до 10 нФ	От 100 нФ до 100 мкФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), %	± 20	± 2,5	± 20
Рабочее напряжение конденсаторов, В	63 — 630	160	6,3 — 35
Стабильность конденсатора	Отличная	Хорошая	Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, ^оС	От -55 до +100	От -40 до +70	От -55 до +85

Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, генераторах и времязадающих цепях. Конденсаторы на основе полистирена и тантала используются тоже, во времязадающих и разделительных цепях. Они считаются конденсаторами общего назначения.
В металлобумажных конденсаторах общего назначения, обкладки изготавливаются путем напыления металла на бумагу пропитанную специальным составом и покрытые тонким слоем лака.

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами.

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности.

Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике.

Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

В высоковольтных цепях нередко применяют последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них, необходимо параллельно каждому конденсатору дополнительно подключить резистор сопротивлением от 220 к0м до 1 МОм.

Для защиты от помех, в цифровых устройствах применяется шунтирование по питанию с помощью пары — электролитический конденсатор большей емкости + слюдяной, либо керамический — меньшей.

Электролитический конденсатор шунтирует низкочастотные помехи, а слюдяной( или керамический) — высокочастотные.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

виды и важные для применения особенности

Введение

История конденсаторов уходит в глубь веков. Первым прототипом конденсатора принято считать лейденскую банку, которую независимо друг от друга в 1745 г. создали немец Эвальд Юрген фон Клейст (Ewald Georg von Kleist) и голландец Питер ван Мушенбрук (Pieter van Musschenbroek). Разумеется, за прошедшие годы технология конденсаторов претерпела множество изменений, одно поколение устройств сменяло другое, и конструктивно современные конденсаторы бесконечно далеки от прародителей. Основные различия между ними заключаются в типах применяемых диэлектриков.

В рамках краткого обзора невозможно рассмотреть подробно особенности практического применения всех типов конденсаторов, поэтому сосредоточимся на тех, которые наиболее часто применяются в современной электронике.

Общая классификация выглядит следующим образом:

конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические конденсаторы):
- алюминиевые;
- танталовые;
- гибридные;
пленочные конденсаторы с диэлектриком из различных полимеров;
конденсаторы с твердым диэлектриком:
- керамические конденсаторы;
- диэлектрик из стекла;
- слюдяные конденсаторы.

По способу монтажа различают три категории:

для поверхностного монтажа;
для монтажа в отверстия;
с выводами под винт.

Иногда конденсаторы с оксидным диэлектриком называют электролитическими конденсаторами, но это неверно. Танталовые конденсаторы не являются электролитическими.

Несмотря на множество различий, для всех типов конденсаторов используется одна и та же эквивалентная схема. Она показана на рис. 1, и на ней отображены паразитные элементы конденсатора:

Рис. 1. Эквивалентная схема конденсатора

ESL – эквивалентная последовательная индуктивность;
ESR – эквивалентное последовательное сопротивление;
R_L – сопротивление утечки.

Особенности практического применения конденсаторов

Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

Этот тип конденсаторов можно найти практически на любой печатной плате. Массовость их применения обусловлена экономичностью и отличными частотными свойствами. Керамические конденсаторы разделяются на две группы: в одной из них используется диэлектрик класса I, а в другой — класса II.

Диэлектрик класса I имеет хорошую стабильность, но небольшую диэлектрическую проницаемость, поэтому емкость конденсаторов с ним обычно не превышает 10 нФ. Диэлектрик класса II, напротив, имеет высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет достичь емкости в несколько сотен микрофарад, но он нестабилен, поэтому величина емкости конденсатора зависит от условий эксплуатации.

Емкость керамического конденсатора в основном зависит от трех условий: температуры, постоянного напряжения смещения и длительности эксплуатации (старения). Сведения о температурной нестабильности содержатся в документации изготовителя, и ее легко учесть. К сожалению, изготовитель обычно ничего не говорит о других двух факторах.

