Конденсатор полярность


Что такое полярность конденсатора и как ее определить?


Для чего нужен конденсатор?

У этого прибора есть множество применений. Мы не будем перечислять их все, отметим лишь некоторые.

1) Фильтрация пульсаций в цепях питания. Конденсаторы часто ставят на входе и выходе преобразователей напряжения, на входе питания микросхем. В этом случае конденсаторы служат своего рода амортизаторами, которые могут сгладить неровности напряжения, подобно амортизаторам автомобиля, сглаживающим неровности дороги.

2) Времязадающие электрические цепи. Конденсаторы разной ёмкости заряжаются и разряжаются за разное время. Эту особенность используют в устройствах, где необходимо отсчитывать определенные промежутки времени. Например, с помощью резистора и конденсатора задается период и скважность импульса в микросхеме таймера 555 (урок про таймер 555).

3) Датчики прикосновения. В роли одной из обкладок конденсатора может выступить человек. Эту особенность нашего тела используют в своей работе сенсорные кнопки, тачскрины и тачпады некоторых видов.

4) Хранение данных. Конденсаторы применяются для хранения данных в оперативной памяти — ОЗУ (SRAM). Каждый модуль такой памяти содержит миллиарды отдельных конденсаторов, которые могут быть заряжены или разряжены, что интерпретируется как единица или ноль.

И это далеко не все варианты применения этого незаменимого прибора. Попробуем разобраться, как устройство конденсатора позволяет ему выполнять столько полезных функций!



Как определить полярность электролитического конденсатора?

Существует ряд способов, как проверить расположение плюса и минуса на корпусе устройства. Полярность конденсатора определяется следующим образом:

  • по маркировке, т.е. по нанесенным на его корпус надписям и рисункам;
  • по внешнему виду;
  • с помощью универсального измерительного прибора – мультиметра.

Важно правильно определить положительные и отрицательные контакты, чтобы после монтажа при подаче напряжения схема не вышла из строя.

Способы определения полярности конденсатора

По маркировке

У большинства конденсаторов-электролитов отечественных, а также ряда государств бывшего соцлагеря, обозначается лишь положительный вывод. Соответственно, второй – это минус. Но вот символика может быть разной. Она зависит от страны-изготовителя и года выпуска радиодетали. Последнее объясняется тем, что с течением времени изменяются нормативные документы, вступают в силу новые стандарты.

Примеры обозначения плюса конденсатора

  • Символ «+» на корпусе около одной из ножек. В некоторых сериях она проходит через его центр. Это относится к конденсаторам цилиндрической формы (бочкообразным), с «дном» из пластмассы. Например, К50-16.
  • У конденсаторов типа ЭТО полярность иногда не обозначается. Но определить ее визуально можно, если посмотреть на форму детали. Вывод «+» расположен со стороны, имеющий больший диаметр (на рисунке плюс вверху).

  • Если конденсатор (так называемая коаксиальная конструкция) предназначен для монтажа способом присоединения корпуса к «шасси» прибора (являющимся минусом любой схемы), то центральный контакт – плюс, без всякого сомнения.

Обозначение минуса

Это относится к конденсаторам импортного производства. Рядом с ножкой «–», на корпусе, имеется своеобразный штрих-код, представляющий собой прерывистую полосу или вертикальный ряд из черточек. Как вариант – длинная полоска вдоль осевой линии цилиндра, один конец которой указывает на минус. Она выделяется на общем фоне своим оттенком.

По геометрии

Если у конденсатора одна ножка длиннее другой, то это – плюс. В основном подобным образом также маркируются изделия импортные.

С помощью мультиметра

Такой способ определения полярности конденсатора практикуется, если его маркировка трудночитаема или полностью стерта. Для проверки необходимо собрать схему. Понадобится или мультиметр с внутренним сопротивлением порядка 100 кОм (режим – измерение I=, предел – микроамперы)

или источник постоянного тока + милливольтметр + нагрузка

Что сделать

  • Полностью разрядить конденсатор. Для этого достаточно его ножки замкнуть накоротко (жалом отвертки, пинцетом).
  • Подключить емкость в разрыв цепи.
  • После окончания процесса заряда зафиксировать значение тока (он будет постепенно уменьшаться).
  • Разрядить.
  • Снова включить в схему.
  • Считать показания прибора.

Рекомендация. Определение полярности прибором целесообразно делать в любом случае. Это позволит одновременно произвести и диагностику детали. Если электролит, имеющий большой номинал, заряжается сравнительно быстро от источника 9±3 В, то это свидетельство того, что он «подсох». То есть утратил часть своей емкости. Его лучше в схему не ставить, так как ее работа может быть некорректной, и придется заниматься дополнительными настройками.

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

РАБОЧИЙПУСКОВОЙ
Где применяетсяВ цепи рабочих обмоток асинхронного двигателяВ пусковой цепи
Выполняемые функцииСоздание вращающегося электромагнитного поля для работы электромотораСдвиг фаз между пусковой и рабочей обмоткой, запуск двигателя под нагрузкой
Время работыОт включения до окончания работыВо время запуска до выхода на нужный режим.
Тип конденсатораМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и напряжения 1,15 выше питающегоМБГО, МБГЧ и подобные нужного номинала и на рабочее напряжение в 2-3 раза превышающее напряжение питания

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы.

Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные.

Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды. Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие

Всевозможные типы конденсаторов, используемые сегодня практически всюду в электронике и электротехнике, в качестве диэлектрика содержат различные вещества. Однако, что касается конкретно электролитических конденсаторов, в частности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно строгое соблюдение полярности. Если такой конденсатор включить в цепь неправильно, то он не сможет нормально работать. Данные конденсаторы называются поэтому полярными. В чем же заключается принципиальное отличие полярного конденсатора от неполярного, почему одним конденсаторам все равно как быть включенными в схему, а другим принципиально важно соблюдение полярности?

Будет интересно➡ Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов

В этом и попробуем сейчас разобраться. Дело здесь в том, что процесс изготовления электролитических конденсаторов сильно отличается от, скажем, керамических или полипропиленовых. Если у последних двух как обкладки, так и диэлектрик однородны по отношению друг к другу, то есть нет различия в структуре на границе обкладка-диэлектрик с обеих сторон диэлектрика, то электролитические конденсаторы (цилиндрические алюминиевые, танталовые, полимерные) имеют различие в структуре перехода диэлектрик-обкладка с двух сторон диэлектрика: анод и катод отличаются по химическому составу и физическим свойствам.

Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.

Когда изготавливают электролитический алюминиевый конденсатор, то не просто скручивают в рулон две одинаковые обкладки из фольги, проложенные пропитанной электролитом бумагой. Со стороны анодной обкладки (на которую подается +) присутствует слой оксида алюминия, нанесенный на травленую поверхность фольги особым способом. Анод призван отдавать электроны через внешнюю цепь катоду в процессе заряда конденсатора. Отрицательная обкладка (катод) – просто алюминиевая фольга, на нее в процессе заряда приходят электроны по внешней цепи. Электролит здесь служит проводником ионов.


Полярные и неполярные конденсаторы.

Так же обстоит дело и с танталовыми конденсаторами, где в качестве анода служит порошок тантала, на котором формируется пленка пентаоксида тантала (анод связан с оксидом!), несущего функцию диэлектрика, затем идет слой полупроводника — диоксида марганца в качестве электролита, затем серебряный катод, с которого будут уходить электроны в процессе разряда.

Полимерные электролитические конденсаторы в качестве катода используют легкий проводящий полимер, а в остальном все процессы аналогичны. Суть — окислительная и восстановительная реакции, как в аккумуляторной батарее. Анод окисляется во время электрохимической реакции разрядки, а катод восстанавливается.

Когда электролитический конденсатор заряжен, то имеет место избыток электронов на его катоде, на минусовой обкладке, сообщающий как раз отрицательный заряд этой клемме, а на аноде — недостаток электронов, дающий положительный заряд, таким образом получаем разность потенциалов. Если заряженный электролитический конденсатор замкнуть на внешнюю цепь, то избыточные электроны побегут от отрицательно заряженного катода к положительно заряженному аноду, и заряд будет нейтрализован. В электролите положительные ионы движутся в этот момент от катода к аноду.

Если включить такой полярный конденсатор в цепь неправильно, то описанные реакции не смогут нормально протекать, и конденсатор не будет нормально работать. Неполярные же конденсаторы могут работать в любом включении, поскольку в них нет ни анода, ни катода, ни электролита, и их обкладки взаимодействуют с диэлектриком одинаково, ровно как и с источником.


Полярность конденсатора.

А что если под рукой есть только полярные электролитические конденсаторы, а нужно осуществить включение конденсатора в цепь тока с меняющейся полярностью? Для этого существует одна хитрость. Нужно взять два одинаковых полярных электролитических конденсатора, и соединить их между собой последовательно одноименными клеммами. Получится один неполярный конденсатор из двух полярных, емкость которого будет в 2 раза меньше каждого из двух его составляющих.

Будет интересно➡ Формула расчёта сопротивления конденсатора

На этой основе, кстати, изготавливают неполярные электролитические конденсаторы, в которых слой оксида присутствует на обеих обкладках. По этой причине неполярные электролитические конденсаторы имеют значительно больший размер, чем полярные аналогичной емкости. Основываясь на данном принципе, изготавливают также электролитические пусковые неполярные конденсаторы, рассчитанные на работу в цепях переменного тока частотой 50-60 Гц.


Полярный и неполярный конденсатор

Что такое полярность в химии

Полярность

– свойство, показывающее изменение распределения электронной плотности около ядер, если сравнивать с изначальным ее распределением в образующих данную связь нейтральных частицах.

Поляризуемость

— способность поляризоваться под воздействием электрического поля.

Мерой полярности

называется электрический момент диполя. В нейтральных соединениях он равен нулю. Его значение зависит от разности электроотрицательностей элементов.

Длина диполя

— расстояние между его полюсами. Данная характеристика также влияет на степень полярности.

Любое соединение состоит из ядра (положительные частицы) и электронов (отрицательные частицы). И положительные, и отрицательные частицы имеют свой электрический центр тяжести.

Если центры тяжести частиц совпадают, то соединение считается неполярным. Если же полюса не накладываются друг на друга, то в этом случае речь идет о дипольной связи.

Для чего используют конденсатор?

Промышленная отрасль производит самые разнообразные конденсаторы, которые затем используются во многих областях. Они требуются в следующих отраслях:

  • автомобилестроении;
  • радиотехнике;
  • электронике;
  • электробытовой технике;
  • приборостроении.

Конденсаторы можно назвать «сосудами» для хранения энергии. Они отдают энергию при коротких сбоях в питании. Кроме вышеперечисленного, специальный вид данных компонентов отделяет нужные сигналы, определяет частоту устройств, которые формируют сигналы. Конденсатор имеет быстрый период зарядки-разрядки.

Справка! Данный электрический элемент (конденсатор) располагает в своём составе парой проводников — это токопроводящие обкладки. При пропускании постоянного тока цепью его запрещено включать, так как это будет равносильно разрыву цепи.

В электроцепи переменного тока обкладки конденсатора попеременно заряжаются с частотой проходящего тока. Это можно объяснить следующим: зажимы данного источника тока время от времени подвергаются смене напряжения. Далее в цепи появляется ток переменного характера.

Подобно катушке, а также резистору, конденсатор оказывает переменному току сопротивление. Следует учесть, для токов различных частот оно будет разным. Например, проявляя хорошую пропускную способность для токов высокочастотных, он будет оказывать изолирующие свойства для токов низкочастотных.

Сопротивление электрического компонента взаимосвязанно с частотой, а также ёмкостью тока.

Устройство простейшего конденсатора

Конденсатор состоит их двух металлических пластин — электродов, называемых также обкладками, между которыми находится тонкий слой диэлектрика.

Собственно, все конденсаторы устроены именно таким (или почти таким) образом, разве что меняется материал обкладок и диэлектрика.

Чтобы увеличить ёмкость конденсатора, не увеличивая его размеры, применяют разные хитрости. Например, если мы возьмем две обкладки в виде длинных полосок фольги, проложим между ними хотя бы тот же полиэтилен и свернем все это как рулет, то получится очень компактный прибор с большой ёмкостью. Именно так устроены плёночные конденсаторы.

Если вместо полиэтилена взять бумагу и пропитать её электролитом, то на поверхности фольги образуется тонкий слой оксида, который не проводит ток. Такой конденсатор будет называться электролитическим.

Существует много разных видов конденсаторов: бумажные, плёночные, оксидные алюминиевые и танталовые, вакуумные и т.п. В нашем уроке мы будем использовать оксидные электролитические конденсаторы из-за их большой ёмкости и доступности.

Виды

Классификация конденсаторов может происходить по различным критериям.

По постоянству ёмкости:

  • Постоянные.
  • Переменные. Их ёмкость может изменяться либо вручную оператором (пользователем) устройства, либо под воздействием напряжения (как в варикапах и варикондах).

Советуем изучить Как устроить освещение участка

По полярности прикладываемого напряжения:

  • Неполярные – могут работать в цепях переменного тока.
  • Полярные – при подключении напряжения неправильной полярности выходят из строя.

В зависимости от того, где используются эти компоненты, различают разные варианты по материалу:

  • Бумажные и металлобумажные – это привычные многим, распространённые в советское время конденсаторы в виде прямоугольных кирпичиков с маркировкой наподобие «МБГЧ». Внешний вид этого вида конденсаторов вы видите ниже. Они неполярные.
  • Керамические – ими часто фильтруют высокочастотные помехи, а относительная диэлектрическая проницаемость позволяет делать многослойные компоненты с ёмкостью сопоставимой электролитам (дорого), не чувствительны к полярности.
  • Плёночные – распространены в виде коричневых подушечек, недорогие, используются повсеместно. Характерны малым током утечки, небольшой ёмкостью, высоким рабочим напряжением и нечувствительностью к полярности приложенного напряжения.
  • С воздушным диэлектриком. Лучший пример такого элемента – подстроечный конденсатор резонансного контура из радиоприёмника, ёмкость таких элементов невелика, но удобно реализовать её изменение.
  • Электролитические – это элементы в виде бочонков, их устанавливают чаще всего в качестве фильтра сетевых пульсаций в БП. Конструкция и принцип действия позволяют получить большую ёмкость при небольших размерах, но со временем могут высыхать, терять ёмкость или вздуваться. Как выглядят в исправном состоянии эти изделия вы видите ниже. В качестве диэлектрика используют тонкий слой оксида металла. Если в БП используют конденсаторы с диэлектриком из AL2O3 – т.н. «алюминиевые электролиты», то для работы в высокочастотных цепях – используют танталовые (Ta25 — они также относятся к электролитам) конденсаторы, потому что у них меньший ток утечки, большая устойчивость к внешним воздействиям в отличие от предыдущих, алюминиевых.
  • Полимерные – способны выдерживать большие импульсные токи, работать при низких температурах

Где используются конденсаторы

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

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

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

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

Техническое исполнение конденсаторов

Классифицировать конденсаторы можно по нескольким группам. Так, в зависимости от возможности регулировать емкость их разделяют на постоянные, переменные и подстроечные. По своей форме они могут быть цилиндрическими, сферическими и плоскими. Можно делить их по назначению. Но самой распространенной классификацией является таковая по типу диэлектрика.

