+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

применение и виды. Электрические параметры конденсаторов

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

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

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

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

Алюминиевые электролитические

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

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

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

Танталовые электролитические


Танталовый конденсатор поверхностного размещения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Керамика

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

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

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

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

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

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

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

Об обнаруженных вами неточностях и ошибках прошу писать через

В радиоэлектронике используются огромное количество всевозможных конденсаторов. Все они различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск.

Но это лишь основные параметры. Ещё одним немаловажным параметрам может служить то, из какого диэлектрика состоит конденсатор . Рассмотрим более подробно, какие бывают конденсаторы по типу диэлектрика.

В радиоэлектронике применяются полярные и неполярные конденсаторы. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные включаются в электронную схему в строгом соответствии с указанной полярностью. К полярным конденсаторам относятся так называемые электролитические конденсаторы. Наиболее распространены радиальные алюминиевые электролитические конденсаторы. В отечественной маркировке они имеют обозначение К50-35.

У аксиальных конденсаторов проволочные выводы размещены по бокам цилиндрического корпуса, в отличие от радиальных конденсаторов, выводы которых размещаются с одной стороны цилиндрического корпуса. Аксиальными электролитами являются конденсаторы с маркировкой К50-29 К50-12, К50-15 и К50-24.


Аксиальные электролитические конденсаторы серии К50-29 и импортный фирмы PHILIPS

В обиходе радиолюбители называют электролитические конденсаторы “электролитами”.

Обнаружить их можно в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры. В основном они служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения. Также электролитические конденсаторы активно применяются в усилителях звуковой частоты (усилках) для разделения постоянной и переменной составляющей тока.

Электролитические конденсаторы обладают довольно значительной ёмкостью. В основном, значения номинальной ёмкости простираются от 0,1 микрофарады (0,1 мкФ) до 100.000 микрофарад (100000 мкФ).

Номинальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может быть в диапазоне от 10 вольт до нескольких сотен вольт (100 – 500 вольт). Конечно, не исключено, что есть и другие образцы, с другой ёмкостью и рабочим напряжением, но на практике встречаются они довольно редко.

Стоит отметить, что номинальная ёмкость электролитических конденсаторов уменьшается по мере роста срока их эксплуатации.

Поэтому, для сборки самодельных электронных устройств, стоит применять либо новые купленные, либо те конденсаторы, которые эксплуатировались в электроаппаратуре небольшой срок. В противном случае, можно столкнуться с ситуацией неработоспособности самодельного устройства по причине неисправности электролитического конденсатора. Наиболее распространённый дефект “старых” электролитов – потеря ёмкости и повышенная утечка.

Перед повторным применением стоит тщательно проверить конденсатор , ранее бывший в употреблении.

Опытные радиомеханики могут многое рассказать про качество электролитических конденсаторов. В пору широкого распространения советских цветных телевизоров в ходу была очень распространённая неисправность телевизоров по причине некачественных электролитов. Порой доходило до того, что телемастер заменял практически все электролитические конденсаторы в схеме телевизора, после чего аппарат исправно работал долгие годы.

В последнее время всё большее распространение получают компактные электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа. Их габариты значительно меньше, чем классических выводных.


Конденсаторы электролитические алюминиевые для SMD монтажа на плате CD — привода

Также существуют миниатюрные танталовые конденсаторы . Они имеют довольно малые размеры и предназначены для SMD монтажа. Обнаружить их легко на печатных платах миниатюрных МР3 плееров, мобильных телефонов, материнских платах ноутбуков и компьютеров.


Танталовые электролитические конденсаторы на печатной плате MP-3 плеера

Несмотря на свои маленькие размеры, танталовые конденсаторы имеют значительную ёмкость. Они аналогичны алюминиевым электролитическим конденсаторам для поверхностного монтажа, но имеют значительно меньшие размеры.