При заряде конденсатора до напряжения U в диэлектрике возникает электрическое поле, напряженность которого определяется выражением:

E = U/T, (1)

где: E — напряженность электрического поля; T — толщина диэлектрика.

Напряженность E не влияет на диэлектрик класса I, но влияет на параметры диэлектрика класса II и, следовательно, на емкость конденсатора. На рис. 2 приведены экспериментальные результаты влияния постоянного смещения на конденсаторы емкостью 4,7 мкФ разных производителей. Конденсаторы имели разные типоразмеры и разные нормируемые напряжения.

Рис. 2. Влияние постоянного смещения на конденсаторы емкостью 4,7 мкФ разных производителей

Как видно из рисунка, чем больше типоразмер конденсатора, толщина диэлектрика, нормируемое напряжение, тем меньше постоянное смещение сказывается на емкости конденсатора. Однако отметим, что и при одинаковых параметрах конденсаторы разных производителей ведут себя по-разному.

Старению, так же, как и воздействию постоянного смещения, тоже подвержены только конденсаторы с диэлектриком класса II. Причина в том, что их диэлектрик, в отличие от диэлектрика класса I, представляет собой ферроэлектрический материал. Со временем происходит переориентация магнитных диполей и свойства диэлектрика меняются. Старение происходит не только при эксплуатации, но и при хранении конденсаторов.

Однако процесс старения обратим: при нагревании до температуры выше точки Кюри в данном случае +125 °С) происходит риформинг — емкость конденсатора возвращается к начальной. До +125 °С конденсатор нагревается в печи оплавления, потому отсчет срока службы можно начинать от момента монтажа. Напомним, что точкой Кюри называется температура, при которой происходит фазовый переход в состоянии вещества. В нашем случае диэлектрик конденсатора становится парамагнетиком.

При старении емкость конденсатора изменяется на 3–7% в течение декады, выраженной в часах. Ранее считалось, что механизмы старения действуют независимо, но исследования, проведенные компанией Vishay, показали, что при постоянном смещении темп старения возрастает. Также ускоряет процесс старения повышение температуры.

В таблице приведены все факторы, влияющие на изменение емкости конденсаторов (по данным Vishay), и остаточная емкость конденсаторов через 100 тыс. ч (около 11,5 лет). Следует учесть, что в промышленных приложениях срок службы изделий достигает 15–20 лет, а иногда и 25 лет, поэтому в таких изделиях желательно использовать конденсаторы с диэлектриком класса I.

Воздействие на конденсатор	Конденсатор 1 мкФ, 25 В	Конденсатор 2,2 мкФ, 10 В
Начальная погрешность	–10%	–10%
Смещение 5 В	–20%	–56%
Температура +70 °С	–10%	–10%
Старение за 100 тыс. ч	–25%	–25%
Снижение емкости из-за указанных воздействий	0,49 мкФ	0,58 мкФ

Электролитические конденсаторы
Частотные свойства этих конденсаторов хуже, чем у керамических, но они имеют самую высокую плотность емкости. Конденсаторы производятся по одной из трех технологий:
с жидким электролитом;
с твердым электролитом из проводящих полимеров;
гибрид, сочетающий жидкий электролит и проводящие полимеры.
Емкость электролитических конденсаторов с жидким электролитом достигает сотен тысяч микрофарад, но ахиллесовой пятой таких конденсаторов является срок службы, его величина определяется формулой:
(2)