Бумажные конденсаторы

В качестве диэлектрика используется бумага, очень часто — промасленная. Как правило, такие конденсаторы отличает большой размер, но были варианты и в небольшом исполнении, без промасливания. Используются в качестве стабилизирующих и накопительных устройств, а из бытовой электроники постепенно вытесняются более современными пленочными моделями.

При отсутствии промасливания имеют существенный недостаток — реагируют на влажность воздуха даже при герметичной упаковке. Промокшая бумага увеличивает энергопотери.

Диэлектрик в виде органических пленок

Пленки могут быть выполнены из органических полимеров, таких как:

  • полиэтилентерифталат;
  • полиамид;
  • поликарбонат;
  • полисульфон;
  • полипропилен;
  • полистирол;
  • фторопласт (политетрафторэтилен).

По сравнению с предыдущими, такие конденсаторы имеют более компактные размеры, не увеличивают диэлектрические потери при увеличении влажности, но многие из них подвергаются риску выхода из строя при перегреве, а те, что этого недостатка лишены, отличаются более высокой стоимостью.

Советуем изучить Элегазовые выключатели

Твердый неорганический диэлектрик

Это может быть слюда, стекло и керамика.

Преимуществом этих конденсаторов считается их стабильность и линейность зависимости емкости от температуры, приложенного напряжения, а у некоторых — даже от радиации. Но иногда сама такая зависимость становится проблемой, и чем она менее выражена, тем дороже изделие.

Оксидный диэлектрик

С ним выпускаются алюминиевые, твердотельные и танталовые конденсаторы. Они имеют полярность, поэтому выходят из строя при неправильном подключении и превышении номинала напряжения. Но при этом они обладают хорошей емкостью, компактны и стабильны в работе. При правильной эксплуатации могут работать около 50 тыс. часов.

Вакуум

Такие устройства представляют собой стеклянную или керамическую колбу с двумя электродами, откуда выкачан воздух. В них практически отсутствуют потери, но малая емкость и хрупкость ограничивают сферу их применения радиостанциями, где величина емкости не так важна, а вот устойчивость к нагреву имеет принципиальное значение.

Двойной электрический слой

Если посмотреть, для чего нужен конденсатор, то можно понять, что этот тип — не совсем он. Скорее, это дополнительный или резервный источник питания, в качестве чего они и используются. Одни категория таких устройств — ионисторы — содержат в себе активированный уголь и слой электролита, другие работают на ионах лития. Емкость этих приборов может составлять до сотен фарад. К их недостаткам можно отнести высокую стоимость и активное сопротивление с токами утечки.

Неполярные электролитические конденсаторы

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов температурные характеристики, тип корпуса и так далее , которые делают тот или иной тип конденсаторов электролитический, керамический и пр. В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника. Конденсаторы Рис.

Регистрация Вход.

С помощью мультиметра

Перед проведением экспериментов важно собрать схему так, чтобы испытательное напряжение источника постоянного тока (ИП) не превышало 70-75% от номинала, указанного на корпусе накопителя или в справочнике. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В. Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне 5-6 В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП.

Конденсатор должен быть полностью разряжен – для этого нужно соединить его ножки или выводы накоротко на несколько секунд металлической отверткой или пинцетом. Можно подключить к ним лампу накаливания от карманного фонарика, пока она не потухнет или резистор. Затем следует внимательно осмотреть изделие – на нем не должно быть повреждений и вздутий корпуса, особенно защитного клапана.

Потребуются следующие устройства и компоненты:

  • ИП – батарея, аккумулятор, блок питания компьютера или специализированное устройство с регулируемым выходным напряжением;
  • мультиметр;
  • резистор;
  • монтажные принадлежности: паяльник с припоем и канифолью, бокорезы, пинцет, отвертка;
  • маркер для нанесения знаков полярности на корпус проверяемого электролита.

Затем следует собрать электрическую схему:

  • параллельно резистору с помощью “крокодилов” (т.е. щупов с зажимами) присоединить мультиметр, настроенный на измерение постоянного тока;
  • плюсовую клемму ИП соединить с выводом резистора;
  • другой вывод резистора соединить с контактом емкости, а ее 2 контакт присоединить к минусовой клемме ИП.

Если полярность подключения электролита правильная, мультиметр ток не зафиксирует. Т.о., контакт, соединенный с резистором, будет плюсовым. В противном случае мультиметр покажет наличие тока. В этом случае с минусовой клеммой ИП был соединен плюсовой контакт электролита.

Другой способ проверки отличается тем, что мультиметр, параллельно подключенный к сопротивлению, переводится в режим измерения постоянного напряжения. В этом случае при правильном подключении емкости прибор покажет напряжение, величина которого затем будет стремиться к нулю. При неправильном подключении напряжение сначала будет падать, но потом зафиксируется на ненулевой величине.

Согласно 3 способу прибор, измеряющий постоянное напряжение, присоединяется параллельно не сопротивлению, а проверяемой емкости. При правильном подключении полюсов емкости напряжение на ней достигнет величины, выставленной на ИП. Если же минус ИП будет соединен с плюсом емкости, т.е. неправильно, напряжение на конденсаторе поднимется до значения, равного половине величины, выдаваемой ИП. Например, если на клеммах ИП 12 В, то на емкости будет 6 В.

С помощью чего измеряют полярность у конденсатора

Как узнать где на конденсаторе плюс, если стерта маркировка? К сожалению, в подавляющем большинстве случаев, при удаленной маркировке определить правильную полярность не представляется возможным. Для некоторых типов радиодеталей, при наличии соответствующего опыта, можно определять полярность при помощи тестера. Порядок действий следующий:

  • Переключатель прибора ставят в положение измерения сопротивления.
  • Прикасаются щупами к выводам элемента. В этот момент стрелка делает бросок, показывая низкое сопротивление (это происходит из-за процесса зарядки). Затем показания прибора изменяются в сторону увеличения сопротивления.
  • Меняют полярность щупов. Стрелка совершает еще больший скачок и снова возвращается в положение высокого сопротивления. Происходит разряд и последующий заряд с противоположной полярностью.
  • Засекают значения максимального сопротивления при различной полярности подключения щупов прибора. Меньшее значение говорит о наличии токов утечки, а значит полярность подключения щупов не соответствует назначению выводов. То есть, если обнаружено некоторое сопротивление, то положительный щуп устройства подключен к отрицательному выводу конденсатора. При правильной полярности у исправного элемента токи утечки ничтожны, и сопротивление приближается к бесконечности.

Вам это будет интересно Особенности полупроводников

Все вышесказанное справедливо только для некоторых типов электролитических конденсаторов, обладающими сравнительно большой ёмкостью. В остальных случаях достоверно определить назначение выводов достаточно проблематично.

Соблюдение полярности при подключении конденсаторов к цепям схемы важно не только для правильного функционирования устройства. Не менее важна безопасность, так как несоблюдение требований может привести к разрушению корпуса и повреждению других элементов конструкции.

Что будет если перепутать полярность

Если ошибиться с полярностью электролитического конденсатора – он обязательно выйдет из строя! Сопротивление конденсатора при обратной полярности небольшое, поэтому через его цепь потечет значительный ток. Это вызовет быстрый перегрев, закипание электролита, пары которого разорвут корпус. Такой же эффект вызовет и увеличение рабочего напряжения выше указанного на корпусе. Чтобы исключить нехорошие последствия, верхняя крышка корпуса делается профилированной, с канавками-углублениями на верхней крышке.

Будет интересно➡ Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?

При повышенном давлении внутри крышка расходится по этим канавкам, выпуская пары наружу. Следует отметить, что электролитические конденсаторы, использующиеся в компьютерных блоках питания и материнских платах, могут выйти из строя после нескольких лет эксплуатации в нормальном рабочем режиме. Дело в том, что в конденсаторах из-за наличия электролита постоянно протекают электрохимические процессы, усугубляющиеся тяжелым режимом работы и повышенной температурой.

Присутствует разъем для измерения емкости

Дальнейшая методика проверки зависит от функциональности самого мультиметра: обладает ли он специальными разъемами и функцией измерения емкости (обозначается Cx) или нет. Если да, то все предельно просто:

  • выпаяйте деталь из платы;
  • зачистите ножки от окислов и остатков припоя;
  • установите на приборе режим измерения емкости с пределом измерения, близким или равным к номиналу конденсатора, который на нем указан;
  • установите элемент в специальное парное гнездо на мультиметре, либо коснитесь ножками металлических пластин, его заменяющих.

Чтобы проверить электролитический конденсатор, необходимо соблюдать полярность — плюс к плюсу, минус к минусу. Если на гнездах прибора обозначены плюс и минус, то устанавливать его нужно только так. Если не обозначены — не имеет значения.

Электролитический конденсатор — это мини-аккумулятор, в нем содержится электролит, и подключается он только с соблюдением полярности.

Плюс на нем не отмечается, но минус промаркирован галочкой на золотистом фоне, кроме того, «минусовая» ножка иногда бывает длиннее. Неправильное подключение полярного элемента приведет к однозначному выходу его из строя.

После установки детали в гнезда мультиметр начнет заряжать его постоянным током. На дисплее появится число, которое будет постепенно увеличиваться.

Когда показания перестанут меняться — элемент максимально заряжен. Если показатель заряда аналогичен или хотя бы близок номиналу — элемент работоспособен.

А как проверить керамический конденсатор? Точно так же. Керамические элементы этого вида всегда неполярны, поэтому можно не опасаться неправильного подключения.

Работа электродвигателя без конденсатора

Термоваккумная обработка увеличивает срок службы конденсатора, исключая возможность внутренней коррозии элементов. Чистая комната, с контролем влажности и температуры воздуха, высокопроизводительное швейцарское оборудование. Мы готовы к выпуску до 20 шт. Там, где на других завода работают люди, у нас автоматизированные станки. Быстрее, качественнее, надежней. Наличие собственных тестовых лабораторий на все типы выпускаемой продукции позволяют дать дополнительную гарантию клиентам в качестве продукции.

Наиболее распространённые в России модели

Чаще всего можно встретить в продаже следующие марки:

  • Конденсаторы марки СВВ-60 с исполнением в металлизированном полипропиленовом варианте. Они отличаются сравнительно высокой ценой.
  • Плёночные марки HTC обладают достаточно высоким уровнем качества, но стоят немного меньше, чем СВВ-60.
  • Э92 представляют собой бюджетный вариант пусковых конденсаторов. Они имеют относительно невысокую цену, но в качестве и надёжности уступают предыдущим двум вариантам.

Существует также ряд других моделей, но они распространены в меньшей степени.

Процедура подключения конденсаторов Источник uk-parkovaya.ru

Что такое полярность конденсатора: конструкция и ее типы

Конденсатор - это электронный компонент , который хранит энергию в электрической форме при зарядке и также известен как двухконтактный пассивный компонент или конденсатор, измеряемый в фарадах (F). Он состоит из двух металлических параллельных пластин, разделенных зазором, заполненным диэлектрик средний. Они подразделяются на 3 типа: конденсатор постоянной емкости, поляризованный конденсатор и конденсатор переменной емкости. Если конденсатор постоянной емкости имеет фиксированное значение емкости, поляризованный конденсатор имеет две полярности («+ ve» и «-ve»), а в конденсаторе переменной емкости значение емкости может быть изменено в зависимости от применения. В этой статье дается обзор полярности конденсатора и его типов.



Что такое полярность конденсатора?

Определение: Конденсатор - это пассивный элемент, который хранит в себе небольшой заряд. Они подразделяются на два типа: один - это поляризованный конденсатор (конденсатор, полярность которого указывается), а другой - неполяризованный конденсатор (конденсатор, полярность которого не указана). Он состоит из 2 выводов, которые представлены как анод (+) и катод (-), как показано на схеме ниже. Если емкость конденсатора имеет фиксированную полярность, он подключается в зависимости от направления полярности цепи.


Поляризованные и неполяризованные конденсаторы



Эквивалентная схема конденсатора

Идеальный конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных расстоянием «d». Промежуток между конденсаторами заполнен диэлектрической средой, которая действует как изолятор. Такая конструкция делает конденсатор идеальным конденсатором. Но в реальном мире невозможно получить идеальный конденсатор из-за тока утечки всякий раз, когда ток течет через конденсатор. Следовательно, мы строим эквивалентную схему конденсатора, соединяющего последовательный резистор ”Rсерии“И резистор утечки“ Rутечка' как показано ниже.

Цепь конденсатора



Идентификация полярности конденсатора

Полярность конденсаторов можно определить несколькими способами.

По высоте выводов конденсатора мы можем определить, какая полярность - отрицательная, а какая - положительная. Конденсатор, вывод которого длиннее, является выводом положительной полярности или анодом, а конденсатор, вывод которого короче, является выводом отрицательной полярности или катодом.

Если конденсатор не поляризован, мы можем подключить его в любом направлении. Мы можем легко определить, является ли он неполяризованным, просмотрев метки NP и BP на конденсаторе. Для некоторых конденсаторов на компоненте есть положительные символы «+» и «-».


Конденсаторы полярности

Примеры полярности конденсатора

Примеры полярности конденсатора включают следующее.

Большой конденсатор

На рисунке ниже мы можем наблюдать знак DOT около вывода, который является выводом положительной полярности, также известным как анод, а другой вывод называется выводом отрицательной полярности, известным как катод. Стрелки на конденсаторе - еще одно обозначение полярности.

Большой конденсатор

Конденсатор со стрелкой

На рисунке мы можем увидеть стрелку черного цвета, указывающую в сторону клеммы, это клемма отрицательной полярности.

Представление стрелки

Типы неполярных конденсаторов

Конденсаторы, полярность которых не указана, являются конденсаторами неполярности. Может подключаться любым способом на Печатная плата (PCB) . Существуют различные типы неполярных конденсаторов, например

Среди них наиболее часто используемые конденсаторы - керамический конденсатор и пленочный конденсатор.

Керамический конденсатор

Керамический конденсатор имеет постоянное значение емкости и состоит из материала, называемого керамикой. Он также известен как диэлектрический материал (диэлектрический материал не позволяет току свободно течь через него). Как правило, керамический конденсатор состоит из множества чередующихся слоев керамики с металлическим слоем между ними (где металлы, используемые в конденсаторе, действуют как электроды). Имеющиеся 2 электрода имеют положительную и отрицательную полярность.

Керамический Тип

Керамический конденсатор также подразделяется на два класса: керамический конденсатор класса 1 имеет высокую стабильность и низкие потери, а керамический конденсатор класса 2 имеет высокую буферную эффективность для объемных, байпасных и соединительных приложений. Эти конденсаторы доступны в различных формах и размерах. Они относятся к категории неполяризованных конденсаторов, которые можно любым способом подключать на печатной плате.

Пленочный конденсатор

Пленочный конденсатор также называют пластиковым конденсатором или пластиковым пленочным конденсатором, полимерным пленочным конденсатором. Они построены из двух пластиковых пленок, по которым металлические электроды помещены внутри цилиндрической обмотки и герметизируются. Они подразделяются на два типа: конденсаторы из металлической фольги и конденсаторы из металлизированной пленки. Преимущество пленочного конденсатора заключается в его конструкции и используемом пленочном материале. Это конденсаторы неполярной категории, которые можно подключать к плате любым способом.

