Назначение конденсаторов: Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Содержание

Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Конденсаторы, наряду с резисторами, являются одними из самых распространенных элементов в радиотехнических и электронных устройствах. Практически не существует устройств, в которых бы не применялись конденсаторы. Прежде всего, конденсаторы используются в качестве фильтров в выпрямителях и стабилизаторах напряжения (любой блок питания содержит в себе конденсаторы). Конденсаторы позволяют создавать временные интервалы необходимой выдержки и частоты в аналоговых схемах различных генераторов.

Первый прототип современного конденсатора появился в середине 18 века в Нидерландах. Питер ван Мушенбрук в своих опытах использовал стеклянную банку, выложенную внутри и снаружи оловянной фольгой (алюминий в те времена не использовался), заряд которой осуществлялся электрофорной машиной (единственный источник получения электрического тока в те времена). Позднее это устройство назовут лейденской банкой.

Рисунок 1

Устройство современного конденсатора аналогично устройству лейденской банки: две обкладки, между которыми находится диэлектрик. Емкость плоского конденсатора (измеряется в Фарадах) зависит от площади пластин (S), расстояния между пластинами (d) и диэлектрической проницаемости среды (ε). Геометрическая форма пластин конденсаторов может быть различной: для металлобумажных конденсаторов пластины выполняются в виде алюминиевой фольги свернутой вместе с диэлектриком в один клубок.

Рисунок 2

Приведенная формула для расчета емкости конденсаторов позволяет сделать вывод о том, что два проводника, расположенных рядом, обладают электрической емкостью. Это свойство проводников широко применяется в высокочастотной технике, при этом конденсаторы делаются в виде дорожек на печатной плате или в виде двух проводников.

Помимо емкости С, любой кабель характеризуется электрическим сопротивлением R. Как известно, RC-цепочка выступает в качестве интегрирующего звена в электронных схемах (рисунок 3). При входном импульсном сигнале на выходе сигнал искажается или, для сигналов незначительной мощности, может просто исчезнуть.

Рисунок 3

Из истории: первая попытка проложить трансатлантическую связь была предпринята в 1857 году. Однако, ученые не учли возможные искажения сигналов, которые могли возникнуть в кабеле, длиной более 4000 км. В результате телеграфный код в виде точек и тире, а по сути те же прямоугольные импульсы, искажались так, что на другом конце разобрать послание не удавалось. Лишь в 1865 году У. Томпсон предложил технологию передачи сигналов на дальние расстояния.

Диэлектрическая проницаемость среды ε и ток утечки

Увеличение диэлектрической проницаемости ε, исходя из формулы для расчета емкости конденсатора, повлечет возрастание емкости конденсатора. В большинстве случаев, в качестве диэлектриков в конденсаторах используются лавсан, полиэтилен или просто воздух. Если заменить эти диэлектрики, например спиртом или ацетоном, у которых диэлектрическая проницаемость существенно больше, то емкость конденсатора возрастет в 15…20 раз. Однако, диэлектрики с большой проницаемостью обладают достаточно высокой проводимостью, которая влияет на время разряда конденсатора через себя. Для описания этого свойства конденсаторов ввели термин тока утечки. Поэтому диэлектрики в конденсаторах характеризуются не только диэлектрической проводимостью, но и током утечки.

Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы обладают наибольшей удельной емкостью, среди всех типов конденсаторов. Емкость таких элементов может достигать 100 000 мкФ, а рабочее напряжение – до 600 В. Электролитические конденсаторы применяются в низкочастотных схемах и фильтрах блоков питания. Большая емкость электролитических конденсаторов предполагает и существенные размеры таких элементов (рисунок 4).

Рисунок 4

Электролитические конденсаторы могут хранить накопленную энергию несколько лет, однако они достаточно чувствительны к возможным перенапряжениям в цепи. При больших напряжениях или неправильном использовании (включении обычного электролитического конденсатора в цепь переменного тока) конденсаторы нагреваются, а затем просто взрываются. Особенно взрыву подвержены старые советские конденсаторы.

Принцип действия конденсаторов

Основные принципы при работе конденсаторов рассмотрим на примере простой схемы (рисунок 5). В качестве конденсатора лучше использовать электролитический конденсатор большой емкости.

Рисунок 5

Работа схемы: для начала необходимо зарядить конденсатор от источника питания через резистор R (график заряда конденсатора изображен на рисунке 6). Напряжение заряда возрастает по экспоненте, а ток заряда – спадает по экспоненте. Время полного заряда конденсатора определяется произведением емкости самого конденсатора С, величины сопротивления R и постоянной составляющей (для рассматриваемого примера t=5*C*R=5*500*0.002= 5 секунд). Далее переключатель SA переводится во второе положение, что соответствует разряду конденсатора через нагрузку (лампу накаливания). График разряда конденсатора приведен на рисунке 7.

Рисунок 6

Рисунок 7

Рассмотрим еще одну схему включения конденсатора (рисунок 8). При замыкании контакта SA произойдет кратковременная вспышка лампочки EL. Повторное замыкание контакта к вспышке не приведет, так конденсатор уже зарядился.

Рисунок 8

Конденсаторы в блоках питания

Всем электронным устройствам необходимо постоянное напряжения для питания и работы. Любой блок питания состоит из трансформатора, выпрямителя (однополупериодного или длвухполупериодного) и фильтра (рисунок 9).

Рисунок 9

Подбор необходимого конденсатора для указанных схем можно выполнять исходя из следующих соотношений:

— для двухполупериодного выпрямителя

[size=16]

C = Po / 2∙U∙f∙dU

где C — емкость конденсатора Ф, Po — мощность нагрузки Вт, U — напряжение на выходе выпрямителя В, f — частота переменного напряжения Гц, dU — амплитуда пульсаций В.

— для однополупериодного выпрямителя

C = Po / U∙f∙dU

— для трехфазного выпрямителя

C = Po / 3∙U∙f∙dU

Суперконденсатор – ионистор

Ионистор – новый класс электролитических конденсаторов (рисунок 10).

Рисунок 10

Ионисторы, по своим характеристикам сходны с обычными аккумуляторами. Заряд такого устройства происходит за несколько минут, а срок службы может превысить 40 000 часов.

Статьи по теме:
Про резисторы для начинающих заниматься электроникой

Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах. Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Накопление и преобразование электрической энергии можно отнести к базовым задачам, которые решают вспомогательные элементы радиоаппаратуры. Конденсатор относится к пассивным компонентам и выступает своего рода емкостью для поступающего заряда. Конструкция стандартных устройств предусматривает наличие пластинчатых электродов, которые разделяются тонкими диэлектриками. Более сложные типы конденсаторов могут содержать несколько электродных слоев, формирующих цилиндрическую намотку. Есть и другие отличительные признаки, обуславливающие возможности применения элементов для той или иной аппаратуры.

Назначение конденсаторов

На сегодняшний день едва ли найдется область радиотехники, в которой бы не использовались данные устройства. Наиболее распространены комбинации конденсаторов с резисторами и катушками индуктивности, участвующие в построении электрических цепей. Такие узлы поддерживают функции частотных фильтров, колебательных контуров и линий с обратной связью. Еще одна их распространенная задача — сглаживание пульсаций напряжения, требуемое во вторичных источниках энергоснабжения. В лазерных установках, системах вспышки и магнитных ускорителях электрический конденсатор используется для выдачи разового заряда с большим показателем мощности. И напротив, электротехнические приборы оснащаются данными элементами с целью компенсации реактивной мощностной энергии. Хотя такие элементы нельзя рассматривать в качестве полноценных емкостных накопителей энергии, в некоторых системах они выступают и как носители информации.

Маркировка устройств

Для визуального определения принадлежности конденсатора к той или иной категории используются специальные обозначения. В первую очередь указывается емкостный потенциал, выражаемый микрофарадами (мкФ). Могут применяться и другие единицы измерения, о чем также будет свидетельствовать соответствующая маркировка. Не всегда отмечается тип используемого в конструкции материала — как правило, без маркировки выпускаются керамические и пленочные неполярные модели. В свою очередь, обозначение танталовых конденсаторов соответствует резисторам — за исключением наличия знака µ и цифр 104 или 107. Такие устройства могут иметь оранжевый, желтый или черный цвет. В знаковой маркировке также указываются размерные параметры и емкость. Высоковольтные и электролитические модели помечаются величиной максимального напряжения, а для переменных конденсаторов указывается диапазон емкости.

Основные характеристики

Главным рабочим параметром является емкость, от которой зависит способность конкретной модели накапливать заряд. Следует разделять номинальную и фактическую емкость, так как на практике использования вторая величина может быть меньше. Диапазон значений по объему может варьироваться от 1 до 50 мкФ, а в некоторых случаях максимум достигает и 10 000 мкФ. Важен и показатель энергетической плотности, во многом определяемый конструкцией изделия. Наибольшей плотностью характеризуются крупноформатные типы конденсаторов, у которых масса обкладки с электролитом существенно превышает вес корпуса. К примеру, при емкости в 10 000 мкФ с напряжением в 0,45 кВт и массой порядка 2 кг плотность может достигать 600-800 Дж/кг. Как раз такие модели выгодно использовать для длительного хранения энергии. Помимо этого, рабочие свойства конденсаторов определяются допуском. Речь идет как раз о погрешности в соотношении показателей реальной и номинальной емкости. Данная величина выражается в процентах и в среднем составляет 20-30 %. В некоторых направлениях радиотехники применяются изделия с 1 % допуска.

Керамические конденсаторы

Это устройства, базирующиеся на дисковых керамических элементах с диэлектриками из титаната бария. Такой конденсатор можно использовать в системах с напряжением до 50 000 В, но важно учитывать, что он имеет минимальную температурную стабильность и широкий спектр изменения емкости. Среди достоинств можно отметить небольшие утечки тока, скромные размеры (при большой емкости заряда) и способность работать на высокой частоте. Что касается назначения, то керамические конденсаторы применяются в цепях с пульсирующим, переменным и постоянным током. Чаще всего используют модели емкостью до 0,5 мкФ. В процессе работы конденсатор этого типа хорошо справляется с внешними нагрузками, среди которых механические удары. Нельзя сказать, что керамический корпус отличается большим эксплуатационным сроком и долговечностью, однако в заявленный период технические свойства поддерживает стабильно.

Полиэстеровые модели

На схемах устройства данного типа обозначаются маркировкой K73-17 или CL21. Их оболочку формирует металлизированная пленка, а для корпуса используется эпоксидный компаунд. Как раз наличие этого наполнителя в конструкции делает полиэстеровые конденсаторы устойчивыми к температурным, физическим и химическим воздействиям. Этот набор эксплуатационных качеств обусловил и широкое распространение конденсаторов типа K73-17 в производстве светотехнических приборов. Средняя емкость устройства составляет 15 мкФ при максимальном напряжении порядка 1500 В. Характеристики скромные, но это не мешает применять конденсатор в тех же цепях с импульсным и переменным током. К тому же и низкая стоимость устройства способствует его популярности на радиорынке.

Конденсатор на основе полипропилена

Тоже вариант относительно недорогого накопителя электрического заряда, который при этом отличается низким коэффициентом потерь и высокой диэлектрической прочностью. К плюсам можно отнести и оптимальную гигроскопичность. То есть один из главных врагов радиоэлементов в виде влажности полипропиленовым конденсаторам не страшен. В качестве изоляторов применяется металлизированная пленка или полоски фольги. В новейших версиях используют и технологию самовосстанавливающейся оболочки, что повышает надежность и долговечность конденсатора.

Устройство может работать на повышенных частотах с сохранением достаточной мощности. Это качество позволяет использовать конденсаторы в системах индукционного обогрева, дополненных водяным охлаждением. Распространено и применение таких элементов в оснастке электромоторов на 220 В. В данном случае они выступают как пусковые компоненты. Эту функцию лучше всего реализуют модели с рабочей емкостью в диапазоне 1-100 мкФ и напряжением в 440 В. Но и это не единственные накопители на синтетической основе. Какие бывают конденсаторы из термопластиков? Внимания заслуживают полисульфоновые и поликарбонатные элементы. Первые отличаются низким влагопоглощением и способностью поддерживать высокое напряжение при температурных перепадах, а вторые в процессе работы демонстрируют оптимальную электротехническую стабильность.

Танталовые конденсаторы

Основу устройства формирует пентоксид тантала с оксидным электролитическим наполнением. Конденсатор отличается высоким отношением емкости к объему, широким спектром поддерживаемых температур и компактностью. Используют такие компоненты в мелком приборостроении, компьютерах и другой вычислительной технике. В этом семействе можно выделить следующие типы конденсаторов: полярные и неполярные, твердотельные, жидкостные. Наиболее привлекательные по эксплуатационным качествам именно твердотельные устройства, так как они характеризуются способностью поддерживать большое напряжение. Однако в условиях критического превышения допустимой величины тока они могут выходить из строя. Емкость танталовых моделей составляет 1000 мкФ, но по сравнению с электролитическими аналогами их собственная индуктивность гораздо ниже, что допускает возможность применения элемента на высоких частотах.

Особенности высоковольтных моделей

Элементы такого типа могут применяться в системах с высокими показателями напряжения, достигающими 15 000 В. При этом емкость у высоковольтных конденсаторов небольшая — порядка 50-100 нФ. В качестве диэлектрического материала чаще используется керамика. Благодаря этой основе выдерживаются большие нагрузки напряжения, а корпус защищает начинку от пробоев пластин.

Распространены и стеклянные вакуумные изделия, также поддерживающие напряжение более 10 000 В. Они представляют собой колбы с концентрическими электродами, в процессе работы обеспечивающими небольшие частотные потери. Применяют высоковольтные конденсаторы такого типа для решения ответственных радиочастотных задач с индуктивным нагревом. Но стоят такие компоненты дороже, отличаются хрупкостью и большими размерами.

Многослойные и однослойные конструкции

Обычно данную классификацию применяют в отношении конденсаторов, выполненных из керамики. Так, однослойные конденсаторы (дисковые) имеют простое устройство, но это не сказывается на уменьшении размеров. В большинстве случаев они массивнее, чем многослойные аналоги. В итоге увеличивается емкость устройства, но крупные размеры все же ограничивают их распространение в отдельных областях.

Что касается многослойных элементов, то они по эксплуатационным качествам в целом схожи с дисковыми, но потенциал накопителей еще выше. Также существенное преимущество заключается в надежности и долговечности. Форм-фактор, в котором выполняются многослойные конденсаторы, делает их менее чувствительными к агрессивным средам, что расширяет область применения. Такие компоненты преимущественно используют в дорогой профессиональной аппаратуре.

Масляные конденсаторы с пропитками

Это отдельная группа радиотехнических элементов, в основе которых находятся бумажные наполнители. Они обрабатываются специальными растворами наподобие воска и эпоксидных смол. Какие бывают конденсаторы масляного типа? Принципиально отличаются модели для постоянного и переменного тока. Первые используются в целях частотной фильтрации, повышения напряжения и устранения электрической дуги. Конденсаторы на масляной пропитке для систем с переменным током применяют в промышленности. Такое устройство располагает большой емкостью и может справляться с большими пиковыми нагрузками. Как правило, его используют в качестве пускового компонента для электромоторов. К дополнительным функциям можно отнести разделение фаз, коррекцию мощности и выравнивание напряжения.