где:
Tx – температура при эксплуатации; L0 — срок службы по документации производителя при заданных режимах эксплуатации; I_X — рабочий ток пульсации в схеме; I₀ — нормируемый ток пульсации; K = 2 при I_X > I₀ и K = 4 I_X ≤ I₀.
Как видно из (2), для того чтобы увеличить срок службы конденсаторов, необходимо уменьшить его температуру и ток пульсаций. Заметим, что с уменьшением частоты уменьшается и максимально допустимое значение тока пульсации. Снизить рабочую температуру конденсатора можно не только за счет конструкции изделия, но и за счет выбора конденсатора большего размера, поскольку при этом увеличивается его поверхность охлаждения.
Конденсаторы с электролитом из проводящих полимеров имеют увеличенный срок службы, малый размер и высокую надежность, их емкость достигает нескольких тысяч микрофарад. Гибридные конденсаторы отличаются хорошей стабильностью, их параметры в меньшей степени зависят от условий эксплуатации. Сказанное иллюстрирует рис. 3, на котором показана зависимость емкости от частоты для электролитических конденсаторов с жидким электролитом и для гибридных конденсаторов. Также и сопротивление (ESR) гибридного конденсатора значительно меньше подвержено изменению во всем диапазоне рабочих частот.
Рис. 3. Зависимость емкости от частоты для электролитических конденсаторов с жидким электролитом и для гибридных конденсаторов
Следует еще отметить возможность самовосстановления полимерной пленки гибридных конденсаторов. В месте ее повреждения возрастает ток и из-за дополнительного нагрева разрушается молекулярная структура пленки в этом месте, что приводит к изолированию поврежденного участка и локализации разрушения. Поэтому гибридные конденсаторы более устойчивы к перегрузкам по току.
В компании Panasonic провели эксперимент, в котором гибридный конденсатор с нормируемым пульсирующим током 1,3 А подвергался воздействию пульсирующего тока 3,6 А. За 5 000 ч испытаний параметры конденсатора не вышли за пределы допусков, указанных в документации.
Танталовые конденсаторыВ конденсаторах этого типа отсутствует механизм старения, их параметры стабильны и очень мало зависят от условий эксплуатации. Увы, у них есть серьезный недостаток: при импульсном перенапряжении в них развивается ток короткого замыкания, что приводит к их перегреву и даже к возгоранию. Поэтому такие конденсаторы желательно выбирать с 2–, 2,5-кратным запасом по напряжению и использовать в цепях с токоограничивающими элементами.
Пленочные конденсаторы По сочетанию параметров емкость — нормируемое напряжение — максимальный ток эти конденсаторы не имеют себе равных для применения в силовой электронике. Их можно использовать и в цепях помехоподавления, и в цепях сглаживания пульсаций тока.
Благодаря способности диэлектрика выдерживать высокую напряженность электрического поля (230–500 В/мкм) и весьма низкому ESR нормируемое напряжение пленочных конденсаторов может достигать нескольких тысяч вольт, а ток пульсации — нескольких десятков ампер.
Существуют две основные технологии производства таких конденсаторов: использование фольги или напыление металла. В первом случае фольгу, служащую обкладкой конденсатора, толщиной не более 5 мкм, помещают между слоями диэлектрика. Вторая технология заключается в напылении алюминия или сплавов цинка на полипропиленовую пленку толщиной 20–50 нм.
Конденсаторы, изготовленные с использованием фольги, допускают значительные максимальные токи, но в них практически отсутствует эффект самовосстановления. А вот в технологии с напылением этот эффект весьма заметен. Пробой такого конденсатора сопровождается электрической дугой, температура в месте пробоя может повыситься до +6000 °С, что приводит к испарению металла и исчезновению проводящего тракта, а следовательно, к восстановлению диэлектрической прочности.
Частотные характеристики конденсаторов
Нетрудно заметить, что схема замещения конденсатора представляет собой последовательный колебательный контур с собственной резонансной частотой ω₀ = √1/(ESL × C) и степенью затухания — β = (ESR/2) × √C/ESL. Сопротивлением утечки R_L в данном случае можно пренебречь. Примерный вид частотной характеристики импеданса пленочного, керамического и танталового конденсатора приведен на рис. 4. Частотная характеристика импеданса электролитического конденсатора более сглаженная, она изображена на рис. 5.