Пленочный конденсатор

Электролитический конденсатор

An электролитический конденсатор представляет собой поляризованный конденсатор, состоящий из катода и анода. Анод представляет собой металл, который при анодировании образует диэлектрический материал, а катод представляет собой твердый, жидкий или гелевый электролит, окружающий анод. Благодаря такой конструкции электролитический конденсатор имеет очень высокое значение емкости-напряжения на аноде. Они используются в областях, где входной сигнал имеет более низкую частоту и сохраняет большую энергию. Обычно он строится двумя способами.

Электролитические конденсаторы поляризованы своей асимметричной конструкцией. Они работают с напряжением выше, чем напряжение других конденсаторов. Полярность различается как «+», что означает анод, и «-», что означает катод. Если приложенное напряжение больше 1 или 1,5 В, конденсатор выходит из строя.

Электролитические конденсаторы

Преимущества

Ниже приведены преимущества

  • Снижает энергопотребление в цепи
  • Занимает меньше площади
  • Защищает схему от повреждений.

Недостатки

Ниже приведены недостатки

  • Меньше продолжительности жизни
  • Если приложенное напряжение больше емкости конденсатора, конденсатор может выйти из строя.
  • Подключается по полярности
  • Очень чувствителен к внешней среде.
Приложения

Ниже приведены приложения

FAQs

1). Что такое конденсатор?

Конденсатор - это устройство, которое хранит в себе небольшое количество заряда.

2). Классификация конденсаторов?

Конденсатор подразделяется на 2 типа: поляризованный конденсатор и неполяризованный конденсатор.

3). Разница между поляризованными и неполяризованными конденсаторами?

Конденсатор, полярность которого указана на компоненте, является поляризованным конденсатором. Эти типы конденсаторов подключаются в зависимости от направления цепи, а конденсатор, полярность которого не указана на компоненте, является неполяризованным конденсатором. Конденсаторы такого типа можно подключать к печатной плате в любом направлении.

4). Какие примеры неполяризованных конденсаторов?

Ниже приведены примеры конденсаторов неполярности, они

  • керамический конденсатор
  • конденсатор серебряный слюдяной
  • полиэфирный конденсатор
  • конденсатор из полистирола
  • стеклянный конденсатор
  • пленочный конденсатор.

5). Какие примеры поляризованных конденсаторов?

Электролитический конденсатор - лучший пример поляризованных конденсаторов, они в основном используются для обеспечения высокого напряжения.

Таким образом, конденсатор - электронный компонент который сохраняет в нем небольшое количество заряда. Они подразделяются на 2 типа поляризованных конденсаторов и неполяризованные конденсаторы. Определенную полярность конденсатора можно определить по высоте конденсатора, меткам NP и BP, символам «+» и «-» и стрелкам на конденсаторах. Конденсаторы в основном используются для предотвращения утечки тока в цепи.

Урок 2.3 - Конденсаторы

Конденсатор

Конденсатор встречается в наборах Мастер Кит (да и вообще в электронных устройствах) почти так же часто, как и резистор. Поэтому важно хотя бы в общих чертах представлять его основные характеристики и принцип работы.

Принцип работы конденсатора

Мастер Кит Урок 2.3 - Конденсаторы принцип работы конденсатора

В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Чем больше отношение площади пластин к толщине диэлектрика – тем выше ёмкость конденсатора. Чтобы избежать физического увеличения размеров конденсатора до огромных размеров, конденсаторы изготавливают многослойными: например, сворачивают ленты пластин и диэлектриков в рулон.
Так как любой конденсатор имеет диэлектрик, то он не способен проводить постоянный ток, но он может сохранять электрический заряд, приложенный к его обкладкам, и в нужный момент отдавать его. Это важное свойство

Давайте договоримся: радиодеталь мы называем конденсатором, а его физическую величину – ёмкостью. То есть правильно сказать так: «конденсатор имеет ёмкость 1 мкФ», но некорректно сказать: «замени на плате вон ту ёмкость». Вас, конечно, поймут, но лучше соблюдать «правила хорошего тона».

 

Электрическая ёмкость конденсатора – это главный его параметр
Чем больше ёмкость конденсатора, тем больший заряд он может сохранить. Электрическая ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах, обозначается F.
1 Фарад - очень большая ёмкость (земной шар имеет ёмкость менее 1Ф), поэтому для обозначения ёмкости в радиолюбительской практике используются следующие основные размерные величины - префиксы: µ (микро), n (нано) и p (пико):
• 1 микроФарад - 10-6 (одна миллионная часть), т.е. 1000000µF = 1F
• 1 наноФарад - 10-9 (одна миллиардная часть), т.е. 1000nF = 1µF
• p (пико) - 10-12 (одна триллионная часть), т.е. 1000pF = 1nF

Как и Ом, Фарад – это фамилия физика. Поэтому, как культурные люди, пишем прописную букву «Ф»: 10 пФ, 33 нФ, 470 мкФ.

 

Номинальное напряжение конденсатора
Расстояние между пластинами конденсатора (особенно конденсатора большой ёмкости) очень мало, и достигает единиц микрометра. Если приложить к обкладкам конденсатора слишком высокое напряжение, слой диэлектрика может быть нарушен. Поэтому каждый конденсатор имеет такой параметр, как номинальное напряжение. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Но лучше, когда номинальное напряжение конденсатора несколько выше напряжения в схеме. То есть, например, в схеме с напряжением 16В могут работать конденсаторы с номинальным напряжением 16В (в крайнем случае), 25В, 50В и выше. Но нельзя ставить в эту схему конденсатор с номинальным напряжением 10В. Конденсатор может выйти из строя, причём часто это происходит с неприятным хлопком и выбросом едкого дыма.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях для начинающих не используется напряжение питания выше 12В, а современные конденсаторы чаще всего имеют номинальное напряжение 16В и выше. Но помнить о номинальном напряжении конденсатора очень важно.

 

Типы конденсаторов
О разнообразных конденсаторах можно написать много томов. Впрочем, это уже сделали некоторые другие авторы, поэтому я расскажу только самое необходимое: конденсаторы бывают неполярные и полярные (электролитические).


Неполярные конденсаторы
Неполярные конденсаторы (в зависимости от типа диэлектрика подразделяются на бумажные, керамические, слюдяные…) могут устанавливаться в схему как угодно – в этом они похожи на резисторы.
Как правило, неполярные конденсаторы имеют относительно небольшую ёмкость: до 1 мкФ.

 

Маркировка неполярных конденсаторов
На корпус конденсатора нанесён код из трёх цифр. Первые две цифры определяют значение ёмкости в пикофарадах (пФ), а третья – количество нулей. Так, на изображённом ниже рисунке на конденсатор нанесён код 103. Определим его ёмкость:
10 пФ + (3 нуля) = 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Мастер Кит Урок 2.3 - Конденсаторы емкость конденсатора маркировка


Конденсаторы ёмкостью до 10 пФ маркируются по-особенному: символ «R» в их кодировке обозначает запятую. Теперь Вы можете определить ёмкость любого конденсатора. Приведённая ниже табличка поможет Вам проверить себя.

 

Код

Номинал

Код

Номинал

Код

Номинал

1R0

1 пФ

101

100 пФ

332

3.3 нФ

2R2

2.2 пФ

121

120 пФ

362

3.6 нФ

3R3

3.3 пФ

151

150 пФ

472

4.7 нФ

4R7

4.7 пФ

181

180 пФ

562

5.6 нФ

5R1

5.1 пФ

201

200 пФ

682

6.8 нФ

5R6

5.6 пФ

221

220 пФ

752

7.5 нФ

6R8

6.8 пФ

241

240 пФ

822

8.2 нФ

7R5

7.5 пФ

271

270 пФ

912

9.1 нФ

8R2

8.2 пФ

301

300 пФ

103

10 нФ

100

10 пФ

331

330 пФ

153

15 нФ

120

12 пФ

361

360 пФ

223

22 нФ

150

15 пФ

391

390 пФ

333

33 нФ

160

16 пФ

431

430 пФ

473

47 нФ

180

18 пФ

471

470 пФ

683

68 нФ

200

20 пФ

511

510 пФ

104

0.1 мкФ

220

22 пФ

561

560 пФ

154

0.15 мкФ

240

24 пФ

621

620 пФ

224

0.22 мкФ

270

27 пФ

681

680 пФ

334

0.33 мкФ

300

30 пФ

751

750 пФ

474

0.47 мкФ

330

33 пФ

821

820 пФ

684

0.68 мкФ

360

36 пФ

911

910 пФ

105

1 мкФ

390

39 пФ

102

1 нФ

155

1.5 мкФ

430

43 пФ

122

1.2 нФ

225

2.2 мкФ

470

47 пФ

132

1.3 нФ

475

4.7 мкФ

510

51 пФ

152

1.5 нФ

106

10 мкФ

560

56 пФ

182

1.8 нФ

 

 

680

68 пФ

202

2 нФ

 

 

750

75 пФ

222

2.2 нФ

 

 

820

82 пФ

272

2.7 нФ

 

 

910

91 пФ

302

3 нФ

 

 


Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Например, вместо конденсатора 15 нФ набор может комплектоваться конденсатором 10 нФ или 22 нФ, и это не отразится на работе готовой конструкции.
Керамические конденсаторы не имеют полярности и могут устанавливаться в любом положении выводов.
Некоторые мультиметры (кроме самых бюджетных) имеют функцию измерения ёмкости конденсаторов, и Вы можете воспользоваться этим способом.

 

Полярные (электролитические) конденсаторы
Есть два способа увеличения ёмкости конденсатора: либо увеличивать размер его пластин, либо уменьшать толщину диэлектрика.
Чтобы минимизировать толщину диэлектрика, в конденсаторах большой ёмкости (выше нескольких микрофарад) применяется специальный диэлектрик в виде оксидной плёнки. Этот диэлектрик нормально работает только при условии правильно приложенного напряжения на обкладках конденсатора. Если перепутать полярность напряжения, электролитический конденсатор может выйти из строя. Метка полярности всегда маркируется на корпусе конденсатора. Это может быть либо значок «+», но чаще всего в современных конденсаторах полосой на корпусе маркируется вывод «минус». Другой, вспомогательный способ определения полярности: плюсовой вывод конденсатора длиннее, но ориентироваться на этот признак можно только до того, как выводы радиодетали обрезаны.
На печатной плате также присутствует метка полярности (как правило, значок «+»). Поэтому при установке электролитического конденсатора обязательно совмещайте метки полярности и на детали, и на печатной плате.
Как правило, в радиолюбительских конструкциях допустима замена некоторых конденсаторов на близкие по номиналу. Также допустима замена конденсатора на аналогичный с бОльшим значением допустимого рабочего напряжения. Например, вместо конденсатора 330 мкФ 25В набор можно применить конденсатор 470 мкФ 50В, и это не отразится на работе готовой конструкции.

Внешний вид электролитического конденсатора (правильно установленный на плату конденсатор)

Мастер Кит Урок 2.3 - Конденсаторы электролитический кондесатор внешний вид

 

Скачать урок в формате PDF

Электролиты. Часть 1 (принципы) - Мои статьи - Каталог статей


Приветствую всех неравнодушных к качественному звуку. Попробую вкратце осветить одну из проблем, часто мусолимую в инженерно - аудиофильских кругах, а именно: почему те или иные пассивные элементы ( в данном конкретном случае - электролитические конденсаторы) вносят существенную окраску в звучание аудиоустройства и какой из элементов предпочесть в каждом конкретном случае?

Итак, что у нас представляет собой конденсатор? Устройство для накопления электрического заряда! Формально, идеальный конденсатор представляет собой две идеально (!) проводящие пластины (т. н. "обкладки") с контактами, разделенные тончайшим слоем идеального (!) диэлектрика (т.е. вещества не являющегося проводником). Очевидно, что постоянный ток конденсатор не проводит, так как между обкладками нет контакта из-за наличия диэлектрика. Однако, при подаче электрического напряжения к клеммам (контактам пластин) из-за возникающего между пластин (в толще диэлектрика) электрического поля происходит, так называемый, "заряд" конденсатора, т.е кратковременное протекание тока и возникающее благодаря этому накопление на обкладках электрического заряда. При смене полярности подводимого напряжения конденсатор начинает менять полярность зарядов на обкладках, и опять у нас течет ток в цепи... Процесс зарядки-разрядки конденсатора происходит быстро, ( для буквоедов, график изменения тока описывается обратным экспоненциальным законом) и зависит от емкости конденсатора и сопротивления цепи. Таким образом, для конкретного конденсатора в конкретной цепи существует некоторая "постоянная времени" именуемая ТАУ и равная произведению емкости на сопротивление TAU~ R*C. Все здесь кажется ясным и понятным, и знакомым всем еще со школьного курса физики. Как может такой - вот радиоэлемент вносить существенную окраску в звучание аудиоустройства, в котором он использован? Что там «такого» может быть? Зарядился, накопил заряд – отдал его при потребности в нагрузку. Всего и делов - то! Думаете, все так просто? Проблема кроется в том, что то, что мы имеем в реальности в качестве конденсатора в наших аудио игрушках, очень сильно далеко от идеального элемента описанного выше. Для сохранения приемлемых размеров устройства (конденсатора) изобретатели постепенными итерациями пошли на целый воз уловок в надежде обмануть физику. Таким образом, устройство, именуемое нынче электролитическим конденсатором, представляет собой просто "клубок" кишащий пороками. Для сохранения габаритов в пределах разумного, обкладки конденсатора изготовили из полосок тончайшей фольги, разделенной тончайшим слоем сепаратора (слоя содержащего диэлектрический ЭЛЕКТРОЛИТ) свернутых затем в цилиндр.

1. В результате, полученная "спираль" из обкладок, очевидно, имеет определенную паразитную индуктивность, которая у нас оказывается включенной последовательно с емкостью самого конденсатора. Как мы знаем, индуктивность - суть реактивный элемент, так же как и конденсатор. При протекании переменного тока по данной индуктивности из-за возникающего вокруг проводника магнитного поля формирующего противо-ЭДС резко возрастает сопротивление цепи с ростом частоты тока. Сводя «тупо» на нет емкостные характеристики конденсатора на высоких рабочих частотах. Я уж просто не упоминаю о том, что цепь состоящая из емкости и индуктивности является резонансным контуром, очень сильно меняющим свои свойства вблизи определенных (резонансных) частот.

2. Тоненькие обкладочки изготовленные из фольги, вкупе с внешними выводами и неизбежными контактами между ними, обладают существенным омическим (активным) сопротивлением, которое оказывается, включено последовательно с нашим конденсатором и также влияет на его реальные характеристики.

3. Электролит, используемый в качестве наполнителя сепаратора, формирует нам слой "диэлектрика" в нашем реальном конденсаторе. Данная "субстанция" имеет высокие параметры диэлектрической проницаемости для того, чтобы конденсатор имел высокую емкость при как можно меньших габаритах. Однако, жидкий диэлектрик во-первых, не является полностью непроводящим материалом! Существует так называемый "ток утечки" оценивающий численно сопротивление данного "лже-диэлектрика". В результате конденсатор у нас оказывается шунтирован пусть и довольно большим, но все-же СОПРОТИВЛЕНИЕМ, которое также является паразитным, не свойственным природе собственно конденсатора и противоречащая нашим потребностям от данного устройства. (Что это за накопитель заряда, который склонен к саморазряду изначально?)