Негативные факторы применения конденсаторов

Одной из главных проблем использования конденсаторов является высокая вероятность взрыва при перегревах, которые происходят из-за больших утечек. Также повысить риск поломки элемента могут близко расположенные радиаторы с высоким тепловым излучением. Какие типы конденсаторов наиболее подвержены взрывам? Чаще всего это происходит с электролитическими устройствами, обеспеченными ненадежными корпусами. Оптимизация конструкции с целью уменьшения размеров изделия заставляет производителей использовать тонкие оболочки, поэтому может иметь место разлет частей конденсатора и разбрызгивание электролита при сильном перегреве или в условиях повышенного внутреннего давления.

Заключение

И простейшие однослойные, и многослойные высоковольтные модели конденсаторов выполняют важные для радиоаппаратуры задачи. Как минимум они корректируют параметры тока, что при схожих размерах не может обеспечить ни один другой технический компонент. В то же время электрический конденсатор вовсе не является идеальным решением, что обуславливает постоянные поиски новых форматов его исполнения. Производители сложной аппаратуры экспериментируют с конструкциями, наполнителями и физическими свойствами, стараясь предлагать оптимальные потребительские качества данного устройства.

Среди наиболее важных целевых параметров в этом плане можно назвать устойчивость конденсатора к нагрузкам, широкие рабочие диапазоны, минимальное радиационное воздействие и высокий срок службы.

Конденсатор — это двухполюсник с определённым или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Изобрел первую конструкцию-прототип электрического конденсатора «лейденскую банку» в 1745 году, в Лейдене, немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и независимо от него голландский физик Питер ван Мушенбрук.

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

Резонансная частота конденсатора равна: f р = 1/ (2∏ ∙ √ L с ∙

C ) .

При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f , на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2-3 раза ниже резонансной.

Отечественные неполярные конденсаторы:

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 1·10 6 пФ = 1·10 −6 Ф) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах (1 нФ = 1·10 −9 Ф).

При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 — 180».

Основные параметры конденсаторов:

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость , характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками. Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.
Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита.
Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.
Полярность . Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Обозначение на схемах:

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).

Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С. Рабочая температура — основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10 °C вплоть до +25 °C. Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С.

ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Вакуумный конденсатор:

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

Два бумажных электролитических конденсатора 1930 года:

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Серебрянный конденсатор для аудио.

Также различают конденсаторы по форме обкладок:

Конденсаторы (от лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — это радиоэлементы с сосредоточенной электрической емкостью, образуемой двумя или большим числом электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, слюдой, керамикой и т. д.). Емкость конденсатора зависит от размеров (площади) обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Важным свойством конденсатора является то, что для переменного тока он представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты .

Основные единици измерения эмкости конденсаторов это: Фарад, микроФарад, наноФарад, пикофарад, обозначения на конденсаторах для которых выглядят соответственно как: Ф, мкФ, нФ, пФ.

Как и резисторы, конденсаторы разделяют на конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости (КПЕ), подстроечные и саморегулирующиеся. Наиболее распространены конденсаторы постоянной емкости.

Их применяют в колебательных контурах, различных фильтрах, а также для разделения цепей постоянного и переменного токов и в качестве блокировочных элементов.

Конденсаторы постоянной емкости

Условное графическое обозначение конденсатора постоянной емкости —две параллельные липни — символизирует его основные части: две обкладки и диэлектрик между ними (рис. 1).

Рис. 1. Конденсаторы постоянной емкости и их обозначение.

Около обозначения конденсатора на схеме обычно указывают его номинальную емкость, а иногда и номинальное напряжение. Основная единица измерения емкости — фарад (Ф) — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого возрастает на один вольт при увеличении заряда на один кулон.

Это очень большая величина, которая на практике не применяется. В радиотехнике используют конденсаторы емкостью от долей пикофарада (пФ) до десятков тысяч микрофарад (мкФ). Напомним, что 1 мкФ равен одной миллионной доле фарада, а 1 пФ — одной миллионной доле микрофарада или одной триллион-ной доле фарада.

Согласно ГОСТ 2.702—75 номинальную емкость от 0 до 9 999 пФ указывают на схемах в пикофарадах без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мк (рис. 2).

Рис. 2. Обозначение единиц измерения для емкости конденсаторов на схемах.

Обозначение емкости на конденсаторах

Номинальную емкость и допускаемое отклонение от нее, а в некоторых случаях и номинальное напряжение указывают на корпусах конденсаторов.

В зависимости от их размеров номинальную емкость и допускаемое отклонение указывают в полной или сокращенной (кодированной) форме.

Полное обозначение емкости состоит из соответствующего числа и единицы измерения, причем, как и на схемах, емкость от 0 до 9 999 пФ указывают в пикофарадах (22 пФ, 3 300 пФ и т. д.), а от 0,01 до 9 999 мкФ —в микрофарадах (0,047 мкФ, 10 мкФ и т. д.).

В сокращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают буквами П (пикофарад), М (микрофарад) и Н (нанофарад; 1 нано-фарад=1000 пФ = 0,001 мкФ).

При этом емкость от 0 до 100 пФ обозначают в пикофарадах , помещая букву П либо после числа (если оно целое), либо на месте запятой (4,7 пФ — 4П7; 8,2 пФ —8П2; 22 пФ — 22П; 91 пФ — 91П и т. д.).

Емкость от 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) обозначают в нанофарадах , а от 0,1 мкФ и выше — в микрофарадах .

В этом случае, если емкость выражена в долях нанофарада или микрофарада, соответствующую единицу измерения помещают на месте нуля и запятой (180 пФ=0,18 нФ—Н18; 470 пФ=0,47 нФ —Н47; 0,33 мкФ —МЗЗ; 0,5 мкФ —МбО и т. д.), а если число состоит из целой части и дроби — на месте запятой (1500 пФ= 1,5 нФ — 1Н5; 6,8 мкФ — 6М8 и т. д.).

Емкости конденсаторов, выраженные целым числом соответствующих единиц измерения, указывают обычным способом (0,01 мкФ —10Н, 20 мкФ — 20М, 100 мкФ — 100М и т. д.). Для указания допускаемого отклонения емкости от номинального значения используют те же кодированные обозначения, что и для резисторов.

Особенности и требования к конденсаторам

В зависимости от того, в какой цепи используют конденсаторы, к ним предъявляют и разные требования . Так, конденсатор, работающий в колебательном контуре, должен иметь малые потери на рабочей частоте, высокую стабильность емкости во времени и при изменении температуры, влажности, давления и т. д.

Потери в конденсаторах , определяемые в основном потерями в диэлектрике, возрастают при повышении температуры, влажности и частоты. Наименьшими потерями обладают конденсаторы с диэлектриком из высокочастотной керамики, со слюдяными и пленочными диэлектриками, наибольшими — конденсаторы с бумажным диэлектриком и из сегнетокерамики.

Это обстоятельство необходимо учитывать при замене конденсаторов в радиоаппаратуре. Изменение емкости конденсатора под воздействием окружающей среды (в основном, ее температуры) происходит из-за изменения размеров обкладок, зазоров между ними и свойств диэлектрика.

В зависимости от конструкции и примененного диэлектрика конденсаторы характеризуются различным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус; ТКЕ может быть положительным и отрицательным. По значению и знаку этого параметра конденсаторы разделяются на группы, которым присвоены соответствующие буквенные обозначения и цвет окраски корпуса.

Для сохранения настройки колебательных контуров при работе в широком интервале температур часто используют последовательное и параллельное соединение конденсаторов, у которых ТКЕ имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частота настройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменной.

Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью . Она тем больше, чем длиннее и тоньше выводы конденсатора, чем больше размеры его обкладок и внутренних соединительных проводников.

Наибольшей индуктивностью обладают бумажные конденсаторы , у которых обкладки выполнены в виде длинных лент из фольги, свернутых вместе с диэлектриком в рулон круглой или иной формы. Если не принято специальных мер, такие конденсаторы плохо работают на частотах выше нескольких мегагерц.

Поэтому на практике для обеспечения работы блокировочного конденсатора в широком диапазоне частот параллельно бумажному подключают керамический или слюдяной конденсатор небольшой емкости.

Однако существуют бумажные конденсаторы и с малой собственной индуктивностью. В них полосы фольги соединены с выводами не в одном, а во многих местах. Достигается это либо полосками фольги, вкладываемыми в рулон при намотке, либо смещением полос (обкладок) к противоположным концам рулона и пропайкой их (рис. 1).

Проходные и опорные конденсаторы

Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные конденсаторы . Такой конденсатор имеет три вывода, два из которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора.

К этому стержню присоединена одна из обкладок конденсатора. Третьим выводом является металлический корпус, с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу.

Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно.

На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы , в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку. Эти особенности конструкции отражает и условное графическое обозначение проходного конденсатора (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид и изображение на схемах проходных и опорных конденсаторов.

Наружную обкладку обозначают либо в виде короткой дуги (а), либо в виде одного (б) или двух (в) отрезков прямых линий с выводами от середины. Последнее обозначение используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана.

С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы , представляющие собой своего рода монтажные стойки, устанавливаемые на металлическом шасси. Обкладку, соединяемую с ним, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление» (рис. 3,г).

Оксидные конденсаторы

Для работы в диапазоне звуковых частот, а также для фильтрации выпрямленных напряжений питания необходимы конденсаторы, емкость которых измеряется десятками, сотнями и даже тысячами микрофарад.

Такую емкость при достаточно малых размерах имеют оксидные конденсаторы (старое название — электролитические ). В них роль одной обкладки (анода) играет алюминиевый или танталовый электрод, роль диэлектрика — тонкий оксидный слой, нанесенный на него, а роль другой сбкладки (катода) — специальный электролит, выводом которого часто служит металлический корпус конденсатора.

В отличие от других большинство типов оксидных конденсаторов полярны , т. е. требуют для нормальной работы поляризующего напряжения. Это значит, что включать их можно только в цепи постоянного или пульсирующего напряжения и только в той полярности (катод — к минусу, анод — к плюсу), которая указана на корпусе.

Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора из строя, что иногда сопровождается взрывом!

Полярность включения оксидного конденсатора показывают на схемах знаком «+», изображаемым у той обкладки, которая символизирует анод (рис. 4,а).

Это Общее обозначение поляризованного конденсатора. Наряду с ним специально для оксидных конденсаторов ГОСТ 2.728—74 установил символ, в котором Положительная обкладка изображается узким прямоугольником (рис. 4,6), причем знак?+» в этом случае можно не указывать.

Рис. 4. Оксидные конденсаторы и их обозначение на принципиальных схемах.

В схемах радиоэлектронных приборов иногда можно встретить обозначение оксидного конденсатора в виде двух узких прямоугольников (рис. 4,в).Это символ неполярного оксидного конденсатора, который может работать в цепях переменного тока (т. е. без поляризующего напряжения).

Оксидные конденсаторы очень чувствительны к перенапряжениям, поэтому на схемах часто указывают не только их номинальную емкость, но и номинальное напряжение.

С целью уменьшения размеров в один корпус иногда заключают два конденсатора, но выводов делают только три (один — общий). Условное обозначение сдвоенного конденсатора наглядно передает эту идею (рис. 4,г).

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Конденсатор переменной емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться по отношению к другой. При этом движении пластины подвижной части (ротора) обычно вводятся в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость изменяются.

Диэлектриком в КПЕ чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре, например в транзисторных карманных приемниках, широкое применение нашли КПЕ с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из износостойких высокочастотных диэлектриков (фторопласта, полиэтилена и т. п.).

Параметры КПЕ с твердым диэлектриком несколько хуже, но зато они значительно дешевле в производстве и размеры их намного меньше, чем КПБ с воздушным диэлектриком.

С условным обозначением КПЕ мы уже встречались — это символ конденсатора постоянной емкости, перечеркнутый знаком регулирования. Однако из этого обозначения не видно, какая из обкладок символизирует ротор, а какая — статор. Чтобы показать это на схеме, ротор изображают в виде дуги (рис. 5).

Рис. 5. Обозначение конденсаторов переменной емкости.

Основными параметрами КПЕ, позволяющими оценить его возможности при работе в колебательном контуре, являются минимальная и максимальная емкость, которые, как правило, указывают на схеме рядом с символом КПЕ.

В большинстве радиоприемников и радиопередатчиков для одновременной настройки нескольких колебательных контуров применяют блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более секций.

Роторы в таких блоках закреплены на одном общем валу, вращая который можно одновременно изменять емкость всех секцйй. Крайние пластины роторов часто делают разрезными (по радиусу). Это позволяет еще на заводе отрегулировать блок так, чтобы емкости всех секций были одинаковыми в любом положении ротора.

Конденсаторы, входящие в блок КПЕ, на схемах изображают каждый в отдельности. Чтобы показать, что они объединены в блок, т. е. управляются одной общей ручкой, стрелки, обозначающие регулирование, соединяют штриховой линией механической связи, как показано на рис. 6.

Рис. 6. Обозначение сдвоенных конденсаторов переменной емкости.

При изображении КПЕ блока в разных, далеко отстоящих одна от другой частях схемы механическую связь не показывают, ограничиваясь тЬлько соответствующей нумерацией секций в позиционном обозначении (рис. 6, секции С 1.1, С 1.2 и С 1.3).

В измерительной аппаратуре, например в плечах емкостных мостов, находят применение так называемые дифференциальные конденсаторы (от лат. differentia — различие).

У них две группы статорных и одна — роторных пластин, расположенные так, что когда роторные пластины выходят из зазоров между пластинами одной группы статора, они в то же время входят между пластинами другой.

При этом емкость между пластинами первого статора и пластинами ротора уменьшается, а между пластинами ротора и второго статора увеличивается. Суммарная же емкость между ротором и обоими статорами остается неизменной. Такие «конденсаторы изображают на схемах, как показано на рис 7.

Рис. 7. Дифференциальные конденсаторы и их обозначение на схемах.

Подстроечные конденсаторы . Для установки начальной емкости колебательного контура, определяющей максимальную частоту его настройки, применяют подстроечные конденсаторы, емкость которых можно изменять от единиц пикофарад до нескольких десятков пикофарад (иногда и более).

Основное требование к ним — плавность изменения емкости и надежность фиксации ротора в установленном при настройке положении. Оси подстроечных конденсаторов (обычно короткие) имеют шлиц, поэтому регулирование их емкости возможно только с применением инструмента (отвертки). В радиовещательной аппаратуре наиболее широко применяют конденсаторы с твердым диэлектриком.

Рис. 8. Подстроечные конденсаторы и их обозначение.

Конструкция керамического подстроечного конденсатора (КПК) одного из наиболее распространенных типов показана на рис. 8,а. Он состоит из керамического основания (статора) и подвижно закрепленного на нем керамического диска (ротора).

Обкладки конденсатора—тонкие слои серебра — нанесены методом вжигания на статор и наружную сторону ротора. Емкость изменяют вращением ротора. В простейшей аппаратуре применяют иногда проволочные подстроечные конденсаторы.

Такой элемент состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1 … 2 и длиной 15 … 20 мм, на который плотно, виток к витку, намотан изолированный провод диаметром-0,2… 0,3 мм (рис. 8,б). Емкость изменяют отматыванием провода, а чтобы обмотка не сползла, ее пропитывают каким-либо изоляционным составом (лаком, кЛеем и т. п.).

Подстроечные конденсаторы обозначают на схемах основным символом, перечеркнутым знаком подстроечного регулирования (рис. 8,в).