Рис. 4. Частотная характеристика импеданса пленочного, керамического и танталового конденсатора
Рис. 5. Частотная характеристика электролитического конденсатора
Для того чтобы уменьшить паразитные составляющие ESR и ESL, а следовательно, снизить потери и улучшить частотные свойства конденсаторов, можно вместо одного конденсатора с емкостью С использовать N параллельно включенных конденсаторов с емкостью С/N. При этом величина емкости не изменится, а ESR и ESL уменьшатся в N раз.

Характеристики конденсаторов — Типы конденсаторов | QuestComp.com
При выборе конденсатора для вашего проекта важно знать подробности о конденсаторе, который вы покупаете, чтобы убедиться, что вы получите именно то, что вам нужно. Эти детали называются характеристиками. Характеристики конденсатора — это то, как он идентифицируется среди множества различных типов конденсаторов.
Когда вы просматриваете различные конкретные позиции конденсаторов на нашем веб-сайте, вы найдете паспорта производителя и некоторую базовую параметрическую информацию. Найдите минутку, чтобы просмотреть лист данных и ознакомиться со спецификациями непосредственно от производителя, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям вашего приложения. Читая дальше, вы найдете объяснение некоторых из наиболее распространенных и важных характеристик
Вот 8 характеристик, которые важно знать о любом конденсаторе.
Номинальная емкость (C). Емкость относится к количеству электрической энергии, которую конденсатор может хранить в своем электромагнитном поле. Это значение представлено в единицах Фарада, включая пико-Фарады (пФ), нано-Фарады (нФ) и микро-Фарады (мкФ или иногда мкФ для простоты). Постоянные конденсаторы имеют определенную емкость, которую нельзя регулировать. Переменные конденсаторы можно модифицировать для достижения желаемой емкости в доступном диапазоне этого конденсатора.
Рабочее напряжение (WV). Рабочее напряжение — это максимальное напряжение, которое конденсатор может непрерывно получать без повреждения или выхода из строя. Напряжение может быть постоянным (постоянный ток) или переменным (переменный ток). WV, напечатанный на самом конденсаторе, обычно относится к постоянному току, а не к переменному току. На WV влияет температура, так как указанное значение применимо только в определенном диапазоне температур. Экстремальная жара или холод могут повлиять на рабочее напряжение, которое может выдержать конденсатор.
Допуск (±%). Значение емкости, указанное для конденсатора, иногда может варьироваться в большую или меньшую сторону. Значение может варьироваться только в определенном диапазоне, который должен быть принят, что является его допуском. Допуск может варьироваться от очень низкого допуска, например, 1%, до детали с допуском от -20% до +80%. Общие допустимые значения составляют 5%, 10% и 20%, это, конечно, зависит от типа конденсатора. Конденсаторы ранжируются по качеству на основе их допуска. Чем ниже допуск, тем ближе фактическая емкость к значению, указанному производителем, тем выше качество конденсатора (а зачастую и дороже).
Ток утечки. Конденсатор содержит непроводящий материал, известный как диэлектрик. Диэлектрик обычно пропускает небольшое количество электричества, что называется утечкой. Утечка происходит из-за сильного электромагнитного поля, которое существует между пластинами при подаче напряжения. Чрезвычайно малая утечка в конденсаторе, например пленочном или фольгированном, характеризуется высоким «сопротивлением изоляции» (Rp). Большая утечка, которая более типична для электролитических конденсаторов, называется «током утечки».
Рабочая температура (Т). Температура влияет на способность конденсатора накапливать электрическую энергию. Например, чрезвычайно высокие температуры могут вызвать испарение жидкого электролита в электролитическом преобразователе и изменение емкости. Напротив, чрезвычайно низкие температуры могут привести к замерзанию жидкого или гелеобразного электролита и повлиять на его емкость.