4. Мало у нас вышеизложенных проблем, так оказывается, электролит у нас еще и исключительно нелинейная среда! Для того, чтобы электролит эффективно работал, необходимо, чтобы к нему постоянно было приложено, так называемое, "напряжение поляризации" (постоянное напряжение определенной полярности, плюс на аноде, минус на катоде). Только в таком вот рабочем режиме электролит, находящийся внутри конденсатора, начинает работать так, как надо. И не дай бог полярность перепутать! Электролит не только не будет работать, но и из-за протекания внутри обратной химической реакции он может закипеть, разорвать корпус элемента и повредить многое, что находится рядом... Это условие вроде - бы выполняется, когда конденсатор стоит в качестве буфера-фильтра на выходе нашей системы питания. Однако представьте себе - в процессе работы в синхроне с нашим музыкальным, постоянно меняющимся сигналом конденсатор будет отдавать ток в усилитель, при этом напряжения на обкладках будут флуктуировать. Соответственно, напряжение поляризации, приложенное к электролиту, будет модулироваться нашим полезным сигналом. Т.е реактивные характеристики конденсатора будут постоянно менятся в зависимости от прослушиваемого нами музыкального сигнала! А только представьте, как будет работать полярный конденсатор, который сплошь и рядом ставят в качестве разделительного между цепями, фактически не имеющими разности потенциалов вообще! При «правильной» полярности приложенного звукового сигнала конденсатор будет конденсатором, хоть и меняющим свои параметры в зависимости от уровня приложенного сигнала. А вот при «обратной» полярности устройство будет уже вообще «неизвестно чем»! Если задуматься о том, что сигнал музыкальный у нас сугубо периодический, и его полярность меняется туда-сюда в диапазоне от единиц раз до десятков тысяч раз за секунду, то неудивительно, что результат, который у нас получится в результате такого элегантного «инженерного решения» не может радовать истинных фанатов качества звучания. Мутность, мыльность звучания подобных «аудиоподелок» де-факто стандарт для лоу- и мид-фай техники.

5. Структура электролитического конденсатора, описанная выше, очевидно, имеет потенциальную склонность к зависимости от «микрофонного эффекта». При механическом воздействии на конструкцию существует реальная предрасположенность к флуктуациям зазоров между обкладками, с флуктуацией фактической емкости в результате. Вам мало? Можно говорить далее о температурной нестабильности диэлектрических возможностей элекролита (ТКЕ). Процессах старения электролита (конденсаторы «усыхают» со временем, теряя свою емкость, растут токи утечки и тд и тп.) Зависимости возможностей по отдаче тока в нагрузку ( так называемый ripple current) от частоты. Величине «тангенса угла потерь», характеризующей «качество работы диэлектрика» и величину активных потерь при работе конденсатора и ее зависимости от напряжения поляризации… Так далее, так далее…

Вы все еще удивляетесь, что подобные «пассивные» элементы аудиотракта могут влиять на результирующее качество звука? И что все пафосные марки и модели конденсаторов являются таблетками плацебо для больных аудиофилов? Или Я вас убедил? Тогда дальше перейдем к моделям, самым интересным по звуку, и разберемся чем они хороши и почему.
сентябрь 2010
ЮА

Конденсаторы для «чайников» / Хабр

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.

Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.

Начнём с простого

Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости εr использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.


Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора

С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.

Алюминиевые электролитические

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.

Танталовые электролитические

Танталовый конденсатор поверхностного размещения

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.

Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.

В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.

Полимерные плёнки

Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.

Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.

Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.

Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.

C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.

X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.

Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.

Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.

Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через личные сообщения сайта. Спасибо.

Полярность конденсатора

Как и другие компоненты печатной платы, полярность конденсатора имеет характерную полярность, как положительную, так и отрицательную. Это помогает понять, как определить полярность конденсатора, даже при построении схемы с нуля. Однако не все конденсаторы имеют полярность, а те, у которых есть одна хитрость в рукаве.

В первую очередь полярность такова, что с напряжением работает только одна клемма.Чтобы иметь преимущество при подключении смещения конденсатора, ознакомьтесь с этой статьей, чтобы узнать больше об этом. Когда вы дойдете до конца, вы должны лучше понять, почему важно знать полярность конденсатора.

1. Что такое полярность конденсатора?

Конденсатор состоит из параллельных тонких пластин, разделенных диэлектрическим материалом. Два тонких листа действуют как электроды, а диэлектрик является изолятором. Изоляция необходима, поскольку она действует как барьер между электродами.Стандартный символ конденсатора является четким изображением этой внутренней структуры.

Диэлектрик может быть резиновым, бумажным, керамическим или стеклянным. С другой стороны, тонкие листы изготавливаются из тантала, алюминия или серебра. Углеродные нанотрубки иногда являются лучшим вариантом из-за их лучших проводящих свойств. Первоначально полярность конденсатора свидетельствует о симметрии конденсатора. Но сначала вам нужно знать, как работает баланс.

Неполяризованный конденсатор будет работать как надо, независимо от того, как вы подключите его к цепи.Неважно, какой лид куда идет. Это явный случай асимметрии. С другой стороны, полярный конденсатор очень чувствителен при размещении его на печатной плате. Часто конденсатор имеет две клеммы, хотя вы можете увидеть и больше.

Поляризованный конденсатор работает только в том случае, если его размещение соответствует соответствующим правилам схемы. Это значит, что размещение элемента по периметру должно быть в одном направлении. Неправильная установка конденсатора приведет к катастрофе.

Конденсатор может взорваться, а может и нет. Поэтому конденсатор должен быть в списке проблем при построении схемы. Если вы хотите сваривать печатные платы или печатные платы, этот метод является наиболее точным.

2. Как определить полярность конденсатора

Что касается полярности конденсатора, есть много способов отличить разные концы. Довольно часто контрасты в знаках поляризации зависят от того, из какого материала изготовлен корпус конденсатора.Например, электролитические конденсаторы имеют полоски, которые показывают конец катода.

С другой стороны, осевые конденсаторы

имеют стрелки, указывающие на вывод, где находится конец катода. Другой способ определить полярность конденсатора — это проанализировать провода. В этом случае более длинный вывод является концом анода, а короткий вывод - концом катода. Тем не менее, вам нужно быть очень осторожным с этими типами конденсаторов, особенно если они бывшие в употреблении.

В любом случае провода могут быть укорочены и трудно определить полярность каждого конца.Некоторые конденсаторы, особенно танталовые, имеют метки + и -, чтобы показать концы анода и катода. С другой стороны, другие будут иметь знаки «BP» и «NP», чтобы показать, что конденсатор неполярный.

К этим типам конденсаторов относятся бумажные, керамические, фольговые и полистирольные конденсаторы. Важно правильно определить полярность конденсатора перед монтажом конденсатора на печатную плату. Если что-то пойдет не так, конденсатор может не сработать и взорваться, разрушив всю схему.

(электролитический конденсатор)

Определение полярности диода

В целом существует три наиболее распространенных типа светодиодов; пластиковые, стеклянные и диодные штыри. Те, которые показывают полярность на этих светодиодах, отличаются незначительно. На одном конце пластикового диода есть белая полоса, которая показывает несоответствие диода. Для стеклянного диода сборка черная. В этом случае будущее, которое находится рядом с командой, противоположное.

Этот контур означает, что положительный ток будет течь от положительной клеммы, самой дальней в ленте для этой цели. Как и в случае с любым диодом, ветер не может течь в обратном направлении. Схематический рисунок всегда будет иметь букву «Т», чтобы показать полосу. Он также может быть помечен + и «-», чтобы показать концы анода и катода.

Наконец, для штыревого диода конец с метками нитей показывает катод или противоположный конец. Таким образом, припаянный конец является анодом. Диод часто имеет маркировку на корпусе, но иногда вам может понадобиться использовать увеличительное стекло, чтобы увидеть ее.

(полупроводниковый диод)

Обозначение полярности светодиода

Узнать полярность светодиода несложно. Эти единицы могут быть красными, белыми или зелеными. Это зависит от того, что вы предпочитаете. Стандартный светодиод будет иметь два вывода, один из которых длиннее другого. Как и в случае с полярностью конденсатора, более полная информация находится на положительном конце, а это означает, что более короткая информация вредна.

(красный светодиод)

Идентификация транзистора

Выбор транзистора также очень прост из-за его следов.У них будет номер модели, написанный на корпусе вместо ожидаемого значения. Самое главное, ваш план будет варьироваться в зависимости от модели.

Благодаря такому подходу их легко идентифицировать, несмотря на то, что провода имеют разные названия. Форма транзистора всегда должна быть такой же, как у печатной платы.

Интегральные схемы (ИС)

Аналогично, номер модели также присутствует на корпусе микросхемы, как и на транзисторе. У них также есть номер партии, который не всегда имеет существенное значение для организации цепи.Производитель может выбрать стандартную ориентацию ИС несколькими способами.

Во-первых, ic может иметь точку рядом с первым выводом, обозначенную цифрой «1». Во-вторых, он может иметь вырез в одной части конструкции. Этот вырез может находиться между первым и восьмым штифтами. Вы найдете этот вырез печатной платы.

( 14-контактный контакт )

3. Некоторые конденсаторы не имеют полярности

В идеале есть два типа конденсаторов; полярные и неполярные конденсаторы.Полярные конденсаторы имеют как отрицательный, так и положительный выводы. Наоборот, неполярные конденсаторы не имеют отдельных частей. Эти конденсаторы можно произвольно вставлять в печатную плату, не задумываясь о том, что происходит.

Тем не менее, это не окажет негативного влияния на схему и не испортит компоненты. Эти конструкции хорошо известны для цепей связи и развязки, колебательных цепей, компенсационных цепей и цепей обратной связи. В идеале в конденсаторе не должно быть полярности.Однако это нецелесообразно, особенно там, где необходима большая емкость.

В данном случае корпус устройства выполнен из уникальных материалов. В конечном счете, это причина, по которой вы получаете четкую полярность конденсатора. Известными примерами таких полярных конденсаторов являются танталовые электролитические конденсаторы, электролитические и алюминиевые конденсаторы. Неполярные конденсаторы часто маленькие, потому что большие трудны в изготовлении.

С одной стороны, полярные конденсаторы могут работать только в цепи, где напряжение действует в одном направлении, т.е.Однако неполярные конденсаторы могут работать даже с переменным напряжением, когда напряжение действует с обеих сторон.

По этой причине неполярные конденсаторы имеют большее преимущество благодаря своей способности работать с переменным напряжением. Поскольку полярность конденсатора не является проблемой, неполярные конденсаторы могут заменить полярные конденсаторы в цепи. Единственное правило – следить за тем, чтобы рабочее напряжение и емкость были одинаковыми.

(Неполяризованные конденсаторы)

3.1 Типы неполярных конденсаторов

Ниже приведены наиболее распространенные примеры неполяризованных конденсаторов:

  • Полиэстера Конденсаторы
    • Стеклянные конденсаторы 90 100
    • Кэпцизиты для полистиролов 90 100
    • Полистирольные конденсаторы 90 100
    • Серебряные складки 49 100
    • Керамические конденсаторы 90 100
    • Керамические конденсаторы 90 100 90 111

      3.2 Сравнение неполяризованных конденсаторов и поляризованных конденсаторов

      Принцип работы неполярных и полярных конденсаторов одинаков.В основном все они работают на хранение и высвобождение электроэнергии. Соответственно, уровень напряжения не может резко измениться.

      При сравнении компонентов с полярностью конденсатора и без нее заметны очевидные различия. Ниже приведены некоторые различия между неполярными и полярными конденсаторами.

      90 120 Диэлектрический материал Конденсаторы

      Polar имеют в качестве основного диэлектрика электролиты, что позволяет достичь высокой емкости.Диэлектрик в структуре - это то, что в основном определяет возможную емкость.

      Также устанавливает уровень напряжения, который может выдержать конденсатор. С другой стороны, люди без полярности используют слой оксида металла в качестве диэлектрического вещества. Полиэстер — еще одно соединение, которое может работать как диэлектрик.

      Емкость конденсатора

      Производительность каждого электрического компонента — это то, что в конечном итоге показывает точность схемы.Вы можете обнаружить, что для некоторых источников питания в качестве фильтра требуется конденсатор с оксидно-металлическим диэлектриком. В этом случае лучшим решением будет полярный конденсатор, часто выше 1 мкФ.

      Его производительность делает его идеальным для фильтрации, соединения и разделения. Для сравнения, неполярный конденсатор обычно меньше 1 мФ. Его характеристики делают его отличным выбором для выбора частоты, резонанса и в качестве ограничителя тока. Следовательно, из-за отсутствия полярности конденсатора это устройство имеет ограничение в отношении других функций схемы.

      90 120 объем 90 125

      Поскольку в неполярных и полярных конденсаторах используются разные диэлектрические структуры; их возможности могут не совпадать. Неважно, если они имеют равные объемы. Следовательно, блок счетчика может иметь более высокую емкость, чем блок синего цвета.

      Дизайн

      Полярность конденсатора часто определяет форму конденсатора. Основным фактором здесь является точечный разряд элемента.В случае конденсаторов с полярным электролитом вы обнаружите, что большинство из них имеют круглую форму. Квадратные встречаются довольно редко. В зависимости от того, как вы собираетесь использовать его в своей схеме, конденсатор может быть прямоугольным, трубчатым, листовым или круглым.

      Использовать конденсатор

      Как упоминалось ранее, полярные конденсаторы могут иметь большую емкость и другие элементы, которые делают их непригодными для высокочастотных операций.Хотя некоторые из них могут обрабатывать высокие частоты, как танталовые конденсаторы, они, в свою очередь, могут быть довольно дорогими.

      С другой стороны, неполярные конденсаторы

      обладают хорошими высокочастотными характеристиками и имеют гораздо меньшие размеры. Они относительно дешевы, но не подходят для работы с большими объемами.

      (Конденсатор настроен в гибридном нижнем фильтре)

      4-я полярность электролитического конденсатора

      Алюминиевые электролитические конденсаторы

      . Эти типы электролитных конденсаторов имеют алюминиевую структуру, которая действует как клапан.Когда к жидкости-электролиту прикладывается положительное напряжение, образуется слой оксида металла. Этот оксидный слой теперь является изолятором, заменяющим диэлектрик.

      На оксидном слое возникает поляризация, препятствующая прохождению электрического заряда. Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют диоксид марганца в качестве катода, а алюминий образует анод.

      (Алюминиевый электролитический конденсатор)

      Niqaba и танталовые конденсаторы - танталовые электролитические конденсаторы идеально подходят для устройств поверхностного монтажа, более распространенных в медицине, армии и космосе.С танталом в качестве анода окисление происходит относительно легко, подобно алюминиевым электролитическим конденсаторам. Тантал обладает высокой электропроводностью, в основном в контакте с проволокой. Как только оксид образуется на поверхности, появляется больше места для хранения зарядов.

      Ниобиевые конденсаторы работают путем окисления материала проводника с образованием изолятора. Изолятор действует как диэлектрик с гораздо более высокой приемлемостью по сравнению с конденсаторами на основе тантала. Сейчас они довольно популярны, потому что они дешевле, чем их танталовые аналоги.