Саморегулируемые конденсаторы

Используя в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля, можно получить конденсатор, емкость которого зависит от напряжения на его обкладках.

Такие конденсаторы получили название варикондов (от английских слов vari (able) — переменный и cond(enser) —конденсатор). При изменении напряжения от нескольких вольт до номинального емкость вариконда изменяется в 3—6 раз.

Рис. 9. Вариконд и его обозначение на схемах.

Вариконды можно использовать в различных устройствах автоматики, в генераторах качающейся частоты, модуляторах, для электрической настройки колебательных контуров и т. д.

Условное обозначение вариконда — символ конденсатора со знаком нелинейного саморегулирования и латинской буквой U (рис. 9,а).

Аналогично построено обозначение термоконденсаторов, применяемых в электронных наручных часах. Фактор, изменяющий емкость такого конденсатора—температуру среды — обозначают символом t°(pис. 9, б). Вместе с тем что такое конденсатор часто ищут

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Все виды конденсаторов имеют одинаковое основное устройство, оно состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), на которых концентрируются электрические заряды противоположных полюсов, и слоя изоляционного материала между ними.

Применяемые материалы и величина обкладок с разными параметрами слоя диэлектрика влияют на свойства конденсатора.

Классификация

Конденсаторы делятся на виды по следующим факторам.

Назначению

Общего назначения . Это популярный вид конденсаторов, которые используют в электронике. К ним не предъявляются особые требования.
Специальные . Такие конденсаторы обладают повышенной надежностью при заданном напряжении и других параметров при запуске электродвигателей и специального оборудования.

Изменению емкости

Постоянной емкости . Не имеют возможности изменения емкости.
Переменной емкости . Они могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся:
Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости.
Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами , от температуры – термоконденсаторами .

Способу защиты

Незащищенные работают в обычных условиях, не имеют никакой защиты.
Защищенные конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.

Виду монтажа

Навесные делятся на несколько видов с;
— ленточными выводами;
— опорным винтом;
— круглыми электродами;
— радиальными или аксиальными выводами.
Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки , имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.

По материалу диэлектрика

Сопротивление изоляции между пластинами зависит от параметров изоляционного материала. Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры. Рассмотрим виды конденсаторов, которые имеют различные материалы диэлектрика.

Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
Высокочастотные модели содержат пленки из фторопласта и полистирола.
Импульсные модели высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.
В конденсаторах постоянного напряжени я в качестве диэлектрика используется политетрафторэлитен, бумага, либо комбинированный материал.
Низковольтные модели работают при напряжении до 1,6 кВ.
Высоковольтные модели функционируют при напряжении свыше 1,6 кВ.
Дозиметрические конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой .

Форме пластин

Сферические.
Плоские.
Цилиндрические.

Полярности

Электролитические конденсаторы называют оксидными. При их подключении обязательным является соблюдение полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

Конструктивные особенности

Рассмотренные выше виды конденсаторов далеко не все имеют большую популярность. Поэтому подробнее рассмотрим конструктивные особенности наиболее применяемых видов конденсаторов.

Воздушные виды конденсаторов

В качестве диэлектрика используется воздух. Такие виды конденсаторов хорошо зарекомендовали себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

Керамические

Такие конденсаторы изготавливают в виде одной или нескольких пластин, выполненных из специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

Их разнообразие обуславливается широким интервалом диэлектрической проницаемости. Она может достигать нескольких десятков тысяч фарад на метр, и имеется только у такого вида емкостей. Такая особенность керамических емкостей позволяет создавать большие значения емкостей, которые сопоставимы с электролитическими конденсаторами, но для них не важна полярность подключения.

Керамика имеет нелинейную сложную зависимость свойств от напряжения, частоты и температуры. Из-за небольшого размера корпуса эти виды конденсаторов применяются в компактных устройствах.

Пленочные

В таких моделях в качестве диэлектрика выступает пластиковая пленка: поликарбонат, полипропилен или полиэстер.

Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

Параметры пленочных конденсаторов

Применяются для резонансных цепей.
Наименьший ток утечки.
Малая емкость.
Высокая прочность.
Выдерживают большой ток.
Устойчивы к электрическому пробою (выдерживают большое напряжение).
Наибольшая эксплуатационная температура до 125 градусов.

Полимерные

Эти модели имеют отличие от электролитических емкостей наличием полимерного материала, вместо оксидной пленки между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию.

Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

Электролитические

От бумажных моделей электролитические конденсаторы отличаются материалом диэлектрика, которым является оксид металла, созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке.

Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности.

Если не соблюдать полярность, то может произойти необратимый химический процесс внутри емкости, которая приведет к выходу его из строя, или даже взрыву, так как будет выделяться газ.

К электролитическим можно отнести суперконденсаторы, которые называют ионисторами. Они обладают очень большой емкостью, достигающей тысячи Фарад.

Танталовые электролитические

Устройство танталовых электролитов имеет особенность в электроде из тантала. Диэлектрик состоит из пентаоксида тантала.

Параметры

Незначительный ток утечки, в отличие от алюминиевых видов.
Малые размеры.
Невосприимчивость к внешним воздействиям.
Малое активное сопротивление.
Высокая чувствительность при ошибочном подключении полюсов.

Алюминиевые электролитические

Положительным выводом является электрод из алюминия. В качестве диэлектрика использован триоксид алюминия. Они применяются в импульсных блоках и являются выходным фильтром.

Параметры

Большая емкость.
Корректная работа только на низких частотах.
Повышенное соотношение емкости и размера: конденсаторы других видов при одной емкости имели бы большие размеры.
Большая утечка тока.
Низкая индуктивность.

Бумажные

Диэлектриком между фольгированными пластинами служит особая конденсаторная бумага. В электронных устройствах бумажные виды конденсаторов обычно работают в цепях высокой и низкой частоты.

Металлобумажные конденсаторы обладают герметичностью, высокой удельной емкостью, качественной электрической изоляцией. В их конструкции применяется вакуумное металлическое напыление на бумажный диэлектрик, вместо фольги.

Бумажные конденсаторы не обладают высокой механической прочностью. В связи с этим его внутренности располагают в металлическом корпусе, который защищает его устройство.

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

Конденсаторы

Надо сказать, что конденсатор , как и резистор, можно увидеть во многих устройствах. Как правило, простейший конденсатор – это две металлических пластинки и воздух между ними . Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, который не проводит ток. Если резистор пропускает постоянный ток, то через конденсатор он не проходит. А переменный ток через конденсатор проходит. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где надо отделить постоянный ток от переменного .

Конденсаторы бывают постоянные, подстроечные, переменные и электролитические . Кроме этого, они отличаются материалом между пластинами и внешней конструкцией. Существуют конденсаторы воздушные , слюдяные , керамические, пленочные и т.п. Применение тех или иных видов конденсаторов обычно описано в сопровождающей документации к принципиальной схеме. Некоторые конденсаторы постоянной емкости и их обозначение на принципиальной схеме показаны на Рис.1.

Основной параметр конденсатора – емкость . Она измеряется в микро -, нано — и пикофарадах . На схемах Вы встретите все три единицы измерения. Обозначаются они следующим образом: микрофарады – мКф или мF , нанофарады – нф, Н или п , пикофарады – пф или pf . Чаще буквенное обозначение пикофарад не указывают ни на схемах, ни на самой радиодетали, т.е. обозначение 27, 510 подразумевают 27 пф, 510 пф. Чтобы проще разбираться в емкости, запомните следующее: 0,001 мкф = 1 нф, или 1000 пф.

В отечественной электронике применяется буквенно-цифровая маркировка конденсаторов. Если емкость выражают целым числом, то буквенное обозначение емкости ставят после этого числа, например: 12П (12 пф) , 15Н (15 нф = 15 000 пф, или 0,015 мкф), ЮМ (10 мкф). Чтобы выразить номинальную емкость десятичной дробью, буквенное обозначение единицы емкости размещают перед числом: Н15 (0,15 нф = 150 пф) , М22 (0,22 мкф). Для выражения емкости конденсатора целым числом с десятичной дробью буквенное обозначение единицы ставят между целым числом и десятичной дробью, заменяя ее запятой, например: 1П2 (1,2 пф) , 4Н7 (4,7 нф = 4700 пф), 1М5 (1,5 мкф).
Буквенно-цифровая маркировка конденсаторов используется и в зарубежной электронике. Она нашла широкое применение на конденсаторах большой емкости. Например, надпись 0,47 |iF = 0,47 мкф. Не забыли разработчики и о цветовой маркировке , которая может содержать полосы, кольца или точки . Маркируемые параметры: номинальная емкость ; множитель ; допускаемое отклонение напряжения ; температурный коэффициент емкости (ТКЕ) и (или) номинальное напряжение. Определить емкость можно при помощи следующей таблицы.

Некоторые примеры цветовой маркировки постоянных конденсаторов показаны на Рис. 2.

Кроме буквенно-цифровой и цветовой маркировки применяется способ цифровой маркировки конденсаторов тремя или четырьмя цифрами (международный стандарт). В случае трехзначной маркировки первые две цифры обозначают значение емкости в пикофарадах (пФ), а последняя цифра – количество нулей (здесь обращаю ваше внимание на маркировку конденсаторов емкостью менее 10 пикофарад: последней цифрой в этом случае может быть девятка):

(в таблице ошибка, должно быть: 100 – 10 пикофарад – 0,01 нанофарада — 0,00001 мкф(!) )

При кодировании четырехзначным числом последняя цифра так же указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах (pF):

Некоторые примеры цифровой маркировки конденсаторов представлены на Рис. 3.

Среди большого разнообразия конденсаторов постоянной емкости особое место занимают электролитические конденсаторы . Сегодня чаще всего можно услышать название оксидные конденсаторы, т.к. в них используется оксидный диэлектрик. Такие конденсаторы выпускают большой емкости – от 0,5 до 10000 мкф. Оксидные конденсаторы полярны , поэтому на принципиальных схемах для них указывают не только емкость, но и знак ” + ” (плюс), а на самом конденсаторе: в зарубежном варианте нанесен знак “-“, в отечественном устаревшем – ” + ” . Кроме этого, на принципиальных схемах указывают и максимальное напряжение, на котором их можно использовать. Например, надпись 5,0×10 В означает, что конденсатор емкостью 5 мкф надо взять на напряжение не ниже 10 В.

Многие начинающие бояться применять конденсаторы на большее напряжение, чем указанное в схемах. А зря! Возьмем, к примеру, устройство с питанием 9В. Здесь необходимо использовать конденсатор на напряжение не ниже 10В, но лучше – 16В. Дело в том, что “питание” не застраховано от скачков. А для конденсаторов резкие перепады в сторону увеличения приравниваются к смерти. Поэтому, если Вы примените электролит на напряжение 50В, 160В или еще большее, хуже работать устройство не будет! Разве что размеры увеличатся: чем больше напряжение конденсатора, тем больше его размеры.

Оксидные конденсаторы обладают неприятным свойством терять емкость – “высыхать” , что является одной из основных причин отказов радиоаппаратуры, находящейся в длительной эксплуатации. Такой неприятной особенностью в частности обладают отечественные электролиты, особенно старые. Поэтому старайтесь ставить зарубежные новые конденсаторы.
Выпускают производители и неполярные оксидные конденсаторы , хотя применяются они довольно редко. Существую еще и танталовые конденсаторы , которые отличаются долговечностью, высокой стабильностью рабочих характеристик, устойчивостью к повышению температуры. При небольшом внешнем виде они могут обладать достаточно большой емкостью.
Линия, нанесенная на корпусе танталового конденсатора, означает плюсовой вывод, а не минус, как многие думают .
Некоторые разновидности оксидных конденсаторов показаны на Рис. 4.

Особенностью подстроечных и переменных конденсаторов есть изменение емкости при обращении оси, которая выступает наружу. Раньше они широко применялись радиоприемниках. Именно конденсатор переменной емкости крутили Ваши родители для настройки на нужную радиостанцию. Некоторые подстроечные и переменный конденсаторы показаны на Рис. 5.

Для подстроечных или переменных конденсаторов на схеме указывают крайние значения емкости, которые создаются, если вращать ось конденсатора от одного крайнего положения к другому или вертеть по кругу (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 5-180 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 5 пф, а в другом – 180 пф. При плавном возвращении с одного положения в другое емкость конденсатора также плавно будет изменяться от 5 до 180 пф или от 180 до 5 пф. Сегодня не используют конденсаторы переменной емкости, так как их вытеснили варикапы – полупроводниковый элемент, емкость которого зависит от приложенного напряжения .

Классификация конденсаторов

Конденсаторы делятся на конденсаторы общего и специального назначения, а также группируются по некоторым характеристикам.

Конденсаторы общего назначения широко применяются в различной аппаратуре. Обычно это низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования по классу точности, ТКЕ, напряжению и т.п.

Конденсаторы специального назначения — это все остальные конденсаторы. Как понятно из названия, эти конденсаторы предназначены для выполнения специфических функций (подавление помех, пуск электродвигателя и т.п.) или для работы в особых условиях (высокое напряжение, импульсный ток и т.п.).

Итак, классификация конденсаторов определяет группы по следующим признакам:

По назначению:

Конденсаторы общего назначения
Конденсаторы специального назначения

По характеру изменения ёмкости:

Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы)
Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы)
Подстроечные конденсаторы

По способу защиты:

Незащищённые конденсаторы
Защищённые конденсаторы
Неизолированные конденсаторы
Изолированные конденсаторы
Уплотнённые конденсаторы
Герметизированные конденсаторы

По виду диэлектрика:

C газообразным диэлектриком
C оксидным диэлектриком
C неорганическим диэлектриком
C органическим диэлектриком

Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы) подразделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Постоянные конденсаторы не могут изменять свою ёмкость в процессе работы, то есть их ёмкость является постоянной (точнее, она может колебаться в небольших пределах в зависимости от температуры, но это в пределах допуска).

Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы) могут изменять свою ёмкость в процессе работы. Как известно, ёмкость конденсатора зависит от площади его обкладок и расстояния между ними. Эти параметры можно изменять различными способами. Вы наверняка пользовались аналоговыми радиоприёмниками, в которых переменные конденсаторы используются для настройки на радиостанцию.

Подстроечные конденсаторы также могут изменять свою ёмкость. Переменные конденсаторы отличаются от подстроечных тем, что их ёмкость можно изменять во время работы устройства, в то время как подстроечные конденсаторы используются обычно только при настройке аппаратуры на заводе.

Кроме этого конденсаторы можно разделить на полярные и неполярные (хотя по этим признакам их обычно не классифицируют).

Полярные конденсаторы могут работать только в цепях постоянного тока и требуют строгого соблюдения полярности при подключении (плюс подключается к выводу со знаком плюс, минус, соответственно — к выводу со знаком минус). При не соблюдении этого требования такой конденсатор может выйти из строя.

Неполярные конденсаторы могут работать в цепях как постоянного, так и переменного тока. Такие конденсаторы можно подключать без учёта полярности напряжения.