Температурный коэффициент (ТС). Температурный коэффициент измеряет изменение емкости, которое может произойти в определенном диапазоне температур. При повышении температуры емкость некоторых конденсаторов увеличивается, и они считаются конденсаторами класса 2, например, GRM155R71C104KA88D, а емкость других уменьшается. Конденсаторы, способные сохранять свою емкость в диапазоне температур, относятся к классу 1, например, этот CC0402JRNPO9.БН101. Важность температуры, когда дело доходит до емкости, зависит от выполняемой работы. Если вы знаете, что температура может быть проблемой, TC — важная характеристика, о которой нужно знать.
Поляризация. Это относится к заряду пластин внутри конденсатора. В большинстве конденсаторов есть положительный конец и отрицательный конец, как в батарее. При подаче напряжения необходимо согласовывать положительное напряжение с положительной клеммой, а отрицательное напряжение с отрицательной клеммой. Неправильная поляризация может привести к серьезному повреждению внутри конденсатора, всей цепи и устройства.
Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Это термин для обозначения полного сопротивления каждой части конденсатора, которая сопротивляется, а не проводит электрический ток. Он включает в себя сопротивление пластин, диэлектрика, выводов и соединений с диэлектриком. СОЭ представляет собой сумму всех этих показателей, измеренных в пределах определенной частоты и температуры. Это определяет потери энергии для конденсатора.
Характеристики массивных/сетевых конденсаторов
Эти же характеристики могут применяться к конденсаторам массива/сети, поскольку они обычно включают наборы отдельных или соединенных конденсаторов. Значения на наборах конденсаторов могут включать индивидуальные характеристики или общие значения для набора, в зависимости от того, как они упакованы.
Quest Components четко характеризует конденсаторы для легкой идентификации
Многие характеристики и свойства конденсатора перечислены прямо на внешнем корпусе самого конденсатора. Дополнительная информация доступна в онлайн-описании каждого конденсатора перед заказом, а также в документах, прилагаемых к каждому купленному конденсатору. Никогда не должно быть загадок, когда речь заходит о деталях продукта.
Компания Quest Components полностью прозрачна в отношении характеристик и особенностей предлагаемых нами продуктов. Если у вас есть какие-либо вопросы о продукте, знающие электрики всегда готовы помочь. Позвоните (623) 333-5858 сегодня, чтобы узнать о продукте или разместить заказ. Здесь же можно найти и заказать конденсаторы. С нетерпением ждем сотрудничества с вами.
Большой запас. Быстрый ответ. Умные люди.
Конденсатор: определение, схема, характер, типы, работа
В электротехнике компонент, используемый для хранения электрической энергии в электрическом поле, известен как «конденсатор». Это пассивное устройство, которое может накапливать электрический заряд на своих пластинах при подключении к источнику напряжения. Конденсаторы содержат две клеммы, и их эффект известен как емкость. Их можно найти во всех электроприборах, что делает их применение таким широким.
Конденсатор и емкость | Лучшие 2…
Пожалуйста, включите JavaScript
Конденсатор и емкость | Best 2022
Сегодня вы познакомитесь с определением, характеристиками, схемой, типами и работой конденсатора. Вы также узнаете следующее:
Диэлектрик конденсатора
Емкость и заряд
Стандартные единицы измерения емкости
Конденсатор при параллельном и последовательном включении
Энергия в конденсаторе и
Цветовой код конденсатора.
Содержимое
What is a capacitor?
Конденсатор — это компонент, обладающий способностью или способностью накапливать энергию в виде электрического заряда, создающего разность потенциалов (статическое напряжение) на своих пластинах. Электрический компонент работает как небольшая перезаряжаемая батарея. Проще говоря, конденсатор — это устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрическом поле.
Результат конденсатора называется емкостью, которая может существовать между любыми двумя электрическими проводниками вблизи цепи. Устройство предназначено для добавления емкости в цепь. Конденсаторы изначально известны как конденсатор . В настоящее время доступны различные типы конденсаторов, от очень маленьких конденсаторных шариков, используемых в резонансных цепях, до больших конденсаторов для коррекции коэффициента мощности. Однако все они выполняют одну и ту же задачу — накапливать заряд.