      4.1 Преимущества электролитических конденсаторов

      • Электролитные конденсаторы состоят в образовании оксидного слоя при поляризации конденсатора. Оксид — гораздо более надежный диэлектрик со стимулирующим эффектом. По этой причине эти блоки могут достигать более высокого уровня емкости, чем другие конденсаторы. Вот некоторые из других преимуществ.
      • Танталовые конденсаторы являются наиболее популярными конденсаторами. Другие типы склонны к газовым пробоям.Возможная вместимость выше по сравнению с неэлитными юнитами. Неэлитные конденсаторы должны быть больше, чтобы достичь той же производительности.
      • Более высокая емкость. Что касается объема, электролитические конденсаторы могут иметь большую емкость для небольших работ. Соответственно неэлитных конденсаторов емкостью более десяти МФУ очень мало.

      4.2 Каковы недостатки?

      Когда дело доходит до электролитических конденсаторов, всегда существует риск утечки тока.Утечка иногда может быть относительно высокой. Кроме того, у них намного меньше срок службы.

      4.3 Использование электролитических конденсаторов

      Поскольку полярность конденсатора является ключевым фактором в электролитических конденсаторах, при их использовании требуется большая осторожность. Неправильное размещение означает, что вы не получите точных результатов и можете привести к взрыву устройства. Они также довольно чувствительны к температуре, поэтому вы должны учитывать температурные условия.Е

      Эти конденсаторы идеально подходят для уменьшения волн напряжения от источника питания от источников фильтра. Их также чаще всего предпочитают для задач с высокой пропускной способностью, таких как фильтрация высокочастотных сигналов.

      5. Что произойдет, если поменять полярность конденсатора?

      Смещение конденсатора показывает, что полярный конденсатор должен быть смещен в прямом направлении. Анодный зажим должен находиться под высоким уровнем напряжения, чтобы заряд протекал должным образом.Перед подключением вы можете сначала проверить устройство, чтобы увидеть другую полярность.

      При неправильном подключении устройства с обратной полярностью диэлектрик разрушится. Результатом является короткое замыкание, вызывающее перегрев конденсатора и утечку электролита.

      (Обозначение цепи неуправляемого конденсатора)

      реферат:

      В любом случае, прежде чем ставить устройство на печатную плату, нужно знать, как продемонстрировать полярность конденсатора.В этом подходе заключается разница между низкой производительностью и функциональной, надежной схемой.

      Поэтому полярность конденсатора играет огромную роль при изготовлении, сборке и проектировании печатной платы. Здесь, в OurPCB, мы всегда рады иметь возможность общаться с вами, когда вы получаете больше знаний о печатных платах.

      .

      Электролитические и керамические конденсаторы в курсе электроники (2022) »

      1. Блог
      2. Статьи
      3. Основы
      4. Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания
      Основы 18.02.2022 Михал Дамиан PDF (электронная книга)

      Эта часть курса посвящена следующей группе пассивных компонентов, которые присутствуют почти в каждом электронном устройстве.

      Это конденсаторы, которые могут действовать как небольшие батареи, хранящие энергию для резервного копирования. Благодаря этому они отлично подходят в качестве фильтров питания и устраняют помехи.

      Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

      Что такое конденсаторы?

      Конденсаторы можно разделить на два типа: полярные и неполярные (также можно говорить о поляризованных и неполярных). Так вот для одних конденсаторов важно направление их включения в цепь, а для других совершенно безразлично. Различные примеры этого типа показаны ниже.

      Различные типы конденсаторов. Наиболее часто используются электролитические конденсаторы (первые два слева) и керамические (третий слева)

      .

      Конденсаторы подключены параллельно питаемому устройству, благодаря чему ведут себя аналогично батареям : они заряжаются при нормальной работе и разряжаются, когда наш источник питания временно недостаточен (например.когда устройство кратковременно пытается потреблять большой ток).

      Эти циклы могут произойти очень быстро!

      Использование конденсаторов и использование вышеперечисленных свойств приводит к уменьшению колебаний напряжения в системе, в чем вы убедитесь, выполнив соответствующие упражнения. Поэтому часто говорят, что конденсаторы фильтруют блок питания .

      Уже есть комплект? Зарегистрируйте его, используя прикрепленный к нему код .Подробности "

      Полюсные конденсаторы

      Полярные конденсаторы включают, среди прочего, очень популярны электролитические конденсаторы . Эти элементы имеют правильно описанные клеммы - чаще всего на корпусе есть штырь, который нужно соединить с землей системы (т.е. "минусом" от аккумулятора).

      Ножки новых конденсаторов разной длины: чем длиннее плюс, чем короче минус.

      С другой стороны, на схемах знаком «плюс» отмечен вывод, который следует подключить к плюсовой шине питания («плюс» от аккумулятора).

      Пример описанного электролитического конденсатора с обозначением

      Как устроен электролитический конденсатор?

      Внутренняя часть такого конденсатора состоит из двух крышек с диэлектриком (т.е. пропитанной электролитом бумагой). Все это дело плотно сворачивается и запрессовывается в алюминиевый стаканчик, который закрывается резиновой пробкой. Крышки отличаются друг от друга: одна из них - металлический электрод, а другая - электролит . Поэтому важно, какие из них будут подключены к более высокому потенциалу (к «плюсу»), а какие к более низкому (т.е. к «минусу»).

      Конденсаторы - видео резюме »

      На фото ниже конденсатор в разобранном виде емкостью 100 мкФ:

      Конденсатор после снятия корпуса
      Свернутые крышки конденсаторов

      крышки конденсаторов развернуты

      В наборе есть несколько электролитических конденсаторов.Однако, чтобы вам не пришлось уничтожать свои конденсаторы, мы провели для вас этот эксперимент. Как видите, очень легко отличить элементы, из которых он сделан. Хорошо видны крышки , диэлектрик и упаковка , алюминиевая «чашка».

      Всегда тщательно проверяйте полярность!

      Изменение полярности конденсатора может привести к повреждению, короткому замыканию или взрыву!

      Не игнорируйте примечание выше! При выборе конденсаторов нужно подобрать элементы с соответствующим рабочим напряжением, а особенно правильно их соединить.

      Следующий эксперимент по подключению обратного конденсатора был проведен в безопасных контролируемых условиях. Не делайте этого сами и уж точно не без соответствующего оборудования и опытного наставника! В приведенном ниже видео показано, что происходит с электролитическим конденсатором с обратным подключением напряжения.

      Только подумайте, что будет, если мы установим в систему 20 таких конденсаторов, и после их запуска все они взорвутся? Ниже фото до включения блока питания и после:

      Новый конденсатор
      Конденсатор подключен наоборот

      Бывает, что правильно впаянный конденсатор со временем может перестать работать.Часто проявляется его «припухлостью» (выбуханием). Конденсаторы большего размера снабжены предохранительными механизмами - в виде прорезей в верхней части затвора.

      Защита электролитических конденсаторов

      Под ними следует понимать предохранительный клапан, который при повышении внутреннего давления разгерметизируется до того, как произойдет взрыв. Выше вы видите электролитический конденсатор, в котором сработал такой предохранительный механизм.

      Неполярные конденсаторы

      Неполярных, т.е. неполяризованных конденсаторов довольно много, и их разнообразие обусловлено материалами, из которых изготовлены диэлектрики между обкладками.Среди прочего,

      используются
      • керамика (керамические конденсаторы),
      • пленки (полиэфирные и полипропиленовые конденсаторы).

      Каждая группа используется по-разному. Керамические конденсаторы применяются, например, в системах, где напряжение может изменяться очень и очень часто, а фольговые - в системах, работающих при сетевом напряжении, благодаря их высокому сопротивлению напряжению (порядка сотен вольт) и малым потерям.

      Керамических конденсаторов

      достаточно для электроники на основе микроконтроллера (и большинства цифровых схем).

      Независимо от типа неполяризованного конденсатора на схеме они представлены одинаково. Бесполярные конденсаторы в зависимости от способа их изготовления также выпускаются в различных корпусах.

      Популярные керамические конденсаторы выглядят как маленькие коричневые «таблетки». Это предметы, которые вы найдете в наших наборах для этого курса.

      Пример керамического конденсатора с описанным символом

      Также стоит в качестве любопытства узнать, как выглядят элементы, с которыми мы сейчас не будем иметь дело. Пленочные конденсаторы известны как прямоугольные кубики разных цветов:

      Существуют также танталовые конденсаторы , сочетающие в себе достоинства электролитических (большая емкость) и керамических (отсутствие высыхания, малые потери) конденсаторов, но они не получили широкого распространения среди новичков из-за относительно высокой цены.

      Танталовый конденсатор (вверху)
      Танталовый конденсатор (внизу)

      В случае танталовых конденсаторов цветная полоса на корпусе указывает на исключительно положительный полюс! Если вы перепаяете эти компоненты в обратном порядке, это вызовет короткое замыкание!

      Емкость конденсатора

      Конденсаторы

      в основном характеризуются двумя параметрами: емкостью и рабочим напряжением .Первый описывает способность накапливать заряд и выражается в фарад (символ F ). Однако это очень крупная единица, поэтому на практике чаще всего встречаются:

      .
      • пикофарад [пФ] (1 пФ = 0,000 000 000 001 Ф),
      • нанофарад [нФ] (1 нФ = 0,000 000 001 Ф),
      • микрофарад [мкФ] (1 мкФ = 0,000 001 Ф).

      Греческую букву «ми» [μ] проблематично написать на компьютере, поэтому здесь часто используется латинская буква [u] для сходства.

      Рабочее напряжение конденсаторов

      Этот параметр выражается в вольтах [В] и указывает, , какое напряжение может существовать между обкладками конденсатора без риска его повреждения . Это предельное значение, поэтому следует использовать элементы с более высоким напряжением, чем ожидаемое в системе. Наиболее популярные рабочие напряжения конденсаторов: 10 В, 16 В, 25 В, 35 В, 50 В, 63 В и 100 В.

      Максимальное рабочее напряжение существенно влияет на размер конденсаторов .Например, самый большой (физически) конденсатор на фото ниже имеет наименьшую емкость, но способен выдерживать очень высокое напряжение (330В).

      Как видите, размер конденсатора зависит не только от его емкости

      Например, для системы с питанием от автомобильного аккумулятора (напряжение 12,8 В, максимальное 14,4 В или даже >15 В) можно использовать конденсаторы на 16 В, но запас будет очень маленький. Лучше использовать конденсаторы, адаптированные к напряжению, т.е.25 В.

      Нет однозначного ответа на вопрос, насколько выше ожидаемого рабочее напряжение конденсатора, которое появится на нем в процессе эксплуатации. Часто предполагается, что существует как минимум 20-процентный запас по сравнению с максимальным ожидаемым напряжением.

      Некоторые электролитические конденсаторы небольшой емкости, например 1 мкФ или 2,2 мкФ, изготавливаются только на напряжение 50 В и выше. Противопоказаний к их использованию в системах с напряжением в несколько вольт нет.

      Применение конденсаторов на практике

      Конденсаторы не зрелищные элементы (ну разве что кроме взрыва выше). Больше всего они ценятся, когда они заканчиваются и устройство начинает «сходить с ума» из-за скачков напряжения. Частое явление, когда драйверы двигателей неправильно подключены, например, к Arduino.

      Однако давайте проведем простой эксперимент, который позволит вам увидеть своими глазами, что конденсаторы накапливают энергию. Вам понадобится:

      • макетная плата,
      • Батарея 9 В с зажимом,
      • Резистор 1 кОм,
      • зеленый светодиод,
      • Конденсаторы 1000 мкФ, 220 мкФ и 100 нФ, 9000 4
      • один провод для макетной платы.

      Схема например

      Светодиоды не будут обсуждаться более подробно в следующих частях. Кратко: этот элемент загорается (в данном случае зеленым) при протекании через него слабого тока (1-30 мА). На данный момент достаточно подключить диод по приведенной выше схеме, то есть: более короткая ножка диода к земле (минусу), а более длинная диод к плюсу через резистор.

      Запомните правильную полярность электролитического конденсатора.Минус отмечен вертикальной полосой на корпусе!

      Комбинация на практике
      Схема соединения элементов

      Включение (в виде батарейки) вызывает мигание диода - не мгновенное , а быстрое. Отключение батареи приведет к тому, что медленно потухнет, как . Этот эффект обусловлен пропускной способностью нашей системы.На первом этапе конденсатор заряжается, а на втором отдает свою энергию светодиоду. Корректная работа системы показана на анимации ниже:

      Работа системы с конденсатором

      Проверьте, как ведет себя система при очень быстром подключении и отключении аккумулятора. Светодиод будет гореть все время. Итак... конденсатор фильтрует напряжение на входе системы!

      Теперь попробуйте запустить этот тест с конденсатором 1000 мкФ, что примерно в 5 раз больше емкости.А конденсатор на 100 нФ (керамический из комплекта)? Виден ли какой-либо свет после отключения батареи? Поделитесь своими наблюдениями в комментариях.

      Подсоедините конденсаторы

      Конденсаторы, как и резисторы, могут быть соединены последовательно и параллельно. Однако эффекты этих комбинаций противоположны!

      При последовательном соединении всегда получается конденсатор с меньшей емкостью, чем у наименьшего используемого элемента.С другой стороны, , параллельное подключение к всегда дает конденсатор емкостью большей, чем самый большой используемый. Формулы расчета результирующих значений не сложны и их стоит иметь под рукой.

      Соединение конденсаторов параллельно (слева) и последовательно (справа)

      Здесь тоже следует обратить внимание на количества и стандартизировать их перед подстановкой в ​​формулу! Стоит помнить о возможностях подключения конденсаторов, но на практике используется не часто .

      Теперь у вас может возникнуть соблазн протестировать более раннюю схему, когда вы подключите конденсаторы, соединенные параллельно на плате:

      Пример параллельного соединения конденсаторов

      Некоторые более дорогие мультиметры имеют функцию измерения емкости.Измеряемый конденсатор необходимо предварительно разрядить, замкнув его выводы, иначе прибор выйдет из строя ! Рекомендованный для наборов счетчик такой функции не имеет - впрочем, с практической точки зрения, эта функция используется очень редко, так что... жалеть о том, что у нее нет , не приходится.

      Использование конденсаторов

      Что касается цифровой техники, то конденсаторы в основном используются для фильтрации блока питания .Цифровые схемы (включая микроконтроллеры) чувствительны к помехам, которые могут привести к их неисправности (например, зависанию). Следовательно, питание каждой цифровой схемы должно быть отфильтровано (например, керамическими конденсаторами емкостью 100 нФ).

      Фильтрация - это включение конденсаторов между линией питания и землей.

      Хорошо работают в этой роли, так как не пропускают DC (их можно подключать к аккумулятору не опасаясь короткого замыкания), а проводит AC .В результате помехи в виде переменного напряжения замыкаются на землю.

      Электролитические конденсаторы, несмотря на достижение большой емкости, неэффективны при фильтрации сигналов с очень высокими частотами. Это связано с нежелательной особенностью под названием индуктивность серии (с индуктивностью позже по ходу). С другой стороны, керамические конденсаторы не могут эффективно отфильтровывать низкочастотный шум.