Чем отличается электролитический конденсатор от обычного. Емкость конденсатора, их типы, маркировка и применение. Номинальное напряжение, В

Назначение конденсаторов

Маркировка устройств

Основные характеристики

Керамические конденсаторы

Полиэстеровые модели

Конденсатор на основе полипропилена

Танталовые конденсаторы

Особенности высоковольтных моделей

Многослойные и однослойные конструкции

Масляные конденсаторы с пропитками

Негативные факторы применения конденсаторов

Заключение

Многие интересуются, имеют ли конденсаторы типы? Конденсаторов в электронике существует множество. Такие показатели, как емкость, рабочее напряжение и допуск, являются основными. Не менее важен тип диэлектрика, из которого они состоят. В этой статье будет рассмотрено подробнее, какие типы конденсаторов бывают по виду диэлектрика.

Классификации конденсаторов.

Конденсаторы являются распространенными компонентами в радиоэлектронике. Они классифицируются по множеству показателей. Важно знать, какими моделями, в зависимости от характера изменения величины, представлены разные конденсаторы. Типы конденсаторов:

1. Устройства с постоянной емкостью.
2. Приборы с переменным видом емкости.
3. Построечные модели.

Тип диэлектрика конденсатора может быть разным:

Бумага;
— металлическая бумага;
— слюда; тефлон;
— поликарбонат;
— электролит.

По способу установки данные приборы предназначены для печатного и навесного монтажа. При этом типы корпусов конденсаторов SMD-модификации бывают:

Керамическими;
— пластиковыми;
— металлическими (алюминиевыми).

Следует знать, что приборы из керамики, пленки и неполярные виды не обладают маркировкой. Показатель их емкости колеблется от 1 пф до 10 мкф. А электролитные типы имеют форму бочонков в корпусе из алюминия и маркируются. Танталовый же тип производится в корпусах прямоугольной формы. Такие устройства бывают разного размера и расцветки: черные, желтые и оранжевые. На них также присутствует кодовая маркировка.

Электролитические конденсаторы из алюминия.

Основой электролитических конденсаторов из алюминия являются две тонкие скрученные алюминиевые полоски. Между ними расположена бумага, содержащая электролит. Показатель емкости этого прибора равен 0,1-100 000 uF. Кстати, в этом и заключается его основное преимущество перед другими видами. Максимальное напряжение равно 500 V.

К минусам относятся повышенная утечка тока и уменьшение емкости с возрастанием частоты. Поэтому в платах часто вместе с электролитическим конденсатором используется и керамический.

Также следует отметить, что данный тип отличается полярностью. Это означает, что вывод устройства с минусовым показателем находится под отрицательным напряжением, в отличие от противоположного вывода. Если не придерживаться этого правила, то скорее всего, приспособление выйдет из строя. Поэтому рекомендуется применять его в цепях с наличием постоянного или пульсирующего тока, но ни в коем случае не переменного.

Электролитические конденсаторы: типы и предназначение.

Типы электролитических конденсаторов представлены широким рядом. Они бывают:

Полимерными;
— полимерными радиальными;
— с низким уровнем утечки тока;
— стандартной конфигурации;
— с широким диапазоном температур;
— миниатюрными;
— неполярными;
— с наличием жесткого вывода;
— низкоимпедансными.

Источник:

Где применяются электролитические конденсаторы? Типы конденсаторов из алюминия используются в разных радиотехнических устройствах, деталях компьютера, периферийных приборах типа принтеров, графических устройствах и сканерах. Также они применяются в строительном оборудовании, промышленных приборах для измерения, в сфере вооружения и космоса.

Конденсаторы КМ

Существуют и глиняные конденсаторы типа КМ. Они используются:
— в промышленном оборудовании;
— при создании приборов для измерения, отличающихся высокоточными показателями;
— в радиоэлектронике;
— в сфере военной индустрии.

Устройства подобного типа отличаются высоким уровнем стабильности. Основу их функциональности составляют импульсные режимы в цепях с переменным и неизменным током. Их характеризует высокий уровень сцепления обкладок из керамики и долгая служба. Это обеспечивается низким значением коэффициента емкостного непостоянства температур.

Конденсаторы КМ при маленьких размерах имеют высокий показатель емкости, достигающий 2,2 мкФ. Изменение ее значения в интервале рабочей температуры у данного вида составляет от 10 до 90%.

Типы керамических конденсаторов группы Н, как правило, применяются как переходники или же блокирующие устройства и т. п. Современные приборы из глины изготавливаются при помощи прессовки под давлением в целостный блок тончайших металлизированных керамических пластинок.

Высокий уровень прочности этого материала дает возможность использовать тонкие заготовки. В итоге емкость конденсатора, пропорциональная показателю объема, резко возрастает.

Устройства КМ отличаются высокой стоимостью. Объясняется это тем, что при их изготовлении используются драгоценные металлы и их сплавы: Ag, Pl, Pd. Палладий присутствует во всех моделях.

Конденсаторы на основе керамики.

Дисковая модель обладает высоким уровнем емкости. Ее показатель колеблется от 1 pF до 220 nF, а самое высокое рабочее напряжение не должно быть выше 50 V.

К плюсам данного типа можно отнести:

Малые потери тока;
— небольшой размер;
— низкий показатель индукции;
— способность функционировать при высоких частотах;
— высокий уровень температурной стабильности емкости;
— возможность работы в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Основу многослойного устройства составляют чередующиеся тонкие слои из керамики и металла.

Этот вид похож на однослойный дисковый. Но такие устройства обладают высоким показателем емкости. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих приборов не указывается. Так же как и на однослойной модели, напряжение не должно быть выше 50 V.

Устройства функционируют в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Плюсом высоковольтных керамических конденсаторов является их способность функционировать под высоким уровнем напряжения. Диапазон рабочего напряжения колеблется от 50 до 15000 V, а показатель емкости может составлять от 68 до 150 pF.

Могут функционировать в цепях с постоянным, переменным и пульсирующим током.

Танталовые устройства.

Современные танталовые устройства являются самостоятельным подвидом электролитического вида из алюминия. Основу конденсаторов составляет пентаоксид тантала.

Конденсаторы обладают небольшим показателем напряжения и применяются в случае необходимости использования прибора с большим показателем емкости, но в корпусе малого размера. У данного типа есть свои особенности:

Небольшой размер;
— показатель максимального рабочего напряжения составляет до 100 V;
— повышенный уровень надежности при долгом употреблении;
— низкий показатель утечки тока; широкий спектр рабочих температур;
— показатель емкости может колебаться от 47 nF до 1000 uF;
— устройства обладают более низким уровнем индуктивности и применяются в высокочастотных конфигурациях.

Минус этого вида заключен в высокой чувствительности к повышению рабочего напряжения.

Следует отметить, что, в отличие от электролитического вида, линией на корпусе помечается плюсовой вывод.

Разновидности корпусов.

Какие разновидности имеют танталовые конденсаторы? Типы конденсаторов из тантала выделяются в зависимости от материала корпуса.

1. SMD-корпус. Для изготовления корпусных устройств, которые используются при поверхностном монтаже, катод соединяется с терминалом посредством эпоксидной смолы с содержанием серебряного наполнителя. Анод приваривается к электроду, а стрингер отрезается. После формирования устройства на него наносится печатная маркировка. Она содержит показатель номинальной емкости напряжения.

2. При формировании этого типа корпусного устройства анодный проводник должен быть приварен к самому выводу анода, а затем отрезается от стрингера. В этом случае терминал катода припаивается к основе конденсатора. Далее конденсатор заполняется эпоксидом и высушивается. Как и в первом случае, на него наносится маркировка.

Конденсаторы первого типа отличаются большей степенью надежности. Но все типы танталовых конденсаторов применятся:

В машиностроении;
— компьютерах и вычислительной технике;
— оборудовании для телевизионного вещания;
— электрических приборах бытового назначения;
— разнообразных блоках питания для материнских плат, процессоров и т.д.

Поиск новых решений.

На сегодняшний день танталовые конденсаторы являются самыми востребованными. Современные производители находятся в поисках новых методов повышения уровня прочности изделия, оптимизации его технических характеристик, а также существенного понижения цены и унификации производственного процесса.

С этой целью пытаются снизить стоимость на основе составляющих компонентов. Последующая роботизация всего процесса производства также способствует падению цены на изделие.

Важным вопросом считается и уменьшение корпуса устройства при сохранении высоких технических параметров. Уже проводятся эксперименты на новых типах корпусов в уменьшенном исполнении.

Конденсаторы из полиэстера.

Показатель емкости этого типа устройства может колебаться от 1 nF до 15 uF. Спектром рабочего напряжения является показатель от 50 до 1500 V.

Существуют устройства с разной степенью допуска (допустимое отклонение емкости составляет 5%, 10% и 20%).

Это вид обладает стабильностью температуры, высоким уровнем емкости и низкой стоимостью, что и объясняет их широкое применение.

Конденсаторы с переменной емкостью.

Типы переменных конденсаторов обладают определенным принципом работы, который заключается в накоплении заряда на пластинах-электродах, изолированных посредством диэлектрика. Пластины эти отличаются подвижностью. Они могут перемещаться.

Подвижная пластина называется ротором, а неподвижная — статором. При изменении их положения изменятся и площадь пересечения, и, как следствие, показатель емкости конденсатора.

Конденсаторы бывают с двумя типами диэлектриков: воздушным и твердым.

В первом случае в роли диэлектрика выступает обыкновенный воздух. Во втором случае применяют керамику, слюду и др. материалы. Для увеличения показателя емкости устройства статорные и роторные пластины собираются в блоки, закрепленные на единой оси.

Конденсаторы с воздушным типом диэлектрика применяются в системах с постоянной регулировкой емкости (например, в узлах настройки радиоприемников). Такой тип устройства обладает более высоким уровнем стойкости, чем керамический.

В электрической цепи каждого прибора есть такой элемент, как конденсатор. Это он служит для наполнения энергией, которая нужна для правильной и бесперебойной работы оборудования.

Что такое конденсатор

Каждый конденсатор — это устройство, обладающее набором технических параметров, которые стоит рассмотреть детально.

Конденсаторы можно встретить во многих отраслях электротехники. Их непосредственная область применения:

Создание цепей, колебательных контуров.
Получение импульса с большим количеством мощности.
В промышленной электротехнике.
В изготовлении датчиков.
Усовершенствование работы защитных устройств.

Емкость конденсатора

Для каждого конденсатора главный параметр — это его емкость. У каждого устройства она своя и измеряется она в Фарадах. В основе электроники и радиотехники используют конденсаторы с миллионной долей Фарад. Чтобы узнать номинальную емкость устройства, достаточно просмотреть его корпус, на котором имеется вся информация. Показания емкости могут изменяться из-за следующих параметров:

Общая площадь всех обкладок.
Расстояние между ними.
Материал, из которого сделан диэлектрик.
Температура окружающей среды.

Наряду с номинальной емкостью существует еще и реальная. Ее значение намного ниже предыдущей. По реальной емкости можно определить основные электрические параметры. Емкость определяют от заряда обкладки и ее напряжения. Максимальная емкость может достигать нескольких десятков Фарад. Конденсатор может также быть охарактеризован удельной емкостью. Это отношение емкости и объема диэлектрика. Маленькая толщина диэлектрика обеспечивает большое значение удельной емкости. Каждый конденсатор может изменять свою емкость, и делятся они на следующие типы:

Постоянные конденсаторы — они практически не меняют свою емкость.
Переменные конденсаторы — значение емкости изменяется в ходе работы оборудования.
Подстроечные конденсаторы — изменяют свою емкость от регулировки аппаратуры.

Напряжение конденсатора

Напряжение считается еще одним из важных параметров. Чтобы конденсатор выполнял свои функции в полном объеме, нужно знать точное показание напряжения. Оно указывается на корпусе устройства. Номинальное напряжение напрямую зависит от сложности конструкции конденсатора и основных свойств материалов, используемых при его изготовлении. Напряжение, подаваемое на конденсатор, должно полностью совпадать с номинальным. Многие устройства при работе нагреваются, в таком случае напряжение понижается. Часто из-за большой разницы в напряжениях конденсатор может перегореть или взорваться. Также это происходит из-за утечки или повышения сопротивления. Для безопасной работы конденсатора его оснащают защитным клапаном и насечкой на корпусе. Как только происходит увеличение давления, клапан автоматически открывается, и по намеченной насечке корпус ломается. Из конденсатора в таком случае электролит выходит в виде газа и не происходит никакого взрыва.

Допуски конденсаторов

Самый простой конденсатор — это два электрода, сделанные в форме пластин, которые разделяются тонкими изоляторами. Каждое устройство имеет отклонение, которое допустимо при его работе. Эту величину также можно узнать по маркировке устройства. Его допуск измеряется и указывается в процентном соотношении и может лежать в пределах от 20 до 30%. Для электротехники, которая должна работать с высокой точностью, можно использовать конденсаторы с маленьким значением допуска, не больше 1%.
Приведенные параметры являются основными для работы конденсатора. Зная их значения, можно использовать конденсаторы для самостоятельной сборки аппаратов или машин.

Виды конденсаторов

Существует несколько основных видов конденсаторов, которые используют в различной технике. Итак, стоит рассмотреть каждый вид, его описания и свойства:

У каждого конденсатора свое предназначение, поэтому их дополнительно классифицируют на общие и специальные. Общие конденсаторы применяют в любых видах и классах аппаратуры. В основном это низковольтные устройства. Специальные конденсаторы — это все остальные виды устройств, которые являются высоковольтными, импульсными, пусковыми и другими различными видами.

Особенности плоского конденсатора

Так как конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления напряжения и его дальнейшего распределения, поэтому нужно выбирать его с хорошей электроемкостью и «пробивным» напряжением. Одним из таких является плоский конденсатор. Выпускается он в виде двух тонких пластин определенной площади, которые расположены на близком расстоянии друг от друга. Плоский конденсатор обладает двумя зарядами: положительным и отрицательным.

Пластины плоского конденсатора между собой имеют однородное электрическое поле. Этот тип устройства не вступает во взаимодействие с другими приборами. Пластина конденсатора способна усиливать электрическое поле.

Правильный заряд конденсатора

Он является хранилищем для электрических зарядов, которые должны постоянно заряжаться. Заряд конденсатора происходит за счет подключения его к сети. Чтобы зарядить устройство, нужно правильно подсоединить его. Для этого берут цепь, которая состоит из разряженного конденсатора с емкостью, резистором, и подключают к питанию с постоянным напряжением.

Разряжается конденсатор по следующему типу: замыкают ключ, и пластины его соединяются между собой. В это время конденсатор разряжается, и между его пластинами исчезает электрическое поле. Если конденсатор разряжается через провода, то на это уйдет много времени, так как в них накапливается много энергии.

Зачем нужен контур конденсатора

В контурах находятся конденсаторы, которые изготавливаются из пары пластин. Для их изготовления берут алюминий или латунь. Хорошая работа радиотехники зависит от правильной настройки контуров. Самая обычная цепь контура состоит из одной катушки и конденсатора, которые между собой замкнуты в электрическую цепь. Есть условия, которые влияют на появление колебаний, поэтому чаще всего контур конденсатора называют колебательным.

Заключение

Конденсатор — это пассивное устройство в электрической цепи, которое используется в качестве емкости для хранения электричества. Чтобы средство для накопления энергии в электрических цепях, именуемое конденсатором, проработало долго, нужно следовать указанным условиям, которые прописаны на корпусе устройства. Область применения широкая. Используют конденсаторы в радиоэлектронике и различной аппаратуре. Подразделяются устройства на много разных видов и выпускаются многообразной конструкцией. Конденсаторы могут соединяться двумя видами: параллельным и последовательным. Также на корпусе устройства есть информация о емкости, напряжении, допуске и его типе. Стоит запомнить, что при подключении конденсатора стоит соблюдать полярность. В противном случае устройство быстро выйдет из строя.