Кроме того, конденсатор состоит из двух или более параллельных проводящих (металлических) пластин, которые не соединены и не соприкасаются друг с другом. Однако они электрически разделены либо воздухом, либо какой-либо формой хорошего изолирующего материала, например керамикой, вощеной бумагой, слюдой, пластиком или какой-либо формой жидкого геля. Изолирующий слой между пластинами конденсатора известен как Диэлектрик .
Характеристики конденсатора
Характеристики конденсатора можно определить по его температуре, номинальному напряжению, диапазону емкости и использованию в конкретном приложении. Конденсаторы бывают разных типов и имеют свой уникальный набор характеристик и системы идентификации. Хотя некоторые из них легко распознать, некоторые из них могут ввести в заблуждение из-за букв, цветов или символов.
Лучший способ узнать характеристики конденсатора — выяснить, к какой группе относится конденсатор: керамической, пленочной, пластиковой или электролитической. Большинство конденсаторов имеют одинаковое значение емкости, они могут иметь разное номинальное напряжение. Таким образом, если вместо конденсатора с более высоким номинальным напряжением заменить конденсатор с меньшим номинальным напряжением, повышенное напряжение может повредить меньший конденсатор.
Конденсатор с любым другим электронным компонентом может быть разработан с учетом его ряда характеристик. Эти характеристики можно найти в технических паспортах, которые предоставляет производитель конденсаторов. Ниже приведены важные, которые нужно знать.
Подробнее: Значение заряда в конденсаторе
Номинальная емкость, (в)
Номинальное значение емкости измеряется в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ) или микрофарадах (мкФ). ). Он нанесен на корпус конденсатора цифрами, буквами или цветными полосами. Емкость конденсатора может изменяться в зависимости от частоты цепи (Гц) y в зависимости от температуры окружающей среды. Керамические конденсаторы меньшего размера могут иметь номинальную емкость всего один пикофарад (1 пФ), в то время как более крупные электролитические конденсаторы могут иметь номинальную емкость до одного фарад (1 Ф).
Рабочее напряжение, (WV)
Рабочее напряжение — еще одна важная характеристика конденсатора, которую следует учитывать. Он определяет максимальное постоянное напряжение постоянного или переменного тока, которое может безотказно прикладываться к конденсатору в течение всего срока его службы. Как правило, рабочее напряжение напечатано на корпусе конденсатора с указанием рабочего напряжения постоянного тока (WVDC).
Допуск, (±%)
Точно так же, как резисторы, конденсаторы также имеют допуск, выраженный в виде положительного или отрицательного значения в пикофарадах (±пФ) для маломощных конденсаторов. Обычно она составляет менее 100 пФ или в процентах (±%) для конденсаторов более высокой емкости, как правило, выше 100 пФ. Значение допуска — это степень, в которой фактическая емкость может отличаться от номинального значения, и может варьироваться от -20% до +80%. Таким образом, конденсатор емкостью 100 мкФ с допуском ±20 % будет законно варьироваться от 80 мкФ до 120 мкФ и оставаться в пределах допуска.
Ток утечки
Диэлектрик, содержащийся в конденсаторе для разделения проводящих пластин, не является идеальным изолятором. Это приводит к протеканию или «утечке» очень небольшого тока через диэлектрик из-за влияния мощных электрических полей, создаваемых зарядом на пластинах при подаче на них постоянного напряжения питания. Небольшой поток постоянного тока в области наноампер (нА) известен как конденсаторы, ток утечки. Этот ток утечки возникает из-за того, что электроны физически находят свой путь через диэлектрическую среду, вокруг ее краев или через ее выводы и со временем полностью разряжают конденсатор.
Рабочая температура, (T)
Изменения рабочей температуры вокруг конденсатора могут повлиять на значение емкости из-за изменений диэлектрических свойств. Слишком горячий и слишком холодный воздух или температура окружающей среды повлияют на значение емкости конденсатора, что может изменить правильную работу схемы. Нормальный рабочий диапазон для большинства конденсаторов составляет от 30 ^o C до +125 ^o C при номинальном напряжении. Рабочая температура не должна быть выше +70 ^или C, особенно для пластиковых конденсаторов.
Температурный коэффициент, (TC)