      По вышеуказанным причинам наиболее эффективным является для параллельного соединения обоих типов конденсаторов : электролитического и керамического.

      Пример фильтра, состоящего из электролитического и керамического конденсатора

      Какие мощности использовать?

      Здесь нет однозначного ответа. Чаще всего используются керамические конденсаторы на 100 нФ, но это не критично. С электролитическими конденсаторами дело обстоит иначе, в зависимости от того, где они установлены в системе. Такой конденсатор, используемый рядом с микроконтроллером, должен иметь номинал ~10–100 мкФ. С другой стороны, фильтрующее питание всей системы может иметь уже несколько сотен микрофарад.

      Слишком большая емкость здесь (как правило) не вредна.

      Конденсаторы фильтра - источник питания IC

      Большой символ в правой части схемы — пример микроконтроллера (интегральная схема). На данный момент вам не нужно вникать в информацию об этом предмете. Самое главное, вы должны заметить, что питание на него подается через «фильтр», состоящий из двух конденсаторов.

      Радиоуправляемые фильтры

      Конденсаторы в сочетании с резисторами образуют фильтры RC .Однако этот вопрос выходит за рамки материала, изложенного в данной серии статей. Подробнее о них можно узнать в упражнениях из второго уровня курса электроники :

      Эта тема также подробно рассмотрена в отдельной статье:

      Резюме

      В этой части курса вы узнали о конденсаторах. Несмотря на простоту эксплуатации, их роль в электронике очень велика. На самом деле о преимуществах конденсаторов вы узнаете позже, когда начнете строить схемы, оснащенные микроконтроллерами, драйверами двигателей и другими интегральными схемами. Ничто не будет работать должным образом без правильного количества конденсаторов.

      Не забывайте, что электронику нужно проверять на практике. Не экономьте время на экспериментах. Все тесты можно провести благодаря элементам, доступным в нашем наборе. Мы гарантируем, что эти несколько минут, посвященных практическим тестам, приведут к гораздо лучшему знанию темы!

      Показать/скрыть все части Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

      Текущая версия курса: Дамиан Шимански, иллюстрации: Петр Адамчик.P первая версия: Михал Куржела. Схемы сборки выполнены с частичным использованием программного обеспечения Fritzing (и собственных библиотек компонентов). Запрещение копирования содержания курса и графики без согласия FORBOT.pl

      Дата последней проверки или обновления этой записи: 18.02.2022 .

      Статья была интересной?

      Присоединяйтесь к 11 000 человек, которые получают уведомления о новых статьях! Зарегистрируйтесь и вы получите файлы PDF с (m.в по питанию, транзисторам, диодам и схемам) и список вдохновляющих DIY на основе Arduino и Raspberry Pi.

      полярность, керамическая, электролитическая, фард, конденсаторная, курс электроники, емкостная, танталовая

      .

      Что такое полярность конденсатора: конструкция и типы

      Конденсатор — это электронный компонент, который накапливает энергию в электрической форме при зарядке и также известен как биполярный пассивный компонент или конденсатор, измеряемый в фарадах (F). Он состоит из двух параллельных металлических пластин, разделенных промежутком, заполненным средним диэлектриком. Они делятся на 3 типа: постоянный конденсатор, поляризованный конденсатор и переменный конденсатор. Там, где фиксированный конденсатор имеет фиксированное значение емкости, поляризованный конденсатор имеет две полярности («+ ve» и «-ve»), а в случае переменного конденсатора значение емкости может быть изменено в зависимости от применения.В этой статье рассматривается полярность конденсаторов и их типы.



      Какова полярность конденсатора?

      Определение: Конденсатор — это пассивный элемент, сохраняющий в себе небольшое количество заряда. Они делятся на два типа, один представляет собой поляризованный конденсатор (емкость конденсатора определяется поляризацией), а другой - неполяризованный конденсатор (конденсатор, полярность которого не указана). Он состоит из 2 проводов, которые представлены как анод (+) и катод (-), как показано на схеме ниже.Если емкость конденсатора имеет постоянную полярность, его подключают исходя из направления полярности цепи.


      Поляризованные и неполяризованные конденсаторы



      Эквивалентная схема конденсатора

      Идеальный конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных расстоянием "d". Промежуток между конденсаторами заполнен диэлектриком, выполняющим роль изолятора. Эта конструкция делает конденсатор идеальным конденсатором.Но в реальном мире невозможно иметь идеальный конденсатор из-за тока утечки, когда ток протекает через конденсатор. Следовательно, мы строим схему замены конденсатора, соединяющую последовательный резистор «R , серия » и резистор утечки «R , утечка », как показано ниже.

      Конденсаторная цепь



      Определение полярности конденсаторов

      Полярность конденсаторов можно определить несколькими способами, указанными ниже.

      По высоте выводов конденсатора мы можем определить, какая полярность отрицательная, а какая положительная. Конденсатор с более длинным наконечником является положительным полюсом или анодом, а конденсатор с более коротким наконечником - отрицательной полярностью или катодом.

      Если конденсатор не поляризован, мы можем подключить его в любом направлении. Мы можем легко определить, является ли он неполярным, наблюдая за знаком NP и BP на конденсаторе. В случае нескольких конденсаторов на элементе появляется положительный символ «+» и «-».


      Полярность Конденсаторы

      Примеры полярности конденсаторов

      Ниже приведены примеры полярности конденсаторов.

      Большой конденсатор

      На приведенном ниже рисунке мы видим метку DOT рядом с выводом, который является выводом положительной полярности, также известным как анод, а другой вывод называется выводом отрицательной полярности, известным как катод. Индикация стрелок на конденсаторе является еще одним обозначением полярности.

      Большой конденсатор

      Конденсатор в виде стрелок

      На рисунке мы видим черную стрелку, указывающую на клемму, где расположена клемма с отрицательной полярностью.

      Изображение стрелок

      Типы неполярных конденсаторов

      Конденсаторы, для которых не указана полярность, являются неполярными. Его можно подключить любым способом к печатной плате (PCB). Существуют различные типы неполярных конденсаторов, такие как

      Среди них наиболее часто используемыми конденсаторами являются керамический конденсатор и пленочный конденсатор.

      Керамический конденсатор

      Керамический конденсатор имеет постоянное значение емкости и изготовлен из материала, называемого керамикой.Он также известен как диэлектрический материал (диэлектрический материал не позволяет току течь свободно). Как правило, керамический конденсатор состоит из нескольких чередующихся слоев керамики с металлическим слоем между ними (где металлы, используемые в конденсаторе, действуют как электроды). Два присутствующих электрода имеют положительную и отрицательную полярность.

      Керамический тип

      Керамические конденсаторы делятся на два класса, где керамический конденсатор класса 1 обладает высокой стабильностью и малыми потерями, а керамический конденсатор класса 2 имеет высокую буферную эффективность для объемных, байпасных и соединительных приложений.Эти конденсаторы доступны в различных формах и размерах. Они относятся к категории неполяризованных конденсаторов, которые можно подключать любым способом к печатной плате.

      Пленочный конденсатор

      Пленочный конденсатор также называется пластиковым конденсатором или конденсатором из пластиковой пленки, полимерным пленочным конденсатором. Они изготовлены из двух пластиковых фольг, вдоль которых внутри цилиндрической обмотки размещены и замкнуты металлические электроды.Они делятся на два типа: конденсатор с металлической фольгой и конденсатор с металлизированной фольгой. Преимуществом фольгированного конденсатора является его конструкция и используемый материал фольги. Это категории неполяризованных конденсаторов, которые можно подключать к печатной плате любым способом.

      Пленочный конденсатор

      Электролитический конденсатор

      Электролитический конденсатор представляет собой поляризованный конденсатор, состоящий из катода и анода. Анод представляет собой металл, который при анодировании образует диэлектрический материал, а катод представляет собой твердый, жидкий или гелеобразный электролит, окружающий анод.Благодаря такой конструкции электролитический конденсатор имеет очень высокое значение емкостного напряжения на аноде. Они используются в областях, где подается низкочастотный входной сигнал и накапливается больше энергии. Обычно его строят двумя способами.

      Электролитические конденсаторы поляризованы асимметричной конструкцией. Они работают с напряжением выше, чем у других конденсаторов. Полярность различается как «+» для анода и «-» для катода.Если приложенное напряжение больше 1 или 1,5 вольта, конденсатор выходит из строя.

      Электролитические конденсаторы

      Преимущества

      Преимущества

      • Снижает энергопотребление в цепи
      • Требуется меньше места
      • Защищает цепь от повреждений.

      Недостатки

      Ниже перечислены недостатки

      • Меньший срок службы
      • Если приложенное напряжение больше емкости конденсатора, конденсатор может выйти из строя
      • Подключен в соответствии с полярностью
      • окружающая обстановка.
      Приложения

      Приложения

      Часто задаваемые вопросы

      1) показано ниже. Что такое конденсатор?

      Конденсатор — это устройство, в котором накапливается небольшое количество заряда.

      2). Классификация конденсаторов?

      Конденсатор делится на 2 типа: поляризованный конденсатор и неполяризованный конденсатор.

      3). Разница между поляризованными и неполяризованными конденсаторами?

      Конденсатор, полярность которого указана на элементе, является полярным конденсатором.Эти типы конденсаторов подключаются в зависимости от направления цепи, и конденсатор, полярность которого не указана на элементе, является неполярным конденсатором. Эти типы конденсаторов могут быть подключены к печатной плате в любом направлении.

      4). Какие есть примеры неполяризованных конденсаторов?

      Примеры неполярных конденсаторов

      • Керамический конденсатор
      • Серебряно-слюдяной конденсатор
      • Полиэфирный конденсатор
      • Полистироловый конденсатор
      • Стеклянный конденсатор
      • Пленочный конденсатор.

      5). Каковы некоторые примеры поляризованных конденсаторов?

      Электролитический конденсатор является лучшим примером полярных конденсаторов, они в основном используются для обеспечения питания высокого напряжения.

      Таким образом, конденсатор представляет собой электронный компонент, сохраняющий в себе небольшое количество заряда. Они делятся на 2 типа поляризованных конденсаторов и неполяризованных конденсаторов. Конкретную поляризацию конденсатора можно определить по высоте конденсатора, маркировке NP и BP, символам «+» и «-» и стрелочным обозначениям на конденсаторах.Конденсаторы в основном используются для предотвращения утечки тока в цепи.

      .

      Типы конденсаторов, их обозначения и конструкция

      Конденсаторы – незаметные электронные компоненты. Несмотря на простоту эксплуатации, необходимы практически в каждом чипе . Они имеют различные конструкции и возможности, а значит, и области применения. Как они устроены и чем отличаются?

      Что такое конденсатор?

      Задачей этого узла является накопление электрического заряда . Он делает это путем зарядки двух металлических крышек, разделенных изолирующим диэлектрическим слоем.Благодаря этому грузы на одной крышке не могут соприкасаться с грузами на другом. У них разные характеры, поэтому пытаются привлечь .

      Многие параметры конденсатора зависят от поверхности этих пластин, а также от толщины и материала диэлектрика. За прошедшие годы был разработан для целого ряда решений , каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки.

      Какие параметры?

      Чтобы говорить о конденсаторах, нужно знать их параметры.Вот самых важных .

      Емкость

      Выражается в фарад [F] . Чем оно выше, тем больший заряд может накопить данный элемент при данном напряжении. Это не всегда соответствует размерам корпуса , о которых речь пойдет позже.

      Многие конденсаторы имеют емкость с кодом . На корпусе всего три цифры . Под первыми двумя следует понимать число , а под третьим как показатель степени 10 , на которую это число умножается.Результат в пикофарадах. Например:

      • 224 = 22 × 104 пФ = 220 000 пФ = 220 нФ
      • 121 = 12 × 101 пФ = 120 пФ
      • 566 = 56 × 106 пФ = 56000000 пФ = 56000 нФ = 56 мкФ

      Емкость всегда связана с допуском , выраженным в процентах [%]. Чем меньше цифра, тем точнее определяется фактическая емкость по отношению к заявленной на корпусе. Конденсаторы имеют допуск 5%, 10% и даже 50%!

      Напряжение

      Максимальное рабочее напряжение является вторым - сразу после емкости - параметром, указанным на корпусах, всегда в вольтах [В].Не подавайте на конденсатор напряжение выше , так как он может таким образом разрушиться. Хотя некоторые лечатся самостоятельно.

      СОЭ и ЭСЛ

      Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) являются нежелательными характеристиками конденсаторов. Нам бы их совсем не хотелось, но это невозможно. У некоторых типов конденсаторов ESR выше, у других ESR ниже.

      Тип диэлектрика

      Эта тема будет развиваться отдельно, т.к. тип диэлектрика определяет многие особенности.

      Размеры и шаг контактов

      Если конденсатор слишком большой, просто не влезет в это место . Но в некоторых приложениях для правильной работы конденсаторы должны быть большими.

      Поляризованный или нет

      Многие конденсаторы могут работать независимо от полярности напряжения, подаваемого на их выводы. Для них не имеет значения, имеет ли данное покрытие потенциал выше или ниже другого - в цепях переменного тока эти потенциалы могут меняться циклически раз.Их называют неполярными, неполярными или биполярными конденсаторами.

      Однако для некоторых конденсаторов требуется, чтобы одна пластина имела потенциал выше, чем потенциал другой . Обратное подключение может привести к неправильной работе или даже необратимому разрушению обработанного таким образом элемента . Их называют полярными, поляризованными или однополярными конденсаторами.

      Рассматриваемые далее в статье конденсаторы будут разделены по этому критерию.

      Неполярные конденсаторы

      Эта большая группа включает множество различных типов конденсаторов.

      Керамика

      Диэлектриком в этих конденсаторах является соответствующая керамика . Типы этой керамики очень разные и у каждого есть соответствующее название. Металлические покрытия напыляются на поверхность диэлектрика.

      До для сквозного монтажа (THT) обычно представляют собой коричневые «веснушки» с тонкими ножками, а до для поверхностного монтажа (SMD) выглядят как коричневый прямоугольный параллелепипед с металлическими «заглушками» на концах.

      Диапазон их емкости огромный : от долей пикофарад [пФ] до десятков и даже сотен микрофарад [мкФ]. Их рабочее напряжение обычно составляет 50 В или 100 В, хотя может отличаться от . Например, конденсаторы с очень большой емкостью обычно имеют низкое рабочее напряжение всего на несколько вольт.

      Но это не единственные варианты керамических конденсаторов. Высоковольтные керамические конденсаторы обычно синего цвета с более широкими контактами.

      Керамические конденсаторы

      обычно используются в высокочастотных цепях , поскольку они имеют очень хорошую стабильность параметров в отношении температуры, времени и напряжения. Их ESL и ESR очень низкие. Эти комментарии относятся к конденсаторам с диэлектриком, т.н. класс I , который включает, среди прочего, керамику с обозначением C0G .

      Не все керамические конденсаторы приятны. Те, у которых большая емкость, имеют диэлектрик из другой керамики — например X7R или Z5U .Он характеризуется очень высокой электрической проницаемостью , поэтому легко построить миниатюрный конденсатор емкостью, например, 100 мкФ. К сожалению, эта емкость сильно зависит от приложенного напряжения .