Сегодня на рынке электронных компонентов существует много разных типов конденсаторов, и каждый тип обладает своими собственными преимуществам и недостатками. Некоторые способны работать при высоких напряжениях, другие отличаются значительной емкостью, у третьих мала собственная индуктивность, а какие-то характеризуются исключительно малым током утечки. Все эти факторы определяют области применения конденсаторов конкретных типов.

Рассмотрим, какие же бывают типы конденсаторов. Вообще их очень много, но здесь мы рассмотрим основные популярные типы конденсаторов, и разберемся, как этот тип определить.

Например К50-35 или К50-29, состоят из двух тонких полосок алюминия, скрученных в рулон, между которыми в качестве диэлектрика помещается пропитанная электролитом бумага. Рулон помещается в герметичный алюминиевый цилиндр, на одном из торцов которого (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы. Выводы могут быть под пайку либо под винт.

Ёмкость электролитических конденсаторов измеряется микрофарадами, и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Значительная емкость электролитических конденсаторов, по сравнению с другими типами конденсаторов, и является их главным преимуществом. Максимальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может достигать 500 вольт. Максимально допустимое рабочее напряжение, как и емкость конденсатора, указываются на его корпусе.

Есть у этого типа конденсаторов и недостатки. Первый из которых — полярность. На корпусе конденсатора отрицательный вывод помечен знаком минус, именно этот вывод должен быть, при работе конденсатора в схеме под более низким потенциалом, чем другой, или конденсатор не сможет нормально накапливать заряд, и скорее всего взорвется, или будет в любом случае испорчен, если долго держать его под напряжением неверной полярности.

Именно по причине полярности, электролитические конденсаторы применимы лишь в цепях постоянного или пульсирующего тока, но никак не напрямую в цепях переменного тока, только выпрямленным напряжением можно заряжать электролитические конденсаторы.

Второй недостаток конденсаторов этого типа — высокий ток утечки. По этой причине не получится использовать электролитический конденсатор для длительного хранения заряда, но он вполне подойдет в качестве промежуточного элемента фильтра в активной схеме.

Третьим недостатком является то, что емкость конденсаторов этого типа снижается с ростом частоты (пульсирующего тока), но эта проблема решается установкой на платах параллельно электролитическому конденсатору еще и керамического конденсатора сравнительно небольшой емкости, обычно в 10000 меньшей, чем у стоящего рядом электролитического.

Теперь поговорим о танталовых конденсаторах . Примером могут служить К52-1 или smd А. В их основе пентаоксид тантала. Суть в том, что при окислении тантала образуется плотная не проводящая оксидная пленка, толщину которой можно технологически контролировать.

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода. Технологическая цепочка при производстве довольно сложна. В начале создают анод из чистого прессованного танталового порошка, который спекают в глубоком вакууме при температуре от 1300 до 2000°C, чтобы получилась пористая структура.

Затем, путем электрохимического окисления, на аноде формируют диэлектрик в виде пленки пентаоксида тантала, толщину которой регулируют меняя напряжение в процессе электрохимического окисления, в результате толщина пленки получается всего от сотен до тысяч ангстрем, но пленка имеет такую структуру, что обеспечивает высокое электрическое сопротивление.

Следующий этап — формирование электролита, которым выступает полупроводник диоксид марганца. Солями марганца пропитывают танталовый пористый анод, затем его подвергают нагреву, чтобы диоксид марганца появился на поверхности; процесс повторяют несколько раз до получения полного покрытия. Полученную поверхность покрывают слоем графита, затем наносят серебро — получается катод. Структуру затем помещают в компаунд.

Танталовые конденсаторы похожи свойствами на алюминиевые электролитические, однако имеют особенности. Их рабочее напряжение ограничено 100 вольтами, емкость не превышает 1000 мкф, собственная индуктивность у них меньше, поэтому применяются танталовые конденсаторы и на высоких частотах, достигающих сотен килогерц.

Недостаток их заключается в крайней чувствительности к превышению максимально допустимого напряжения, по этой причине танталовые конденсаторы выходят из строя чаще всего из-за пробоя. Линия на корпусе танталового конденсатора обозначает положительный электрод — анод. Выводные или SMD танталовые конденсаторы можно встретить на современных печатных платах многих электронных устройств.

Например типов К10-7В, К10-19, КД-2, отличаются относительно большой емкостью (от 1 пф до 0,47 мкф) при малых размерах. Их рабочее напряжение лежит в диапазоне от 16 до 50 вольт. Их особенности: малые токи утечки, низкая индуктивность, дающая им возможность работать при высоких частотах, а также малые размеры и высокая температурная стабильность емкости. Такие конденсаторы успешно работают в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.

Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки — не более 3 мкА. Керамические конденсаторы устойчивы в внешним факторам, таким как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.

Керамические дисковые конденсаторы широко применяются в сглаживающих фильтрах источников питания, при фильтрации помех, в цепях межкаскадной связи, и почти во всех радиоэлектронных устройствах.

Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф.

Например К10-17А или К10-17Б, в отличие от однослойных, имеют в своей структуре чередующиеся тонкие слои керамики и металла. Их емкость поэтому больше, чем у однослойных, и может легко достигать нескольких микрофарад. Максимальное напряжение также ограничено здесь 50 вольтами. Конденсаторы этого типа способны, так же как и однослойные, исправно работать в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.

Способны работать при высоком напряжении от 50 до 15000 вольт. Их емкость лежит в диапазоне от 68 до 100 нф, и работать такие конденсаторы могут в цепях постоянного, переменного или пульсирующего тока.

Их можно встретить в сетевых фильтрах в качестве X/Y конденсаторов, а также в схемах вторичных источников питания, где они используются для устранения синфазных помех и поглощения шума если схема высокочастотная. Порой без применения этих конденсаторов, выход из строя устройства может угрожать жизни людей.

Особый тип высоковольтных керамических конденсаторов — конденсатор высоковольтный импульсный , применяемый для мощных импульсных режимов. Примером таких высоковольтных керамических конденсаторов являются отечественные К15У, КВИ и К15-4. Эти конденсаторы способны работать под напряжением до 30000 вольт, а высоковольтные импульсы могут следовать с высокой частотой, до 10000 импульсов в секунду. Керамика обеспечивает надежные диэлектрические свойства, а особая форма конденсатора и расположение обкладок препятствует пробою снаружи.

Такие конденсаторы весьма популярны в качестве контурных в мощной радиоаппаратуре и очень приветствуются, например, тесластроителями (для конструирования на искровом промежутке или на лампах, — SGTC, VTTC).

Например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки широко применяются в импульсных блоках питания и электронных балластах. Их корпус из эпоксидного компаунда придает конденсаторам влагостойкости, теплостойкости и делает их устойчивыми к воздействию агрессивных сред и растворителей.

Полиэстеровые конденсаторы выпускаются емкостью от 1 нф до 15 мкф, и рассчитаны на напряжение от 50 до 1500 вольт. Их отличает высокая температурная стабильность при высокой емкости и небольших размерах. Цена полиэстеровых конденсаторов не высока, поэтому они весьма популярны во многих электронных устройствах, в частности в балластах энергосберегающих ламп.

Маркировка конденсатора содержит на конце букву, обозначающую допуск по отклонению емкости от номинальной, а также букву и цифру в начале маркировки, обозначающие допустимое максимальное напряжение, например 2А102J — конденсатор на максимальное напряжение 100 вольт, емкостью 1 нф, допустимое отклонение емкости +-5%. Таблицы для расшифровки маркировки можно легко найти в интернете.

Широкий диапазон емкостей и напряжений, дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсного токов.

Полипропиленовые конденсаторы , например К78-2, в отличие от полиэстеровых, в качестве диэлектрика имеют полипропиленовую пленку. Конденсаторы этого типа выпускаются емкостью от 100 пф до 10 мкф, а напряжение может достигать 3000 вольт.

Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tgδ может не превышать 0,001. Такие конденсаторы широко используются, например, в индукционных нагревателях, и могут работать на частотах измеряемых десятками и даже сотнями килогерц.

Отдельного упоминания заслуживают пусковые полипропиленовые конденсаторы , такие например, как CBB-60. Эти конденсаторы используют для пуска асинхронных двигателей переменного тока. Они наматываются металлизированной полипропиленовой пленкой на пластиковый сердечник, затем рулон заливается компаундом.

Корпус конденсатора выполнен из материала не поддерживающего горение, то есть конденсатор полностью пожаробезопасный и подходит для работы в тяжелых условиях. Выводы могут быть как проводными, так и под клеммы и под болт. Очевидно, конденсаторы этого типа предназначены для работы на промышленной сетевой частоте.

Пусковые конденсаторы выпускаются на переменное напряжение от 300 до 600 вольт, а диапазон типичных емкостей — от 1 до 1000 мкф.

Андрей Повный

Маркировка конденсаторов обладает большим разнообразием по сравнению с маркировкой резисторов. Довольно сложно увидеть маркировку маленьких конденсаторов, потому что площадь поверхности их корпусов очень незначительная. В этой статье рассказывается, как читать маркировку практически всех типов современных конденсаторов, произведенных за рубежом. Возможно, на вашем конденсаторе маркировка будет нанесена в другом порядке (по сравнению с описываемым в этой статье). Более того, на некоторых конденсаторах отсутствуют значения напряжения и допуска – для создания низковольтной цепи вам понадобится только значение емкости.

Шаги

Маркировка больших конденсаторов

Ознакомьтесь с единицами измерения. Основной единицей измерения емкости является фарад (Ф). Один фарад – это огромное значение для обычной цепи, поэтому бытовые конденсаторы маркируются дольными единицами измерения.

1 µF , uF , mF = 1 мкФ (микрофарад) = 10 -6 Ф. (Внимание! В случаях, не связанных с маркировкой конденсаторов, 1 mF = 1 мФ (миллифарад) = 10 -3 Ф)
1 nF = 1 нФ (нанофарад) = 10 -9 Ф.
1 pF , mmF , uuF = 1 пФ (пикофарад) = 10 -12 Ф.

Определите значение емкости. В случае больших конденсаторов значение емкости наносится непосредственно на корпус. Конечно, могут быть некоторые различия, но в большинстве случаев ищите число с одной из единиц измерения, описанных выше. Возможно, вам придется учесть следующие моменты:

Определите значение допуска. На корпус некоторых конденсаторов наносится значение допуска, то есть допустимое отклонение номинальной емкости от указанной; учитывайте эту информацию, если при сборке электроцепи необходимо знать точное значение емкости конденсатора. Например, если на конденсаторе нанесена маркировка «6000uF+50%/-70%», то его максимальная емкость равна 6000+(6000*0,5)=9000 мкФ, а минимальная – 6000-(6000*0,7)=1800 мкФ.

Определите номинальное напряжение. Если корпус конденсатора довольно большой, на нем проставляется численное значение напряжения, за которым следуют буквы V или VDC, или VDCW, или WV (от английского Working Voltage – рабочее напряжение). Это максимально допустимое напряжение конденсатора, которое измеряется в вольтах (В).

Поищите символы «+» или «-». Если на корпусе конденсатора присутствует один из этих символов, такой конденсатор поляризован. В этом случае подключите положительный («+») контакт конденсатора к положительной клемме источника питания; в противном случае может произойти короткое замыкание конденсатора или конденсатор может взорваться. Если символов «+» или «-» на корпусе нет, вы можете включать конденсатор в цепь так, как вам угодно.

Интерпретация маркировки конденсаторов

Запишите первые две цифры значения емкости. Если конденсатор маленький и на его корпусе не помещается значение емкости, оно маркируется в соответствии со стандартом EIA (это справедливо для современных конденсаторов, чего не скажешь про старые конденсаторы). Для начала запишите первые две цифры, а затем сделайте следующее:
Воспользуйтесь третьей цифрой в качестве множитель нуля. Если емкость конденсатора маркируется тремя цифрами, то такая маркировка интерпретируется следующим образом:
- Если третей цифрой является цифра от 0 до 6, к двум первым цифрам припишите соответствующее количество нулей. Например, маркировка «453» – это 45 x 10 3 = 45000.
- Если третьей цифрой является 8, умножьте первые две цифры на 0,01. Например, маркировка «278» – это 27 x 0,01 = 0,27.
- Если третьей цифрой является 9, умножьте первые две цифры на 0,1. Например, маркировка «309» – это 30 x 0,1 = 3,0.
Определите единицы измерения . В большинстве случаев емкость самых маленьких конденсаторов (керамических, пленочных, танталовых) измеряется в пикофарадах (пФ, pF), которые равны 10 -12 Ф. Емкость больших конденсаторов (алюминиевых электролитических или двухслойных) измеряется в микрофарадах (мкФ, uF или µF), которые равны 10 -6 Ф.
Интерпретируйте маркировку, включающую буквы . Если одним из первых двух символов маркировки является буква, интерпретируйте это следующим образом:
Определите значение допуска керамических конденсаторов. Керамические конденсаторы имеют плоскую круглую форму и два контакта. Значение допуска таких конденсаторов приводится в виде одной буквы непосредственно после трехзначного маркера емкости. Допуск – это допустимое отклонение номинальной емкости от указанной. Если необходимо знать точное значение емкости, интерпретируйте маркировку следующим образом:

О помехах и не только…X- и Y-конденсаторы

Проблема электромагнитной совместимости и электромагнитных помех становится с каждым годом актуальнее. Связано это в первую очередь с увеличением числа потребителей и изменением схемотехники источников питания. Причем происходит как количественный рост (увеличение уровня помехи), так и качественный (меняется ее спектр). Помехи, как физическое явление присутствовали в электрических сетях всегда. Если раньше основным источником были коллекторные электродвигатели, с неизбежным искрообразованием на щетках, то сегодня – это импульсные источники питания с характерными для них ключевыми каскадами.

Как известно, помехи возникающие при работе устройства бывают двух видов: дифференциальные – когда ток помехи протекает в питающих проводах в разных направлениях и синфазные, когда ток помехи протекает в одну сторону, то есть дифференциальная помеха – это помеха между двумя проводами питания, а синфазная – между проводами питания и землей. Чтобы снизить влияние на электрическую сеть, между источником и потребителем устанавливается фильтр, типовая схема которого показана на рисунке слева.

Дифференциальные помехи в этой схеме подавляются дросселями Ld и конденсатором Сх, а синфазные помехи – дросселем Lc и конденсаторами Cy.

Остановимся подробнее на особенностях этих конденсаторов и попытаемся разобраться в том, зачем они нужны и чем отличаются от «просто конденсаторов».

Начнем с дифференциальной помехи.

Для её подавления используются конденсаторы класса X. Само название X происходит от английского “across-the-line”, буква X похожа на крест (“cross”). На рисунке это конденсатор – Cх.

К конденсаторам данного класса предъявляются повышенные требования – они должны выдерживать максимально допустимые в сети электропитания всплески, не загораться при выходе из строя и не поддерживать горение.

Сейчас используются два основных подкласса X-конденсаторов – X1 и X2:

Основные свойства конденсаторов типа Х

Подкласс	Пиковое тестовое напряжение (Up), кВ	Область применения
Х1	2.5 < Up ≤ 4.0	Трехфазные сети
Х2	Up ≤ 2.5	Общее применение

X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения не менее 4кВ.
X2 – самый распространенный подкласс конденсаторов. Используется в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250В, выдерживают всплеск до 2.5кВ.