Максимальное изменение емкости конденсатора в заданном диапазоне температур. Температурный коэффициент конденсатора обычно может быть выражен линейно как части на миллион на градус Цельсия (PPM/C) или как процентное изменение в определенном диапазоне температур. Хотя некоторые конденсаторы являются нелинейными (конденсаторы класса 2), их стоимость увеличивается с повышением температуры, что дает им температурный коэффициент, который выражается как положительный «P». Некоторые конденсаторы уменьшают свое значение по мере повышения температуры, что дает им температурный коэффициент, который выражается как отрицательный «N».
Поляризация
Поляризация конденсатора обычно относится к электролитическому типу, но в основном к алюминиевому электролитическому, что касается их электрического соединения. Большинство электролитических конденсаторов являются полярными, то есть напряжение, подаваемое на клеммы конденсатора, должно иметь правильную полярность, то есть положительное к положительному и отрицательное к отрицательному. Неправильная поляризация может привести к разрушению оксидного слоя внутри конденсатора, что приведет к протеканию очень больших токов через устройство. Таким образом, в результате разрушения.
Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора представляет собой импеданс конденсатора по переменному току при использовании на высоких частотах и включает сопротивление диэлектрического материала. Кроме того, сопротивление постоянному току клеммных выводов, сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком и сопротивление обкладки конденсатора измеряются при определенной частоте и температуре.
В некотором смысле ESR является противоположностью сопротивления изоляции, которое представлено как чистое сопротивление (без емкостного или индуктивного сопротивления) параллельно конденсатору. Идеальный конденсатор будет иметь только емкость, но ESR представлено как чистое сопротивление (менее 0,1 Ом) последовательно с конденсатором (отсюда и название эквивалентного последовательного сопротивления), и оно зависит от частоты, что делает его ДИНАМИЧЕСКОЙ величиной.
Схема конденсатора:
Типы конденсаторов
Существуют различные типы конденсаторов, от очень маленьких тонких подстроечных типов, используемых в осцилляторах или радиосхемах, до конденсаторов большой мощности в виде металлической банки, используемых в схемы коррекции и сглаживания мощности высокого напряжения. Ниже приведены различные типы конденсаторов, используемых в различных приложениях.
Диэлектрический конденсатор
Эти типы конденсаторов обычно относятся к переменному типу, когда требуется постоянное изменение емкости для настройки передатчиков, приемников и транзисторных радиоприемников. Конденсаторы с переменной диэлектрической проницаемостью представляют собой многопластинчатые конденсаторы с воздушным зазором, имеющие набор неподвижных пластин (лопасти статора) и набор подвижных пластин (лопасти ротора). Эти лопасти перемещаются между неподвижными пластинами.
Присоединяйтесь к нашему информационному бюллетеню
Положение подвижных пластин относительно неподвижных пластин определяет общее значение емкости. Емкость обычно максимальна, когда два набора пластин полностью сцеплены друг с другом.
Обозначение конденсатора переменной емкости
Помимо конденсаторов переменной емкости, переменные конденсаторы предустановленного типа также называются подстроечными. Как правило, это небольшие устройства, которые можно отрегулировать или «предварительно настроить» на определенное значение емкости с помощью небольшой отвертки, они доступны с очень малой емкостью 500 пФ или меньше и неполяризованы.
Тип пленочных конденсаторов
Наиболее распространены пленочные конденсаторы. Они состоят из относительно большого семейства конденсаторов с различиями в их диэлектрических свойствах, таких как полиэстер (майлар), полистирол, полипропилен, поликарбонат, металлизированная бумага, тефлон и т. д. Эти типы конденсаторов доступны в диапазонах емкости от 5 пФ. до 100 мкФ в зависимости от фактического типа конденсатора и его номинального напряжения. Они также поставляются в ассортименте форм и стилей корпусов, включая обертывание и заливку (овальные и круглые), эпоксидные корпуса (прямоугольные и круглые), герметичные металлические корпуса (прямоугольные и круглые).