      Например, такой конденсатор может иметь емкость 100 мкФ, но без поляризации (U=0В). После подачи напряжения, например U=5В, он потеряет аж 40% своей емкости - будет иметь 40 мкФ. Вот пример графика емкостного напряжения для одного из продуктов Murata:

      После отключения электроэнергии емкость вернется к исходному значению , поэтому это не является постоянной потерей или повреждением элемента .Однако следует иметь в виду, что их использование в некоторых местах некорректно.

      Популярные конденсаторы MLCC — это просто многослойные керамические конденсаторы . Купить их можно как сквозного, так и накладного монтажа. В качестве диэлектриков у них разная керамика.

      Фольга

      В этих конденсаторах диэлектриком является фольга из пластика . На этой фольге есть чехлы и все это дело плотно закатано.Поэтому корпуса этих конденсаторов обычно имеют форму прямоугольного пластикового стакана , заполненного снизу смолой.

      Их емкости не имеют столь широкого диапазона , как в случае керамических конденсаторов. Этот диапазон колеблется от нескольких десятков пикофарад до нескольких микрофарад. Специальные конструкции этих конденсаторов имеют более высокие емкости, до тысячи микрофарад, но это очень большие и дорогие элементы.

      Среди них нет такой «фишки» со специальным диэлектриком, как в случае с керамикой, благодаря которой можно получить за очень низкую стоимость конденсаторы с большой емкостью, но малыми габаритами. Поэтому среди крохотных элементов поверхностного монтажа мы их не найдем — фольгированные конденсаторы сравнительно крупные .

      Керамика у нас несколько видов, фольга тоже разная. Наиболее популярны сегодня пленочные конденсаторы двух типов:

      MKSE/MKT - полиэстер - в настоящее время самый популярный пленочный конденсатор типа .У них доступная цена по отношению к параметрам, но стабильность параметров не поражает. Поэтому их используют там, где не критичны в системе . Например, в фильтрации электроэнергии или в бестрансформаторных системах питания.

      МКП - полипропилен - более устойчив к резким перегрузкам ( скачки тока ) чем МКТ. Поэтому его чаще применяют там, где он циклически подвергается таким испытаниям, например в системах , обеспечивающих пуск электродвигателей .

      Оба вышеперечисленных типа конденсаторов имеют способность к самовосстановлению своего диэлектрика. Если фольга проколота в одном месте из-за слишком сильного натяжения, то такое отверстие не приведет к укорачиванию обеих крышек друг с другом. Конденсатор все равно будет работать, хотя его емкость немного уменьшится по сравнению с .

      Очевидно, что этот механизм имеет ограниченную емкость , после любого количества проколов диэлектрик станет дырявым, как решето.Кроме того, подача на очень высокого напряжения (например, от атмосферного разряда) безвозвратно разрушит такой конденсатор.

      Существует еще один тип фольгированного конденсатора, который имеет очень хорошие параметры , но в настоящее время его вытесняют керамические аналоги. Это конденсатор styroflex (обозначенный как KSF или KS), также называемый полистиролом. Он обладает отличной стабильностью емкости , как и , и отлично справляется как с низкими, так и с высокими частотами.Именно поэтому он часто является элементом резонансных цепей и электронных фильтров.

      Слюда, бумага и прочее

      Описанные выше два типа конденсаторов - керамические и фольгированные - самые популярные, но на этом мир не заканчивается . Конденсаторы с диэлектриком слюда , т.е. из минерала, относящегося к силикатам, производятся до сих пор. Имеют небольшие мощности, но их параметры по ВЧ сигналам почти отличные .

      Бумажные конденсаторы

      раньше были бичом электроники, т.к. бумага легко впитывала влагу , что приводило к ухудшению их параметров и образованию поломок. Сегодняшние конструкции этих элементов гораздо лучше защищены от влаги.

      В группу неполярных конденсаторов входят также всевозможные подстроечные , т.е. переменные конденсаторы. Группа металлических пластин надвигается на вторую группу таких же пластин, но между первой.Так создается что-то вроде бутерброда. Чем больше площадь , разделенная между двумя группами пластин, тем больше емкость.

      Полюсные конденсаторы

      В эту группу входят конденсаторы значительной емкости.

      Электролитический

      Они сделаны , как и любые другие конденсаторы , потому что два слоя металлической (алюминиевой) фольги разделены бумагой. Все это было туго свернуто и засунуто в металлическую чашку.

      Однако есть три нюанса. Сначала бумагу пропитывали специальной жидкостью - электролитом. Во-вторых, площадь положительного электрода (анода) с значительно увеличилась до . Это было сделано ее травлением , в результате чего образовались многочисленные борозды. Сама фольга небольшого размера, но площадь ее поверхности значительно больше.

      Следующим нюансом является использование диэлектрика в виде оксида алюминия Al2O3 , который находится на аноде.Его толщина действительно тонкая, что также способствует большой емкости .

      Электролитические конденсаторы могут иметь емкости от единиц микрофарад до сотен тысяч микрофарад . При этом они имеют сравнительно небольшие габариты. Они изготавливаются как в корпусах для сквозного, так и для поверхностного монтажа.

      К сожалению, у них есть некоторые недостатки. Наиболее важным является необходимость поддержания постоянного напряжения с поляризацией на своих выводах.Один вывод должен иметь потенциал выше другого, иначе изолирующий слой оксида алюминия разложится и конденсатор разрушится. Точно так же нельзя превышать допустимое напряжение, потому что это также может проникнуть в изолятор .

      Конденсаторы со сквозным отверстием обычно имеют полоску , которая маркирует отрицательный электрод (минус). В свою очередь поверхностные имеют черное пятно на вершине чашки, также обозначающее минусовую клемму.Конденсаторы с очень большой емкостью могут иметь положительный электрод с маркировкой , поэтому будьте осторожны при их установке.

      Есть ли риск повреждения слоя Al2O3? В наименее серьезном случае конденсатор ведет себя как короткое замыкание . Однако, если приложенное напряжение высокое, может произойти электролиз (разложение) электролита на водород и кислород . Отсюда прямой путь к взрыву. Таким образом, металлические чашки имеют вырезы наверху, что позволяет разорвать корпус контролируемым образом .

      Оксид алюминия можно регенерировать. Этот процесс называется формированием конденсатора . Он заключается в подаче постоянного напряжения с соблюдением полярности, значение которого будет увеличиваться каждые до номинального значения . Необходимо контролировать ток , протекающий через конденсатор, во избежание взрыва или постоянного пробоя.

      Стабильность параметров электролитических конденсаторов очень плохая. Их емкость сильно зависит от как от температуры, так и от приложенного напряжения.С другой стороны, часто используются в блоках питания , где их задачей является фильтрация пульсаций.

      очень хорошо справляются с , хотя паразитные параметры - ESR и ESL - у высокие . Это означает, что часть пульсаций проникает дальше в систему, и в системах, работающих на высоких частотах , вообще не справляются. Что с этим делать?

      Низкое СОЭ

      Эти электролитические конденсаторы, называемые с низким импедансом , имеют пониженное значение как ESR, так и ESL.В основном они встречаются в системах фильтрации импульсных источниках питания.

      Обычно дороже своих «обычных» аналогов и имеют меньший срок службы (нужно чаще заменять). Производители часто наносят на них блестящие надписи, золотые или серебряные, хотя это не жесткое правило.

      Тантал

      Эти конденсаторы имеют электролит в так называемом твердая фаза . Они имеют гораздо лучших заданных параметра, чем электролитические конденсаторы и более низкие значения паразитных параметров, таких как ESR и ESL.Они подходят как для постоянного напряжения, так и для работы с высокочастотными компонентами. Они доступны в корпусах THT и SMD .

      Обратная полярность этого конденсатора обычно приводит к его необратимому пробою и короткому замыканию. На сквозных корпусах плюсовой штырь маркируется (с небольшим плюсом), а на накладных — еще и жирной линией.

      Полимер и гибрид

      Конденсатор этого типа имеет твердофазный электролит (полимерный) и изготовлен из комбинации твердого и жидкого (гибридный).У них много интересных свойств, например способность восстанавливать микроповреждения диэлектрика - чего не могут обычные танталовые конденсаторы. Многие производители уделяют большое внимание развитию , поэтому в этой области постоянно разрабатываются новые решения.

      Резюме

      Задача конденсаторов накапливать электрический заряд, но каждый конденсатор сделан немного иначе . Поэтому некоторые из них лучше подходят для цепей переменного тока, а другие лучше подходят в качестве фильтров напряжения для источников питания постоянного тока.Стоит знать, какие типы конденсаторов доступны для покупки и , что их характеризует .

      .

      Электролитические конденсаторы

      Почти каждому электронщику известны электролитические конденсаторы, в которых электролит играет роль одного из электродов. Мало кто знает, что его изобрел поляк Кароль Поллак более 120 лет назад. Это один из самых популярных пассивных компонентов, который используется практически в каждом устройстве.

      Электролитические конденсаторы имеют большую емкость по сравнению с фольгированными или керамическими конденсаторами. Они также относительно дешевы, а их производство отлажено.Это позволяет использовать их в фильтрах линейных или импульсных источников питания, аудиоаппаратуры или устройств IoT. Элементы изготавливаются в широком диапазоне мощностей, напряжений, в исполнениях ТНТ и SMD. Важно правильно понимать принципы работы и использования электролитических конденсаторов. Не только достоинства, но и недостатки.

      Прочность : об этом параметре часто забывают. Заявленное время работы большинства стандартных конденсаторов составляет 2000 часов при самой высокой температуре из допустимого диапазона (например,85°С). Если время работы важно (например, 10 000 часов), давайте обратимся к серии «длительный срок службы» (например, EKH Hitano). Дополнительно обратите внимание, что: срок службы составляет 10000ч/105°С для конденсаторов диаметром более 10мм, 8000ч/105°С для 8мм и 5000ч/105°С для меньших диаметров, поэтому размер имеет значение.

      Внутреннее сопротивление : если его высокое значение является препятствием, ищите элементы с пометкой «low ESR» (например, Hitano EZV, EHL).

      Допуск : многие конденсаторы имеют большой разброс емкости (+/- 20% колебания не редкость).Как это ни парадоксально, бывает, что мы получаем «больше за меньшие деньги» — например, 130% от заявленной мощности.

      Обычно конденсаторы имеют четко обозначенную полярность на корпусе, и несоблюдение требований может привести к повреждению (или даже взрыву). Тем не менее, выпускаются «неполярные» (Hitano ENR) серии, которые идеально подходят, например, в кроссоверах громкоговорителей. Существуют также конденсаторы, предназначенные для работы в системах, где пульсации тока значительны.

      Большинство из нас хотели бы быть стройными.Это серия Hitano ESL или ELY. Эти конденсаторы имеют малый диаметр по сравнению с их емкостью. Вместе с ультраминиатюрными конденсаторами E5R они образуют серию уменьшенных размеров.

      Представители компаний, заинтересованных в предложении электролитических конденсаторов и Power Solutions, пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты: [email protected]

      .90 000 25 лет при сроке службы 90 001 конденсаторов

      Помнится, я упоминал, что в изобретении конденсатора подозревались древнеегипетские жрецы, но мне кажется, что пробовать современные стандарты для обнаружения предметов многотысячелетней давности не всегда имеет смысл. В одной из пирамид или гробниц при раскопках был найден ряд изделий из меди и глины. Это был своего рода глиняный горшок, обшитый снаружи медью, с «пробкой» и чем-то вроде медного электрода в пробке.Якобы этот «горшок» мог работать как лейденский цилиндр, но это лишь догадки археологов.

      Изобретение конденсатора приписывают немецкому ученому Эвальду Георгу фон Клейсту, который сделал его в 1745 году. Интересно, что ученый жил в Камень-Поморском, который в настоящее время является городом в Польше. Этот конденсатор получил название «Бутылки Клейстиана». Затем упоминание об этом изобретении, а возможно, и более подробное его описание перешли в Лейденский университет, к профессору Питеру ван Мусшенбруку.Он разработал свой вариант изобретения, который до сих пор присутствует во многих школьных физических лабораториях под названием «лейденский цилиндр». Именно этот цилиндр, а не прототип Клейстана, считается первым электрическим конденсатором. Хотя если честно - это смотря кого спрашивать.

      Первые конденсаторы использовались в основном для экспериментов с еще непонятым электричеством, а также для производства спецэффектов для использования в различных шоу. Только Бенджамин Франклин отнесся к ним серьезно, отметив, что плоские поверхности, разделенные стеклянным диэлектриком, хранят электричество не хуже лейденской бутылки.Опираясь на собственный опыт, он изготовил плоский конденсатор, который назвал квадратом Франклина. Однако первооткрывателем практического применения конденсаторов был Майкл Фарадей, который попытался с помощью конденсатора «запомнить» электроны, образовавшиеся в ходе его экспериментов. Многочисленные попытки привели к разработке конденсатора, сделанного из большой масляной бочки. В знак признания заслуг этого ученого в области электричества единица мощности была названа его именем Фарада.

      Формула электрической емкости плоского конденсатора хорошо известна нам еще с начальной школы (по крайней мере, ее когда-то учили в начальной школе) и нет смысла ее цитировать читателям ЭП. Напомним только, что в знаменателе у нас произведение относительной диэлектрической проницаемости на площадь поверхности крышек, а в числителе — расстояние между крышками. Таким образом, несложно догадаться, что чем больше диэлектрическая проницаемость и меньше расстояние между пластинами, тем большую емкость будет иметь конденсатор.Хотя формула емкости многократно сложенного цилиндрического конденсатора иная, его емкость также будет зависеть от тех же факторов. Поэтому технологическая гонка в области улучшения параметров конденсаторов в основном касается материалов, используемых для крышек, их выводов и диэлектрического слоя.

      В девяностых, т.к. отмерив 25 лет, надо где-то поместить начало эволюции конденсаторов, в конструкторской мастерской у нас были в основном отечественные твердотельные и электролитические конденсаторы, хотя импортные были редко.В то время у нас тоже начали использовать конденсаторы SMD, изначально в профессиональной аппаратуре и в основном для фильтрации питания из-за отсутствия выводов в виде проводов, которые для тока достаточно высокой частоты представляют собой индуктивность и портят схему параметры. Однако обычно мы использовали конденсаторы для сквозной сборки, названия которых зависят от типа используемого диэлектрика. Это были слюдяные, фольговые, керамические и электролитические конденсаторы. Танталовые конденсаторы, хотя и были доступны, использовались относительно редко из-за их высокой цены по сравнению с электролитическими конденсаторами.В те годы их недостатками было также небольшое - по сравнению с электролитическими конденсаторами - напряжение пробоя. Тем не менее, мы использовали «тантал» для фильтрации питания цифровых интегральных схем.

      Мы обычно замечаем впечатляющее развитие полупроводниковых компонентов. Возможности полупроводниковых систем растут головокружительными темпами, но следует также отметить, что производители пассивных компонентов также совершенствуют свою продукцию и, например, современные конденсаторы имеют, во-первых, гораздо лучшие электрические параметры, а во-вторых, гораздо меньшие габариты. .