Величина ёмкости X-конденсаторов варьируется от 0.1мкФ до 1мкФ. Для каждого конкретного случая она рассчитывается в зависимости от потребляемой мощности нагрузки и уровня помех в линии. Как правило, противофазная составляющая комплексной помехи — это напряжение помехи между фазой и нейтралью.

Для подавления синфазной помехи применяется конденсатор класса Y — CY. Схема их включения напоменает букву Y. Отсюда и название класса таких конденсаторов.

В качестве примера появления синфазной помехи рассмотрим структурную схему AC/DC преобразователя.

Все гальванически развязанные AC/DC преобразователи напряжения имеют в своём составе трансформатор. Ему присущ такой существенный недостаток, как паразитная межобмоточная ёмкость (Спар). Так как силовой ключ преобразователя напряжения гальванически связан с входным напряжением, а частота преобразования составляет порядка нескольких десятков килогерц, то величина сопротивления паразитной ёмкости трансформатора на этой частоте мала и будет являться причиной появления синфазной помехи на выходе, на обоих проводах сразу. В некоторых случаях напряжение помехи может достичь опасных для человека величин. Ток синфазной помехи обязательно отводится в провод заземления.

Для подавления синфазной помехи применяются конденсаторы – СY — конденсаторы класса Y. Ток синфазной помехи, который просочился через паразитную ёмкость трансформатора на выход устройства, стекает по более короткому пути в нейтраль через помехоподавляющие конденсаторы и исключает воздействие на выходные цепи.

Обратим внимание на то, что в данном случае конденсаторы CY связывают один из проводов питающей сети с выходом преобразователя. Это накладывает дополнительные требования к конденсаторам по его надёжности. Конденсаторы класса Y предназначены для работы в тех местах, где выход их из строя угрожает безопасности людей.

Конденсаторы класса Y – типа делятся на 2 основных подкласса:

Основные свойства конденсаторов типа Y

Подкласс	Пиковое тестовое напряжение (UP), кВ	Номинальное переменное напряжение (UR), В
Y1	UP ≤ 8.0	UR ≥ 250
Y2	UP ≤ 5.0	150 ≤ UR ≤ 250

Y1 – Работают при номинальном сетевом напряжении более 250В и выдерживают импульсное напряжение до 8кВ
Y2 – Самый популярный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250В и выдерживает импульсы до 5кВ.

Подведем итог:

Конденсаторы класса Y можно использовать вместо конденсаторов класса X, но нельзя использовать конденсаторы класса X вместо конденсаторов класса Y.
Конденсаторы класса Y имеют обычно намного меньшую ёмкость, чем конденсаторы класса X.
Если для конденсаторов класса X типа чем больше ёмкости, тем лучше, то ёмкость конденсаторов класса Y нужно выбирать как можно меньшей. Типовое значение обычно не превышает 2.2нФ.
Если на конденсаторе присутствует обозначение X и Y, то возможно его применение для подавления противофазных и синфазных помех.

На сегодняшний день в группе компаний «Промэлектроника» конденсаторы классов X и Y широко представлены продукцией таких ведущих фирм, как Epcos и Vishay, Murata.

Примеры расшифровки партнамберов Epcos	Примеры расшифровки партнамберов Vishay	Примеры расшифровки партнамберов Murata

СМА-166/3-14 УХЛ1 Ех конденсатор связи в армированной покрышке УККЗ

СМА-166/3-14 УХЛ1 Ех конденсатор связи в армированной покрышке УККЗ Назначение конденсаторов связи Конденсаторы связи предназначены для обеспечения высокочастотной связи на частотах от 36 до 1100 кГц в линиях электропередач номинальным напряжением от 36 до 500 кВ переменного тока частоты 50 и 60 Гц, а также для отбора мощности, телемеханики, защиты и измерения напряжения. Конденсаторы предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом на открытом воздухе (вид климатического исполнения У1, ХЛ1, УХЛ1), с тропическим климатом на открытом воздухе (Т1). На фазу линии электропередачи устанавливается один конденсатор СМП (СМПБ) и один конденсатор СМВ (СМБВ) с одинаковой длиной пути утечки и одного вида климатического исполнения. Соответствуют ТУ 3414-025-05758055-2012. Изготавливаются в армированных фарфоровых покрышках. Диэлектрик конденсаторов – пленочный, пропитан биоразлагаемой синтетической жидкостью. Конденсаторы, имеющие в обозначении букву «П», содержат в своей конструкции фарфоровую неармированную изолирующую подставку, а имеющие букву «В» — вывод на верхней крышке для присоединения аппаратного зажима ошиновки. Вверху конденсаторов расположено предохранительное устройство для сброса давления жидкости и газов при внутренних повреждениях изоляции. Сейсмостойкость конденсаторов 6 баллов по шкале MSK-64. По требованию заказчика могут быть изготовлены конденсаторы с сейсмостойкостью 9 баллов, в этом случае в типе конденсаторов указывается буква «С». Отличительные особенности конденсаторов связи производства Серпуховского конденсаторного завода Преимущества конденсаторов связи производства завода КВАР Взрывобезопасность Все выпускаемые конденсаторы связи оснащаются устройством сброса избыточного давления, которое предохраняет конденсатор от разрушения при возникновении аварийных режимов. Экологичность Конденсаторы связи пропитаны экологически безопасной диэлектрической жидкостью Наличие аттестации ПАО «Россети» и АО «ФСК ЕЭС» Конденсаторы связи прошли проверку на соответствие требованиям ПАО «Россети» и АО «ФСК ЕЭС» и допущены к эксплуатации на объектах электроэнергетики Установка ВЧ-заградителя Конденсаторы связи для ЛЭП 110 кВ допускают установку на них ВЧ-заградителя. При этом необходимо указать данное требование при заказе конденсаторов. Бумажно-плёночнй диэлектрик По специальному требованию изготавливаются конденсаторы с бумажно-плёночным диэлектриком. В стандартном исполнении диэлектрик — плёночный. Изготавливаются в полимерных и фарфоровых покрышках Виды климатического исполнения ХЛ1, У1, УХЛ1 и Т1 по ГОСТ 15150-69 Удовлетворяют требованиям ГОСТ 1516.3-96 и МЭК 60358-1 Сейсмостойкость конденсаторов до 9 баллов по шкале MSK-64 По требованию заказчика при необходимости установки ВЧ-заградителя могут быть изготовлены специальные конденсаторы связи в усиленных по механическим характеристикам покрышках. В этом случае в типе конденсаторов указывается буква «У» По требованию заказчика изготавливаются конденсаторы для линий электропередачи напряжением 750 кВ По требованию заказчика могут быть изготовлены конденсаторы связи с другими значениями емкости

Помощь по назначению конденсаторов и Помощь по домашнему заданию по конденсаторам

Проблемы с назначением конденсатора? Вот решение

Сегодня, когда все на расстоянии одного клика, почему вы спешите к репетитору и тратите драгоценное время? Хотите идеи для этого университетского проекта? Вот наша справка по назначению конденсаторов , которая может стать отличным решением для выполнения домашних заданий. Мы выполним вашу задачу с помощью команды, обладающей передовым опытом в этой области электротехники.Эти профессиональные эксперты обладают обширными знаниями в этой области и готовы использовать их для вашего проекта.

Конденсатор:

Это один из основных пассивных элементов с двумя выводами. Конденсаторы используются для хранения энергии в электрическом поле в течение временного периода. Существуют различия в типах или формах практических конденсаторов, но основная структура состоит из двух пластин. Электрические проводники затем разделены диэлектриком.

Эту емкость накопления энергии конденсаторов можно объяснить с помощью уравнений.Они подробно описаны экспертами, которые возглавляют справочник по конденсаторам . Мы уверены, что вы останетесь довольны нашим сервисом. Более того, мы никогда не доставляли нашим клиентам копии или дубликаты работ. Все наши решения свежие и уникальные. Войдите на myhomeworkhelp.com, чтобы узнать о нас больше.

Различные типы конденсаторов:

Определенные факторы сильно влияют на характеристики конденсатора, который классифицирует его по следующим разделам:

Некоторые конденсаторы имеют диэлектрическую прокладку, которая помогает увеличить емкость этих элементов.Диэлектрический материал должен иметь максимально возможную диэлектрическую проницаемость, чтобы максимально увеличить количество заряда, которое может удерживать конденсатор.

Зависящие от напряжения конденсаторы —

Емкость этих пассивных элементов становится более сложной, когда диэлектрическая проницаемость изменяется на функцию приложенного электрического поля.

Получите доступ к нашей домашней справке по конденсаторам , чтобы изучить два других типа конденсаторов. Существуют различные формулы и выражения, которые мы включим в ваше задание для углубленных знаний.

Где используются конденсаторы?

Эти пассивные компоненты в основном используются в цепях —

Настройте радио для получения определенной частоты
Плавные выходы из электрических цепей питания
Отложить заявки
Сохранение заряда в цепи вспышки камеры
Альтернативная фаза
Фильтр сетей и контрольный тон аудиосистемы
Пара двухступенчатой схемы

Студенты предпочитают справку по назначению конденсаторов для пошагового анализа приложений с графическими представлениями, которые помогают улучшить проект.

Мы признанная организация:

Www.myhomeworkhelp.com имеет дело с огромным количеством клиентов и, таким образом, пользуется хорошей репутацией среди студентов. С помощью этой службы помощи по конденсатору мы полностью разделяем вашу ношу, чтобы предложить вам столь необходимый отдых и свободное время. Своевременное предоставление качественных услуг ценится всеми, кто помог нам в нашей работе.

Некоторые другие темы были перечислены на нашем веб-сайте. Не огорчайтесь, если на желаемую тему нет раздела.Из-за ограниченного пространства мы не можем упомянуть все области, которыми занимаемся. Наши линии связи открыты для вас в любое время. Отправьте нам запрос относительно всего, что вы хотите знать, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Самый удобный способ получить помощь по назначению конденсаторов — это войти на наш веб-сайт и отправить проект. Доставим в назначенное время.

Типы конденсаторов
, Справка по назначению, Конденсатор
В основном конденсаторы бывают трех типов:
(I) Параллельный пластинчатый конденсатор
(II) Сферический конденсатор
(III) Цилиндрический конденсатор