Пленочные конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется полистирол, поликарбонат или тефлон, иногда называют «пластиковыми конденсаторами».
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы обычно называют ДИСКОВЫМИ конденсаторами. Они изготавливаются путем покрытия двух сторон небольшого фарфорового или керамического диска серебром и складываются вместе, образуя конденсатор. Когда требуется очень низкое значение емкости, следует использовать один керамический диск диаметром около 3-6 мм. Керамические конденсаторы имеют высокую диэлектрическую проницаемость (High-K) и доступны, так что можно получить относительно высокую емкость при небольшом физическом размере.
Эти типы конденсаторов могут демонстрировать большие нелинейные изменения емкости в зависимости от температуры и в результате используются в качестве развязывающих или шунтирующих конденсаторов, поскольку они также являются неполяризованными устройствами.
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы обычно используются, когда требуются очень большие значения емкости. Полужидкий раствор электролита в виде желе или пасты используется вместо использования очень тонкого слоя металлической пленки для одного из электродов. Полужидкий раствор электролита служит вторым электродом (обычно катодом).
Диэлектрик представляет собой очень тонкий слой оксида, выращенного электрохимическим способом в производстве с толщиной пленки менее десяти микрон. Изолирующий слой настолько тонкий, что можно изготавливать конденсаторы с большим значением емкости при малых физических размерах, так как расстояние между обкладками d очень мало.
Большинство электролитических типов конденсаторов поляризованы, то есть постоянное напряжение, подаваемое на клеммы конденсатора, должно иметь правильную полярность, т. е. положительное к положительному выводу и отрицательное к отрицательному.
Принцип работы конденсатора
Работа конденсатора менее сложна и ее легко понять. Физическая форма и конструкция практичных конденсаторов сильно различаются, и существует множество доступных типов. Большинство конденсаторов имеют как минимум два электрических проводника, часто в виде металлических пластин или поверхностей, разделенных диэлектрической средой. Проводником может быть фольга, тонкая пленка, спеченный шарик металла или электролит. Непроводящий диэлектрик увеличивает зарядную емкость конденсатора.
Конденсаторы широко используются как части электрических цепей во многих обычных электрических устройствах. Идеальный конденсатор не рассеивает энергию, как резистор. Хотя в реальных условиях конденсаторы рассеивают небольшое количество энергии, когда к клеммам конденсатора прикладывается разность электрических потенциалов (напряжение). Например, когда конденсатор подключен к батарее, на диэлектрике возникает электрическое поле, в результате чего положительный заряд накапливается на одной пластине, а отрицательный — на другой.
Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе конденсатора:

Диэлектрик конденсатора
Помимо общего размера проводящих пластин и их расстояния или расстояния друг от друга, тип диэлектрика материал, используемый в конденсаторе, является еще одним фактором, который может повлиять на общую емкость. Это также известно как диэлектрическая проницаемость (ε) диэлектрика. Проводящие пластины конденсатора обычно изготавливаются из металлической фольги или металлической пленки, обеспечивающей поток электронов и заряд, но в качестве диэлектрика всегда используется изоляционный материал. В качестве диэлектрика в конденсаторе могут использоваться различные типы изоляционных материалов. Они отличаются своей способностью блокировать или пропускать электрический заряд.
Как упоминалось ранее, диэлектрический материал может быть изготовлен из нескольких изоляционных материалов или комбинаций этих материалов. Наиболее распространенными типами являются воздух, бумага, полиэстер, полипропилен, майлар, керамика, стекло, масло или множество других материалов.
Процесс, при котором диэлектрический материал или изолятор увеличивает емкость конденсатора по сравнению с воздухом, известен как диэлектрическая проницаемость, K. Диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью является намного лучшим изолятором, чем диэлектрический материал с более низкой диэлектрической проницаемостью .