      Многослойные конденсаторы MLCC

      Аббревиатура MLCC рядом с названием конденсатора означает многослойный керамический конденсатор. Он состоит из множества одиночных конденсаторов, уложенных друг на друга и соединенных параллельно. Сырьем для производства таких конденсаторов обычно служат суспензии очень тонкоизмельченного диоксида титана (TiO2) или титаната бария (BaTiO3) с добавками Zr, Nb, Co или Sr. Целью здесь является получение частиц с характерным размером менее 10 нм.Эти суспензии смешиваются со специальным связующим и перерабатываются в керамические пленки, толщина которых обычно составляет всего несколько тысячных долей миллиметра.

      Современный конденсатор MLCC может иметь диэлектрический слой толщиной до 1/1000 мм, а количество слоев может превышать тысячу.

      Толщина отдельных слоев конденсатора зависит от степени фрагментации и характеристик распределения зерен керамических частиц. В настоящее время наблюдается тенденция к все меньшему и меньшему масштабу, что заставляет искать новые материалы и способы их измельчения.Емкость современных (солидных!) конденсаторов MLCC достигает 100 мкФ! Однако необходимо учитывать, что чем выше емкость, тем тоньше диэлектрический слой и, следовательно, ниже напряжение пробоя.

      Конденсаторы

      MLCC можно использовать при температуре 150, а специальные исполнения даже 200°С. Высокая термостойкость достигается за счет соответствующих диэлектриков: X8R, X8L и X9U (200°С). Их использование гарантирует хороший температурный коэффициент. Изменения емкости в максимальном диапазоне температур составляют: X8R ±15%, X8L +15...- 40%, Х9У +15...- 56%. Очевидно, что при более низкой температуре получаются лучшие параметры, например около -7,5% при 125°С. Также растет число компонентов, оптимизированных для функций, которые они должны выполнять в конкретном приложении. Для них может потребоваться, например, чрезвычайно низкая паразитная индуктивность и, кроме того, четко определенные характеристики постоянного и переменного тока.

      Примерно за 30 лет в области конденсаторов MLCC был достигнут значительный прогресс. По сравнению с 1980-ми годами, когда они были запущены в серийное производство, конденсатор миниатюризировался в 100 раз! Например, конденсатор емкостью 100 нФ, который обычно использовался для фильтрации питания в 1980-х годах, был размещен в корпусе 3216, а в настоящее время его можно легко приобрести в корпусе 0603!

      Прогресс в этой области еще продолжается - производители постоянно работают над новыми материалами, что в свою очередь может привести к замене других типов конденсаторов на MLCC.Примером может служить популярная интерфейсная микросхема MAX232. Для его базового применения требуется 5 электролитических конденсаторов емкостью 1 мкФ на напряжение пробоя 16 В. Если по каким-то причинам мы не хотели использовать электролитические конденсаторы, то в прошлом нам пришлось бы использовать MAX202, для которого требовалось твердое вещество емкостью 100 нФ. конденсаторы. В настоящее время мы можем легко впаять конденсаторы MLCC вместо «электролитов», что также будет иметь то преимущество, что при сборке вам не придется думать об их правильной полярности.

      Танталовые конденсаторы

      25 лет назад если мы и использовали танталовые конденсаторы, то в основном малой емкости (порядка единиц мФ) и сквозной сборки. Имели характерный каплевидный корпус, чаще всего красного цвета.

      Танталовые электролитические конденсаторы имеют твердофазный электролит. В настоящее время, в основном благодаря технологии сборки SMT и значительному удешевлению, они приобрели большую популярность и используются гораздо чаще и охотнее, чем 25 лет назад.Применяются в основном в силовых цепях, отличаются стабильностью параметров, долговечностью и малыми габаритами, хотя на мой взгляд во многих приложениях их можно заменить упомянутыми гораздо более дешевыми конденсаторами MLCC.

      В современных танталовых конденсаторах используются полимерные катоды для снижения последовательного сопротивления (ESR), последовательной индуктивности (ESL) и обеспечения дальнейшей миниатюризации. При использовании высококачественных танталовых порошков эти конденсаторы значительно превосходят по своим параметрам конденсаторы, изготовленные по другим технологиям, особенно типовые электролитические конденсаторы.

      В обычных танталовых конденсаторах в качестве катода используется спеченный диоксид марганца (MnO2). Этот недорогой полупроводниковый материал является самовосстанавливающимся, что обеспечивает надежность, но при высокой температуре из-за большого содержания кислорода может воспламеняться, поэтому с середины девяностых годов ведутся работы по замене MnO2 проводящими полимерами. Их значительно более высокая электропроводность приводит к более низкому ЭПС, что в сочетании с устранением опасности воспламенения способствует увеличению уровня затрат на эту технологию.

      Полимерные танталовые конденсаторы отличаются от обычных конденсаторов только катодной стороной. Полимерный слой не содержит кислорода, поэтому риск воспламенения при перегрузке практически исключен. В результате полимерные танталовые конденсаторы обеспечивают большую надежность. Эта технология также позволяет получить повышенное номинальное напряжение (до 125 В!), благодаря чему танталовые полимерные конденсаторы легко справляются с приложениями, работающими при напряжении до 100 В, а за счет большой емкости при очень малых габаритах возможно изготавливать компоненты с очень высокой емкостью (до 1500 мкФ), используя типовые стандартизированные корпуса, что в настоящее время возможно только в керамических конденсаторах.Кроме того, использование полимеров исключает пьезоэлектрический эффект и склонность к растрескиванию.

      Производители предлагают различные типы танталовых конденсаторов, оптимизированных для целевого применения. Различные производственные серии специализированы по-разному, например, с точки зрения снижения ESR, миниатюрных размеров корпуса, получения повышенной надежности (военная, автомобильная или медицинская серия), снижения тока утечки в приложениях с батарейным питанием или достижения устойчивости к повышенным температурам.Конденсаторы с уменьшенным ESR обеспечивают больший КПД в импульсных устройствах и лучшую фильтрацию помех питания.

      Материал катода и процесс его формирования оказывают существенное влияние на величину ЭПР. Как уже упоминалось, значительное снижение ESR было достигнуто заменой MnO2 проводящим полимером. Для дальнейшего улучшения этого параметра железо-никелевый сплав (сплав 42), используемый для производства металлического свинцового каркаса, был заменен на медь. Электропроводность меди примерно в 100 раз выше, чем у сплава 42, поэтому, например, ESR танталового полимерного конденсатора Vishay 100 мкФ 6,3 В в корпусе «А» (EIA 3216) с обычной выводной рамкой составляет 70 мОм при 25°С и частоте 100 кГц, а с медным каркасом при сохранении тех же параметров окружающей среды около 40 мОм.

      Решающее значение имеет и долговечность полимерных танталовых конденсаторов – она практически неограниченна. В отличие от алюминиевых электролитических конденсаторов, они полностью состоят из твердых тел и поэтому сохраняют свои свойства в течение всего срока службы. В полимерных танталовых конденсаторах практически отсутствуют ограничения по сроку службы, вытекающие из применяемой технологии, а на долговечность самих конденсаторов влияет температура окружающей среды, последовательное сопротивление и возникающие в конденсаторе потери мощности.Из-за своих параметров некоторые полимерные танталовые конденсаторы имеют допуск AEC-Q200.

      При использовании обычных электролитических или танталовых конденсаторов несколько из них обычно соединяют параллельно для уменьшения ESR. Полимерные танталовые конденсаторы позволяют достичь желаемого значения всего одним компонентом. В результате и в зависимости от требуемых параметров применения можно изготовить устройство с меньшими габаритами и уменьшить количество его компонентов.

      Пленочные конденсаторы

      Технология изготовления фольгированных конденсаторов также изменилась с развитием новых материалов. Габариты конденсаторов уменьшились, параметры значительно улучшились. Только приложение осталось прежним.
      Металлопленочные конденсаторы обычно используются для защиты от кондуктивных помех и для фильтрации напряжения питания полупроводниковых компонентов с питанием от постоянного тока. Обычно конденсаторы «X2» для сети используются в фильтрах приборов, питающихся непосредственно от сети.Они обеспечивают множество преимуществ, в том числе низкий коэффициент рассеяния Df, практически не зависящий от температуры и частоты.

      Из-за меньших и меньших габаритов фольгированных конденсаторов они подвержены более быстрому старению, что проявляется снижением емкости. Основная причина – электрическая дуга (коронный эффект – внутренняя ионизация, вызывающая испарение металлического покрытия. Дополнительными факторами, снижающими надежность, являются повышенная температура и влажность.

      Хотя единственным эффектом является снижение эффективности фильтрации в типичных схемах «X2» (конденсатор, подключенный параллельно с сетевыми клеммами), если конденсатор используется во все более популярном последовательном фильтре, все устройство будет повреждено из-за прерывания цепи. цепь питания.

      Производители конденсаторов хорошо осведомлены о рисках и предлагают пленочные конденсаторы, не обладающие эффектом коронного разряда. Они имеют специальную структуру, препятствующую образованию электрической дуги, и изготовлены из материалов повышенной прочности.Кроме того, такие конденсаторы могут содержать встроенные RC-цепи, что позволяет избежать ионизации и обеспечивает повышенную надежность.

      Электролитические конденсаторы

      До недавнего времени электролитические конденсаторы были единственными, обладающими достаточной емкостью для использования в энергосистемах. Необходимо помнить, что четверть века назад большой популярностью пользовались блоки питания, выполненные на базе сетевых трансформаторов, которые сегодня встречаются довольно редко - им на смену пришли импульсные преобразователи.Основными элементами трансформаторного блока питания являются выпрямительный мост и фильтрующий конденсатор большой емкости в зависимости от потребляемого тока.

      Обычно в таких блоках питания используются конденсаторы емкостью от 1000 до 10000 мкФ. Сегодня встретить такую ​​большую емкость в блоке питания действительно редкость. Помнится, раньше отказы электролитических конденсаторов были частой причиной поломки оборудования, а сегодня... Ну, вряд ли они случаются. Да, есть устройства, в которых т.н.электролиты работают в экстремальных условиях, на границе допустимых условий работы, там и повреждаются, но редко "электролиты" вызывают поломку популярного оборудования.

      Преобразователи постоянного тока

      в постоянный ток и прогрессивная миниатюризация электронных устройств установили новые требования к технологии электролитических конденсаторов. Во-первых, это возможное низкое сопротивление ESR, а во-вторых, повышенная рабочая температура. Современные электролитические конденсаторы не только меньше по размерам, но и могут использоваться при температуре 100°С.Также есть серии, выдерживающие до 150°С. Поэтому стоит использовать новые типы электролитических конденсаторов, которые не теряют своих функциональных параметров в течение более длительного периода времени и выдерживают повышенные температуры. Они не только имеют больший срок службы (до 20 000 часов при 105°С), но и дешевле в покупке.
      В электролитическом конденсаторе пластины отличаются друг от друга. Один из них представляет собой металлический электрод — обычно алюминиевый, а другой — электролитический электрод.Диэлектрический слой создается при приложении напряжения - в алюминиевом конденсаторе это оксид алюминия. Как мы хорошо знаем из уроков физики, при явлении электролиза на аноде выделяются другие вещества, чем на катоде. Поэтому для электролитического конденсатора важна полярность напряжения на обкладках.

      И, наконец, нельзя не заметить нового члена семейства электролитических конденсаторов (хотя они есть и в технологии MLCC), т.е. суперконденсатора.В начале 1950-х годов инженеры General Electric начали эксперименты с использованием электродов из пористого активированного угля для топливных элементов и электрических батарей. Активированный уголь представляет собой электрический проводник, который характеризуется пористой, «губчатой» структурой с сильно развитой удельной поверхностью. В 1957 г. Х. Беккер разработал «низковольтные электролитические конденсаторы с углеродным пористым электродом». Он предположил, что энергия запасается в них в виде заряда в углеродных порах, подобно вытравленной фольге электролитических конденсаторов.В то время механизм двойного слоя не был известен, поэтому Беккер заявил: «Не совсем ясно, что именно происходит в компонентах, используемых для хранения энергии, но это приводит к чрезвычайно большой емкости».

      В 1966 году исследователи из Standard Oil of Ohio (SOHIO) разработали другую версию компонента, известного как «устройство накопления электроэнергии», работая над экспериментальной конструкцией топливного элемента. Природа электрохимического накопления энергии в патенте не описана.

      Ранние электрохимические конденсаторы состояли из двух алюминиевых фольг, покрытых активированным углем, в качестве электродов, пропитанных электролитом и разделенных тонким слоем пористого изолятора. Эта модель обеспечила конденсатор емкостью 1 фарад, что значительно больше, чем у электролитических конденсаторов тех же размеров. Эта базовая конструкция является основой большинства электролитических конденсаторов.

      Суперконденсаторы

      используются в качестве замены батарей, которые обеспечивают резервное питание памяти, работу RTC и т. д.Они характеризуются большой емкостью - более 0,2 Ф и даже до нескольких сотен фарад - и относительно низким напряжением пробоя - обычно около 2,5 В. Они легко используются из-за очень длительного срока службы. Их электроды не деградируют даже после многих тысяч циклов, как в случае с батареями. Более того, батарея, независимо от типа, имеет ограниченный срок службы, так как накопление энергии в ней происходит в соответствии с химическими изменениями электродов, вызывающими их деградацию. На технологию суперконденсаторов возлагаются большие надежды.Иногда возникает мнение, что в будущем эти конденсаторы могут полностью заменить аккумуляторы.

      Яцек Богуш, EP

      Ссылки:
      • http://bit.ly/2QhOEFZ
      • http://bit.ly/2NO8ADX
      • http://bit.ly/2Qj4JLX
      • http://bit.ly/2xYMYtB
      • http : //bit.ly/2ImN1nS

      .

      Емкость конденсатора с диэлектриком

      Введение диэлектрического материала между крышками конденсаторов всех типов увеличивает их емкость. Это связано с тем, что c диэлектрические частицы , помещенные в область электрического поля конденсатора, частично или полностью упорядочены ( поляризация ), так что внутри конденсатора возникает противоположно направленное дополнительное электрическое поле .

      Полярность диэлектрического вещества означает, что по пластинам конденсатора может протекать большее количество электрических зарядов, поскольку в этом случае первоначальная величина заряда частично уравновешивается противоположными зарядами частиц диэлектрика , расположен рядом с пластинами конденсатора.

      Вставка диэлектрического конденсатора между конденсатором приводит к увеличению его емкости в ε раз. Где ε — относительная диэлектрическая диэлектрическая или просто диэлектрическая проницаемость , имеющая постоянное значение для данного вещества и являющаяся безразмерной величиной большей 1.

      С учетом вышеизложенного соответствующие формулы емкости конденсаторов следующие:

      - для плоского конденсатора,
      - для цилиндрического конденсатора.

      Электрическая емкость конденсатора с диэлектриком - пример.

      Плоский конденсатор имеет круглые пластины радиусом 0,1 м, расстояние между ними 0,001 м. Какова диэлектрическая проницаемость вещества в конденсаторе, если его емкость 600 пФ?

      Данные: Разыскивается:
      r = 0,1м ε =?
      d = 0,001 м
      C = 600 • 10 -12 F
      ε 0 = 8,85 • 10 -12 Ф/м

      Решение:

      Поскольку покрытия представляют собой круги, их площади равны, поэтому:

      Преобразуя последнее уравнение, получаем:

      .

      Смотрите также