(I) КОНДЕНСАТОР ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПЛАСТИН
In состоит из двух параллельных металлических пластин, разделенных небольшим расстоянием
A = Эффективная площадь перекрытия каждой пластины
d = Расстояние между пластинами
Q = величина заряда на внутренней стороне каждой пластины
В = Разность потенциалов между пластинами
E = электрическое поле между пластинами
Емкость: C = ε _o А / д ;
Если диэлектрическая фаза с диэлектрической проницаемостью K полностью заполнена между пластинами, то емкость увеличивается в K раз C ‘= KC
(II) КОНДЕНСАТОР СФЕРИЧЕСКИЙ
Он состоит из двух концентрических проводящих сфер радиусов a и b (a
Емкость: C = 4πε _o .ab / b-a;
В отношении диэлектрической фазы (диэлектрической проницаемости K) между сферами
Особый случай: Если внешняя сфера получает заряд + Q, а внутренняя сфера заземлена
Наведенный заряд на внутренней сфере
Это устройство не является конденсатором.Но его энергия эквивалентна сумме емкостей сферического конденсатора и сферического проводника, т. Е.
.
(III) ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР
Он состоит из двух концентрических цилиндров радиусов a и b (a
Емкость:
В отношении диэлектрической фазы (диэлектрическая проницаемость K) емкость увеличивается в K раз и
Справка по физике на основе электронной почты — помощь в выполнении домашних заданий в Expertsmind
Вы ищете у эксперта по физике помощь с вопросами о типах конденсаторов? Типы конденсаторов тему не легче выучить без посторонней помощи? Мы на сайте www.Expertsmind.com предлагает лучшие услуги по выполнению заданий по физике и помощи в выполнении домашних заданий по физике. Живые репетиторы доступны круглосуточно и без выходных, помогая студентам решить их проблемы, связанные с типами конденсаторов. Мы предоставляем пошаговые ответы на вопросы о конденсаторах со 100% содержанием без плагиата. Мы готовим качественный контент и заметки по теме «Типы конденсаторов» по теории физики и учебным материалам. Они доступны для подписанных пользователей, и они могут получить преимущества в любое время.
Почему Expertsmind для помощи при назначении
Обладатель высшего образования и сеть опытных экспертов
Пунктуальность и ответственность в работе
Качественное решение со 100% ответами без плагиата
Срок поставки
Конфиденциальность информации и реквизитов
Превосходство в решении физических запросов в формате excels и word.
Лучшее репетиторство 24×7 часов
Конденсатор
, Справка по назначению, Электростатика
Определение: Конденсатор — это устройство, которое накапливает электроэнергию. Его еще называют конденсаторным.
ИЛИ
Конденсатор — это пара из двух проводов любого размера и формы, расположенных близко друг к другу и имеющих одинаковый и противоположный заряд.
Символ: Знак конденсатора приведен ниже: —
конденсатор переменной емкости
Емкость
Определение: Емкость конденсатора определяется как величина заряда Q на положительной пластине, деленная на величину разности потенциалов V между стержнями C = Q / V ,
Конденсатор заряжается, когда между пластинами подключается батарея.Пластина, прикрепленная к положительной клемме аккумулятора, заряжается положительно, а пластина, присоединенная к отрицательной клемме, заряжается отрицательно. Когда конденсатор полностью заряжен, поток носителей заряда в цепи останавливается, и в этом состоянии разность потенциалов на пластинах конденсатора такая же, как разность потенциалов на клеммах батареи (скажем, V).
Заряд конденсатора
Чистый заряд конденсатора всегда равен нулю, но когда мы говорим о заряде Q на конденсаторе, мы даем значение заряда на каждой пластине.Распределение заряда при изготовлении конденсатора с параллельными пластинами можно легко понять, внимательно прочитав следующую последовательность цифр:
Когда конденсатор заряжается источником напряжения (например, аккумулятором), он накапливает электрическую энергию. Если C = емкость конденсатора; Q = заряд конденсатора и V = разность потенциалов на конденсаторе, а затем энергия, запасенная в конденсаторе E = 1 / 2CV ² = 1 / 2QV = Q ² / 2C
Примечание: При зарядке конденсатора батареей половина подаваемой энергии сохраняется в конденсаторе, а оставшаяся половина энергии (1/2 QV) теряется в виде тепла.
Справка по физике на основе электронной почты — помощь в выполнении домашних заданий в Expertsmind
Вы ищете у эксперта по физике помощь с вопросами о конденсаторах? Тему по конденсаторам не легче выучить без посторонней помощи? Мы на сайте www.expertsmind.com предлагаем лучшие услуги по выполнению заданий по физике и помощи в выполнении домашних заданий по физике. Живые репетиторы доступны круглосуточно и без выходных, помогая студентам решить их проблемы, связанные с конденсаторами. Мы даем пошаговые ответы на вопросы о конденсаторах со 100% содержанием без плагиата.Мы готовим качественный контент и заметки по теме «Конденсатор» по теории физики и учебным материалам. Они доступны для подписанных пользователей, и они могут получить преимущества в любое время.
Почему Expertsmind для помощи при назначении
Обладатель высшего образования и сеть опытных экспертов
Пунктуальность и ответственность в работе
Качественное решение со 100% ответами без плагиата
Срок поставки
Конфиденциальность информации и реквизитов
Превосходство в решении физических запросов в формате excels и word.
Лучшее репетиторство 24×7 часов
A Систематический расчетный поток для оптимального назначения емкости в биквадратах с переключаемыми конденсаторами
ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 34 ССЫЛОК
СОРТИРОВАТЬ ПО Релевантности Статьи, на которые оказали наибольшее влияние Время действия
Представлено оптимальное назначение емкости для оптимального алгоритма биквадоров с переключаемыми конденсаторами
назначение обычных биквадов на переключаемых конденсаторах. Он максимизирует динамический диапазон и одновременно минимизирует общую емкость, с… Развернуть
Посмотреть 10 выдержек, справочную информацию и методы
Эффективное описание проектного пространства аналоговых схем
M.Hershenson
Computer Science
Proceedings 2003. Конференция по автоматизации проектирования (IEEE Cat. No. 03Ch47451)
2003
Показано, что допустимые множества могут быть очень хорошо аппроксимированы многогранником и, следовательно, определены конечным набором точек и подразумевается, что новые проверки не нужно запускать для каждого нового экземпляра синтезированной аналоговой ячейки. Развернуть
Ориентированная на проект оценка теплового шума в схемах с переключаемыми конденсаторами
Предоставляется учебное описание физических явлений, происходящих в цепи SC при обработке шума, а также некоторые специализированные, но высокоэффективные алгоритмы для оценки результирующего дискретизированного шума в схемах SC предложены, требующие только простых расчетов.Развернуть
Просмотреть 1 отрывок, справочная информация
Анализ компромисса производительности аналоговых схем по пересечению нормальных границ
Г. Штер, Х. Греб, К. Антрайх
Компьютерные науки, математика
Proceedings 2003. Конференция по автоматизации проектирования (IEEE Cat. No. 03Ch47451)
2003
Представлен новый метод исследования областей компромисса схемы, где ее конкурирующие характеристики становятся «одновременно оптимальными», т.е.е. Оптимальный по Парето, основанный на моделировании схемы, правилах определения размеров и усовершенствованной формулировке многокритериальной оптимизации, называемой пересечением нормальных границ. Развернуть
Просмотреть 2 выдержки, справочные материалы, фон и методы
ФИЛЬТРЫ КОНДЕНСАТОРА Справка по назначению электроники и справка по домашнему заданию
Частота основного компонента полуволнового выпрямленного сигнала такая же, как и частота его исходного (не исправленного) форма волны переменного тока. Поскольку источник переменного тока, используемый в большинстве источников питания, имеет частоту 60 Гц, форма волны с полуволновым выпрямлением содержит основную частоту 60 Гц плюс гармонические составляющие, кратные составляющей 60 Гц, плюс ’de, или составляющая среднего значения.L-волна = выпрямленная форма волны имеет половину периода формы волны с полуволновым выпрямлением, поэтому она имеет удвоенную частоту. Следовательно, он содержит основную частоту 120 Гц, плюс гармоники 120 Гц, плюс де-компонент, который в два раза больше, чем у полуволнового выпрямленного сигнала, как мы видели. К выходу выпрямителя подключен фильтр нижних частот, чтобы подавлять компоненты переменного тока и пропускать компоненты постоянного тока.
Элементарный фильтр нижних частот, используемый в источниках питания, состоит просто из конденсатора, подключенного к выходу выпрямителя, то есть параллельно нагрузке, как показано на рисунке 17-10.Здесь мы показываем простой однополупериодный выпрямитель с целыми числами конденсаторов
.
C, подключенный параллельно с R1. ’Прямое сопротивление диода мало по сравнению с RL, поэтому во время положительных полупериодов конденсатор заряжается до пикового значения входного переменного тока chc.
h i: — очень удобно для 31) «Изобразить схему» Рис. 17-10 с точки зрения теории фильтров, потому что нелинейная работа диода эффективно изменяет сопротивление цепи, поскольку диод попеременно смещается в прямом и обратном направлении.Вместо этого мы анализируем его с точки зрения переходного напряжения на конденсаторе. Рисунок 17-11 (a) ‘; 1 (IWS, как конденсатор заряжается и разряжается во время полного цикла входа в ат. Конденсатор разряжается через RI., когда входной сигнал падает до уровня, ниже которого диод имеет смещение rf ”’erf> (: смещение. Чем меньше постоянная времени R1.C, тем больше напряжение конденсатора — !.:. ’} До того, как придет другой положительный импульс и перезарядит конденсатор.
Сравнивает формы выходных сигналов, возникающие при использовании больших и малых постоянных времени. Колебания напряжения в отфильтрованной форме волны называются пульсациями напряжения, которые в большинстве приложений следует поддерживать как можно меньше. Рисунок 17-ll (b) показывает, что большая нагрузка (малое Rd приведет к нежелательно большой пульсации напряжения.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель с конденсаторным фильтром. Также показана «форма».В этом случае положительные [.’1 / 1 t ‘присутствуют в течение каждого полупериода ввода, поэтому напряжение конденсатора не спадает так сильно, как в полуволновой цепи, прежде чем станет доступен другой импульс для его перезарядки. . Как следствие, пульсирующее напряжение от пика до пика меньше, для данной постоянной времени RLC, чем в полуволновой цепи.
Обратите внимание, что r-umerator — это среднеквадратичное значение только пульсации (составляющие 1 \ C) в выпрямленной форме волны, а не среднеквадратичное значение; общая стоимость была · форма.Давайте сначала вычислим процент пульсации в нефильтрованных полуволновых выпрямленных сигналах. С помощью расчетов можно «показать, что значения ребер составляющих 7C полуволнового и двухполупериодного выпрямленных напряжений равны
где VI’H i — пиковое значение выпрямленного сигнала в каждом случае. (Обратите внимание, что уравнения 17-7 и 17-8 дают только среднеквадратичные значения компонентов переменного тока, а не среднеквадратичные значения самих сигналов.) Затем эти значения пульсаций довольно велики и демонстрируют необходимость использования фильтра Iilter в большинстве источников питания. Приложения.Если фильтр не используется или неправильно спроектирован, составляющие переменного тока пульсации накладываются на сигнальные линии в устройстве, которое получает питание от источника питания. Таким образом, пульсации в источнике питания являются сильным шумом в электронной системе. Это одна из основных причин гула 60 Гц (r 120 Гц) в аудиоусилителе.
теперь выведет выражение для пульсации на выходе выпрямителя
, имеющего конденсаторный фильтр и сопротивление нагрузки Ri. (Рисунки 17-11 и 17-12).Поскольку; \ знание величины пульсации важно только в тех приложениях, где rl; pic влияет на производительность системы, использующей источник питания, мы предполагаем, что фильтр хорошо спроектирован и, как следствие, напряжение пульсаций мало по сравнению с компонентом de. Другими словами, мы предполагаем, что напряжение на конденсаторе не падает значительно от своего пикового значения между появлением выпрямленных импульсов, которые заряжают конденсатор. Это обстоятельство называется легкой нагрузкой, потому что заряд, подаваемый конденсатором на RL, мал по сравнению с полным зарядом, накопленным на конденсаторе.Чтобы упростить вычисления, мы можем предположить, что пульсирующее напряжение в слегка загруженном фильтре представляет собой пилообразную волну, как показано.
Форма волны в слегка нагруженном конденсаторе наклоняется на выходе двухполупериодного выпрямителя. Следующий вывод применим как к однополупериодным, так и к двухполупериодным выпрямителям, при условии, что предположение о небольшой нагрузке действительно для обоих случаев. Обратите внимание, что период T, показанный на рисунке, является основным периодом выпрямленного сигнала, обычно 1/60 с для однополупериодных выпрямителей и 11120 с для двухполупериодных выпрямителей.Предположение о малой нагрузке в полуволновом случае является более строгим, чем в двухполупериодном случае, потому что между импульсами существует более длительное время, в течение которого напряжение на конденсаторе может спадать.
Форма волны пульсации, аппроксимированная пилообразным напряжением со значением размаха V /, / ”. Это приближение эквивалентно предположению, что конденсатор заряжается мгновенно, а его напряжение спадает на IinearJy jn.sleao of exponenlj;) JJy. A.f.Iumingtha. <:( ne vo (fage is decies linearly) эквивалентно предположению, что ток разряда постоянен и равен V »..IRI., Где Vdc - значение отфильтрованного сигнала. A ~, показанный на рисунке (c), общее изменение напряжения конденсатора составляет VI • I • вольт, и это изменение OCL: lllS за период времени T. Следовательно. так как ~ Q = 11f,
Так как T = 1 / f ,. где f — частота основной составляющей пульсации (обычно 60 Гц или 120 Гц), можно записать уравнение 17-11. Понятно, что значение de не может превышать VI’R вольт, и что оно равно V ”R, когда R = 00 (ic, когда нагрузка разомкнута).Известно значение скачков пилообразного сигнала, имеющего размах колебаний VI ’/’ как
.
Уравнение 17-18 подтверждает наш предыдущий анализ конденсаторного наполнителя: большая постоянная времени R, .C приводит к небольшим пульсациям напряжения, и наоборот. Предположение о небольшой нагрузке, на котором основан наш вывод, обычно справедливо для процентной пульсации менее примерно 6,5%. С точки зрения конструкции значения I и R ,. обычно фиксированы, и задача дизайнера состоит в том, чтобы выбрать значение C, которое удерживает пульсацию ниже заданного значения
Двухполупериодный выпрямитель работает от сети с частотой 60 Гц и имеет конденсатор фильтра, подключенный к его выходу.Какое минимальное значение емкости требуется, если нагрузка 200 н и должна быть пульсация. быть не более 4%?
Решение Используя десятичную форму r (r = 0. (4), из уравнения 17-IH находим
Выпрямитель, показанный на Рисунке 17-10, работает от сети с частотой 60 Гц, 120 линий. Он имеет конденсатор фильтра емкостью 100 Дж. НЧ и нагрузку I-kfl.
1. Что такое пульсация в процентах?
2. Какой средний ток в РЛ?
Решение
1.Мы должны сначала предположить, что фильтр слегка загружен, затем выполнить вычисление, основанное на этом предположении, а затем проверить на основании результата, что предположение верно. Из уравнения 17-18,
Двухполупериодный выпрямитель на рисунке 17-6 имеет RI. = 120 1. Конденсатор фильтра 100 Дж. LF подключен параллельно с RI. ‘Вход представляет собой синусоидальную волну с частотой 60 Гц, имеющую пиковое значение 30 В. Фильтр не удовлетворяет критерию слабой нагрузки • -таким образом, уравнения для аппроксимация пульсации напряжения не применима.Используйте SPICE для сдерживания; размах пульсаций напряжения.
Решение . На рисунке 17-14 (a) показаны схема SPICE и файл входных данных. Обратите внимание, что VIN не подключен к земле (узел 0), так как он должен применяться к узлам 1 и 2. Половина периода входного сигнала 60 Гц составляет 8,33 мс, поэтому операторы .TRAN и .PLOT будут давать график выходных данных в течение первых двух полупериодов входа (от 0 до 17 мс). Результаты показаны на Рисунке 17-14 (b).Мы видим, что минимальное и максимальное значения второго импульса составляют 17,98 В и 28,40 В соответственно, поэтому напряжение пульсаций от пика до пика составляет 28,40 — 17,98 В = 10,42 В.
Назначение сопутствующей электроники
Разделительный конденсатор
— обзор
Разделительный конденсатор — незаменимый компонент на каждом уровне системы распределения энергии. В распределительных сетях на кристалле эта емкость достигается за счет емкости MOS или емкости MIM [325].Типичное различие между двумя типами развязывающих емкостей на кристалле заключается в том, что МОП-конденсатор обеспечивает более высокую плотность за счет более высокого тока утечки по сравнению с MIM-конденсатором [687]. Конденсаторы развязки Trench также можно использовать в качестве альтернативы для уменьшения тока утечки МОП-емкости, хотя эта технология довольно дорога [688]. Типичные разделительные конденсаторы эффективны на небольшом расстоянии от коммутируемой нагрузки. Это эффективное расстояние было проанализировано для двумерных систем [686].Однако для трехмерных схем развязывающая емкость соседнего яруса может быть расположена на расстоянии в несколько десятков микрометров от коммутирующей нагрузки из-за короткого и низкоомного пути TSV. Поэтому при распределении развязывающей емкости в трехмерной системе следует учитывать весь трехмерный стек, а не отдельные уровни.
Чтобы исследовать эффекты развязывающей емкости между уровнями, обсуждаются несколько простых случаев, основанных на аналитической модели шума источника питания, представленной в разделе 18.2. Эти системы состоят из различного количества уровней, каждый из которых представляет собой микропроцессор Intel, изготовленный на основе 65-нм технологического узла CMOS [678]. Каждый уровень состоит из пяти блоков схем с одинаковой площадью основания и одинаковой плотностью тока 100 А / см ² [674]. Все блоки переключаются одновременно, создавая наихудший шум источника питания. Форма волны тока представляет собой линейно нарастающую функцию со временем нарастания 0,7 нс.
Сеть питания содержит 43 дорожки питания (заземления) между каждой парой контактных площадок питания (заземления).Сопротивление участка провода R _w в (18,8) составляет 0,22 Ом. Индуктивность выводов корпуса составляет 0,5 нГн. TSV имеют высоту 200 мкм и диаметр 50 мкм. Эффективная индуктивность (половина индуктивности контура) для одного TSV определяется с помощью решателя EM как 0,06 нГн. Наконец, предполагается, что для развязывающих МОП конденсаторов доступно 20% каждого яруса.
В каждом из этих сценариев развязывающая емкость одинакова на каждом уровне, что может быть невозможно по нескольким причинам.Эти причины включают, например, ограниченное пространство для развязывающей емкости на каждом уровне, различные технологические узлы между уровнями и условия эксплуатации цепей. Особая ситуация возникает, когда цепи на соседних ярусах закрываются для экономии энергии. В этих случаях развязывающая емкость (преднамеренная или внутренняя) этих уровней больше не доступна, поскольку эти транзисторы действуют как переключатели мощности, которые изолируют эту емкость от сети распределения питания всей системы.Эта ситуация усиливает положительное влияние емкости соседних ярусов. Конкретные топологии, которые преодолевают это изменение в развязывающей емкости, обсуждаются в следующем подразделе.
18.4.1 Топологии развязки емкостей для трехмерных ИС со стробированием по мощности
Стробирование по мощности — широко используемый метод для значительного снижения мощности интегрированной системы. Те цепи, которые не выполняют задачу в течение определенного времени, временно отключаются от источника питания для устранения утечки и динамического тока.Большие транзисторы, обычно называемые «транзисторами сна», отключают шины питания от «виртуального» источника питания, который подключен к схемам [689]. Побочным эффектом стробирования мощности является уменьшение общей емкости системы. Следовательно, емкость в этих цепях не может действовать как развязывающие конденсаторы и помогать уменьшать резкие скачки тока в соседних цепях. Эта ситуация более тонкая в трехмерных схемах по двум причинам. Во-первых, из-за потенциально большей плотности мощности по сравнению с двумерными схемами, методы с низким энергопотреблением, такие как стробирование мощности, могут применяться более агрессивно.Во-вторых, короткие вертикальные пути с низким импедансом, обеспечиваемые TSV, позволяют емкости соседних ярусов более эффективно удовлетворять резкие потребности в токе внутри яруса.
Другим аспектом стробирования мощности является процесс перехода стробируемой схемы мощности в рабочее состояние. Если несколько цепей одновременно переходят в активное состояние, внезапное потребление тока может вызвать значительное падение напряжения источника питания. Это падение напряжения проявляется в виде шума источника питания в соседних активных цепях [690].Принимая во внимание эти две проблемы, в этом подразделе обсуждаются методики эффективного использования развязывающей емкости в трехмерных схемах.
Топология, которая позволяет использовать развязывающую емкость, несмотря на то, что блок схемы находится в режиме стробирования, проиллюстрирована на рис. 18.31 [691]. Основное отличие от стандартной стробируемой схемы питания состоит в том, что развязывающий конденсатор подключается как к общему источнику напряжения, так и к виртуальной шине питания через два переключающих транзистора, которые выбирают одну из двух линий питания.
Рисунок 18.31. Реконфигурируемая топология развязывающей емкости, при которой развязывающий конденсатор подключается к шине питания, даже если спящие транзисторы выключены [691].
Если транзистор переключатель 2 включен, а переключатель 1 выключен, разделительный конденсатор подключен к виртуальному В _dd. Если схема активна, транзисторы спящего режима включены, а развязывающий конденсатор обеспечивает заряд локальных блоков схемы, показанных на рис.18.31, а не к более удаленным цепям, поскольку путь к шине V _dd является более резистивным. В качестве альтернативы, если схема закрыта по мощности, переключатель 2 выключен, а переключатель 1 включен, разделительный конденсатор подает заряд на другие схемы, отключая шину V _dd от виртуального источника питания.
Для этой топологии существует компромисс между переключающим транзистором и развязывающим конденсатором, так как общие накладные расходы на эти компоненты должны быть как можно меньше при соблюдении любых ограничений по напряжению.Дальнейшее увеличение развязывающей емкости бесполезно, поскольку площадь и, следовательно, сопротивление переключающих транзисторов в открытом состоянии велики, что ограничивает эффективность конденсатора. В качестве альтернативы, если переключающий транзистор имеет большие размеры, что снижает импеданс разрядного тракта конденсатора, ток утечки становится больше. Следовательно, выбор подходящего размера для этих двух компонентов необходим для достижения системы разделительных конденсаторов с наивысшей эффективностью.
Другая топология подключения развязывающей емкости показана на рис.18.32, где развязывающий конденсатор напрямую подключен к шине В, , _{, , dd, ,}. Конденсатор обеспечивает достаточный заряд для соседних цепей независимо от того, являются ли блоки локальных цепей закрытыми. Однако путь разряда для блоков локальной схемы включает в себя транзистор ожидания. Следовательно, эта топология может демонстрировать больший шум источника питания по сравнению с реконфигурируемой топологией, показанной на рис. 18.31. Однако, поскольку транзисторы спящего режима обычно имеют большие размеры (эквивалентная ширина транзистора составляет порядка миллиметров), падение напряжения на этих устройствах чрезвычайно мало.
Рисунок 18.32. Всегда на топологии развязки емкостей. Заряд, подаваемый в блоки локальной схемы, проходит через транзисторы сна [692].
Для оценки эффективности и изучения компромиссов между этими двумя топологиями рассматривается электросеть для трехмерной схемы с тремя уровнями. Самый верхний уровень подключен к пакету с подключениями C4. В этой топологии используется десять металлических слоев [693]. Два верхних уровня — это глобальная электросеть, а уровни 7 и 8 — виртуальная сеть.Кроме того, предполагается, что для TSV будет производиться сквозной технологический процесс. Сетка 1 мм × 1 мм. Сегменты энергосистемы и TSV моделируются множеством π-сегментов RLC . Соединения C4 моделируются как секции RL . Кроме того, нагрузка состоит из пары инверторов разного размера, распределенных по цепи. Наконец, ограничение падения напряжения установлено на 5% от В _dd, 50 мВ.
Поскольку трехмерная схема включает три уровня, оценивается несколько сценариев с одним или несколькими активными уровнями.Эти сценарии перечислены в столбцах 1-3 таблицы 18.4, где также указан максимальный шум источника питания для всех этих сценариев. Емкость развязки гарантирует, что ограничение по напряжению удовлетворяется для стандартной топологии со всеми активными уровнями (и, следовательно, подключенными к глобальному В _dd). Как показано в Таблице 18.4, для других сценариев, где некоторые уровни ограничены по мощности, традиционная топология нарушает ограничение по напряжению. Такое поведение связано с более низкой развязывающей емкостью, доступной во всем 3-мерном стеке.В качестве альтернативы, обе другие топологии демонстрируют значительно меньший шум источника питания.
Таблица 18.4. Пиковый шум напряжения для различных сценариев активности трех уровней трехмерной схемы для стандартной, реконфигурируемой и постоянно включенной топологий развязывающей емкости [692]
103108
Рабочее состояние уровней Шум разъединения источника питания Топологии емкости (мВ)
Верхний уровень Средний уровень Нижний уровень Стандартный Реконфигурируемый Всегда активен
Уменьшается Уменьшается Вкл. 50 50 — 50 —
Вкл. Выкл. Вкл. 48.16 43,48 9,7% 43,40 9,9%
Выкл. Выкл. Вкл. Вкл. Вкл. 48,55 44,50 8,3% 42,89 11,7%
Выкл. Вкл. Выкл.1% 37,55 28,5%
Еще одним важным параметром, влияющим на шум мощности в стробированных цепях, является время пробуждения неактивных цепей, которое влияет на работу активных систем. Такое поведение характерно как для двумерных, так и для трехмерных схем. Простой способ уменьшить потребность в токе во время процесса пробуждения (переход от стробируемого к рабочему состоянию) состоит в том, чтобы немного задержать время включения транзисторов сна, чтобы гарантировать, что потребляемый ток увеличивается медленнее. .Для этого подхода используется шлейфовая цепочка буферов, как показано на рис. 18.33. Однако недостатком этого подхода является продолжительное время пробуждения схемы. Чтобы избежать этой ситуации, контроллер пробуждения инициирует процесс пробуждения в два этапа, когда включается небольшое количество транзисторов спящего режима, а затем включаются остальные транзисторы [694]. Продолжительность каждого шага постоянна и обычно составляет несколько тактов.
Рисунок 18.33. Последовательная цепочка буферов включает транзисторы ожидания, последовательно обеспечивая постепенное увеличение тока, ограничивая резкие изменения тока в электросети [695].
Этот двухэтапный метод также применим к трехмерным схемам; однако ситуация более сложная, поскольку шум источника питания, проявляемый на каждом уровне, сильно зависит от расположения уровня в стеке [695]. Для трехмерных стеков, предполагающих, что каждый уровень активен, неактивен или переходит в активное состояние, существует несколько случаев, когда шум источника питания изменяется во всех возможных сценариях работы. Поэтому между двумя этапами используется разное время пробуждения в зависимости от уровня, который переходит в активное состояние, и уровней, которые уже активны.Эта информация используется для управления адаптивным контроллером пробуждения, где длительность каждого шага тщательно контролируется [695]. Задача этого адаптивного контроллера — сократить общее время пробуждения при соблюдении любых ограничений по шуму источника питания.
Этот адаптивный двухступенчатый контроллер пробуждения был протестирован для трехмерной схемы с пятью уровнями, где предполагается технологический узел 22 нм. На первом этапе 5% транзисторов ожидания включаются, тогда как остальные транзисторы включаются на втором этапе.Однако продолжительность каждого шага регулируется в соответствии с рабочими условиями всего трехмерного стека. Сравнение эффективности контроллера пробуждения выполняется как с постоянным, так и с адаптивным шагом. Адаптивный контроллер демонстрирует среднее уменьшение времени пробуждения трехмерного стека на 28% без нарушения ограничения шума источника питания. Хотя здесь это не обсуждается, количество транзисторов спящего режима, включенных между двумя шагами, является еще одной переменной для управления временем пробуждения за счет более сложного контроллера.
Конденсатор — Назначение в 8-Honesty
НАЗНАЧЕНИЕ
ТИПЫ
-Керамические конденсаторы
— Конденсаторы пленочные
-пленочный силовой конденсатор
-Электролитический конденсатор
-Суперконденсатор
Суперконденсаторы делятся на три семейства в зависимости от конструкции электродов:
Двухслойные конденсаторы — с углеродными электродами или производными с гораздо большей статической емкостью двойного слоя, чем фарадеевская псевдоемкость
Псевдоконденсаторы — с электродами из оксидов металлов или проводящих полимеров с высокой фарадеевской псевдоемкостью
Гибридные конденсаторы — конденсаторы со специальными и асимметричными электродами, которые демонстрируют как значительную двухслойную емкость, так и псевдоемкость, такие как литий-ионные конденсаторы
— Конденсаторы классов X и Y
Другие подобные ниже:
Конденсаторы прочие
Под вышеописанными конденсаторами, охватывающими более или менее почти весь рынок дискретных конденсаторов, в электронике можно найти некоторые новые разработки или конденсаторы очень специальных типов, а также более старые типы.
Встроенные конденсаторы
Интегральные конденсаторы — в интегральных схемах наноразмерные конденсаторы могут быть сформированы с помощью соответствующих рисунков металлизации на изолирующей подложке. Они могут быть упакованы в несколько массивов конденсаторов без каких-либо других полупроводниковых частей в качестве дискретных компонентов. ^[36]
Стеклянные конденсаторы. Первый конденсатор лейденской банки был сделан из стекла. С 2012 года стеклянные конденсаторы использовались в качестве SMD-версии для приложений, требующих сверхнадежной и сверхстабильной работы.
Конденсаторы силовые
Вакуумные конденсаторы — используются в мощных ВЧ передатчиках
SF ₆ газовые конденсаторы — используются в качестве эталона емкости в измерительных мостовых схемах
Конденсаторы специальные
Печатные платы — металлические проводящие области в разных слоях многослойной печатной платы могут действовать как высокостабильный конденсатор. Обычной отраслевой практикой является заполнение неиспользуемых областей одного слоя печатной платы заземляющим проводом, а другого слоя — проводником питания, образуя большой распределенный конденсатор между слоями.
Провод — 2 куска изолированного провода, скрученные вместе. Значения емкости обычно находятся в диапазоне от 3 пФ до 15 пФ. Используется в самодельных схемах УКВ для обратной связи по колебаниям.
Также существуют специализированные устройства, такие как встроенные конденсаторы с металлическими проводящими областями в разных слоях многослойной печатной платы, а также такие узлы, как скручивание двух кусков изолированного провода.
Конденсаторы, изготовленные путем скручивания 2 кусков изолированного провода вместе, называются трюковыми конденсаторами.Конденсаторы Gimmick использовались в коммерческих и любительских радиоприемниках. ^[37] ^[38] ^[39] ^[40] ^[41]
Конденсаторы устаревшие
Конденсаторы переменной емкости
Емкость переменных конденсаторов может изменяться механическим движением. Обычно необходимо различать две версии переменных конденсаторов
Настроечный конденсатор — конденсатор переменной емкости для преднамеренной и многократной настройки схемы генератора в радиоприемнике или другой настроенной схеме
Подстроечный конденсатор — малая переменная емкость, обычно для внутренней регулировки контура одноразового генератора
Конденсаторы переменной емкости включают конденсаторы, в которых используется механическая конструкция для изменения расстояния между пластинами или величины перекрывающейся площади поверхности пластины.В качестве диэлектрической среды они в основном используют воздух.
Полупроводящие диоды с переменной емкостью не являются конденсаторами в смысле пассивных компонентов, но могут изменять свою емкость в зависимости от приложенного напряжения обратного смещения и используются как переменные конденсаторы. Они заменили большую часть настроечных и подстроечных конденсаторов.
Нравится:
Нравится Загрузка .
No related posts.

Разное

Рабочее состояние уровней			Шум разъединения источника питания Топологии емкости (мВ)
Верхний уровень	Средний уровень	Нижний уровень	Стандартный	Реконфигурируемый		Всегда активен
Верхний уровень	Средний уровень	Нижний уровень	Стандартный
	Уменьшается								Уменьшается	Вкл.	50	50	—	50	—
Вкл.	Выкл.	Вкл.	48.16	43,48	9,7%	43,40	9,9%
Выкл.	Выкл.	Вкл. Вкл.	Вкл.	48,55	44,50	8,3%	42,89	11,7%
Выкл.	Вкл.	Выкл.1%	37,55	28,5%

Назначение конденсаторов: Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Назначение конденсаторов: Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах. Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Назначение конденсаторов

Маркировка устройств

Основные характеристики

Керамические конденсаторы

Полиэстеровые модели

Конденсатор на основе полипропилена

Танталовые конденсаторы

Особенности высоковольтных моделей

Многослойные и однослойные конструкции

Масляные конденсаторы с пропитками

Негативные факторы применения конденсаторов

Заключение

Конденсаторы постоянной емкости

Обозначение емкости на конденсаторах

Особенности и требования к конденсаторам

Проходные и опорные конденсаторы

Оксидные конденсаторы

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Саморегулируемые конденсаторы

Классификация конденсаторов

Чем отличается электролитический конденсатор от обычного. Емкость конденсатора, их типы, маркировка и применение. Номинальное напряжение, В

Назначение конденсаторов

Маркировка устройств

Основные характеристики

Керамические конденсаторы

Полиэстеровые модели

Конденсатор на основе полипропилена

Танталовые конденсаторы

Особенности высоковольтных моделей

Многослойные и однослойные конструкции

Масляные конденсаторы с пропитками

Негативные факторы применения конденсаторов

Заключение

Что такое конденсатор

Емкость конденсатора

Напряжение конденсатора

Допуски конденсаторов

Виды конденсаторов

Особенности плоского конденсатора

Правильный заряд конденсатора

Зачем нужен контур конденсатора

Заключение

Шаги

Маркировка больших конденсаторов

Интерпретация маркировки конденсаторов

О помехах и не только…X- и Y-конденсаторы

СМА-166/3-14 УХЛ1 Ех конденсатор связи в армированной покрышке УККЗ

Помощь по назначению конденсаторов и Помощь по домашнему заданию по конденсаторам

, Справка по назначению, Конденсатор

, Справка по назначению, Электростатика

A Систематический расчетный поток для оптимального назначения емкости в биквадратах с переключаемыми конденсаторами

ФИЛЬТРЫ КОНДЕНСАТОРА Справка по назначению электроники и справка по домашнему заданию

Назначение сопутствующей электроники

— обзор

18.4.1 Топологии развязки емкостей для трехмерных ИС со стробированием по мощности

Конденсатор — Назначение в 8-Honesty

Другие подобные ниже:

Конденсаторы прочие

Встроенные конденсаторы

Конденсаторы силовые

Конденсаторы специальные

Конденсаторы устаревшие

Конденсаторы переменной емкости

Нравится:

Похожие записи

Как правильно промывать нос при насморке: эффективные методы и растворы

Питание кормящей мамы: что можно есть при грудном вскармливании

Лучшая зимняя обувь для детей 2 лет: выбираем комфортные и надежные модели

Детская комната для новорожденного: оформление, дизайн и планировка

Увлажнитель воздуха: польза и вред для здоровья, отзывы специалистов и пользователей

Добавить комментарий Отменить ответ