Танталовый SMD конденсатор ёмкостью 47 мкФ и рабочее напряжение 6 вольт.
Печатная плата компьютерного CD-привода

В основном в компактной аппаратуре встречаются танталовые конденсаторы на 6,3 мкФ, 10 мкФ, 22 мкФ, 47 мкФ, 100 мкФ, 470 мкФ и на рабочее напряжение 10 -16 вольт. Столь небольшое рабочее напряжение связано с тем, что напряжение источника питания в малогабаритной электронике редко превышает порог в 5 – 10 вольт. Конечно, есть и более высоковольтные экземпляры.

Кроме танталовых конденсаторов в миниатюрной электронике используются и полимерные для поверхностного монтажа. Такие конденсаторы изготавливаются с применением твёрдого полимера. Он выполняет роль отрицательной обкладки – катода . Плюсовым выводом – анодом — в полимерном конденсаторе служит алюминиевая фольга. Такие конденсаторы хорошо подавляют электрические шумы и пульсации, обладают высокой температурной стабильностью.

На танталовых конденсаторах указывается полярность, которую необходимо учитывать при их использовании в самодельных конструкциях.

Кроме танталовых конденсаторов в SMD корпусах есть и выводные с танталовым диэлектриком. Их форма напоминает каплю. Отрицательный вывод маркируется полосой на корпусе.

Такие конденсаторы также обладают всеми преимуществами, что и танталовые для поверхностного монтажа, а именно низким током утечки, высокой температурной и частотной стабильностью, более высоким сроком эксплуатации по сравнению с обычными конденсаторами. Активно применяются в телекоммуникационном оборудовании и компьютерной технике.


Выводной танталовый конденсатор ёмкостью 10 микрофарад и рабочее напряжение 16 вольт

Среди электролитических конденсаторов есть и неполярные . Выглядят они, так же как и обычные электролитические конденсаторы, но для них не важна полярность приложенного напряжения. Они применяются в схемах с переменным или пульсирующим током, где использование полярных конденсаторов невозможно. К неполярным относятся конденсаторы с маркировкой К50-6. Отличить полярный конденсатор от неполярного можно, например, по отсутствию маркировки полярности на его корпусе.

Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

Свою родословную конденсаторы ведут от , которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.

Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой — станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.

Как устроен конденсатор

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь S — площадь пластин в квадратных метрах, d — расстояние между пластинами в метрах, C — емкость в фарадах, ε — диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или . Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.

Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется. Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.

Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод-лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.

Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC — цепочка, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2.

На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.

Исторический факт

Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки — тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.

Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немножко о диэлектриках

Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.

Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают . Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.

Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD). Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов. Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.

Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.

Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда — разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря. Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.

Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как она работает?

В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?

Постоянная времени «тау» τ = R*C

В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разряда конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку. Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в фильтрах питания

Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителей

Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.

Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Суперконденсатор — ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый . По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе — изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов. При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.

Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.

Пока получилось рассказать, как и где работают электролитические конденсаторы, причем, в основном в цепях постоянного тока. О работе конденсаторов в цепях переменного тока будет рассказано в другой статье — .-12 Ф/м..

Полярность конденсатора ;

Номинальное напряжение ;

Удельная емкость и другие .

Величина емкости конденсатора зависит от

Площадь пластин . Это понятно из формулы: емкость прямо пропорциональна заряду. Естественно, увеличив площадь обкладок, получаем большее количество заряда.

Расстояния между обкладками . Чем они ближе расположены, тем больше напряженность получаемого электрического поля.

Устройство конденсатора


Наиболее распространенные конденсаторы — это плоские и цилиндрические. Плоские состоят из пластин, удаленных друг от
друга на небольшое расстояние. Цилиндрические, собираются при помощи цилиндров равной длины и разного диаметра. Все конденсаторы, в принципе, устроены одинаково. Разница, в основном, в том, какой материал используется в качестве диэлектрика. По типу диэлектрической среды и классифицируют конденсаторы, которые бывают жидкими, вакуумными, твердыми, воздушными.

Как заряжается и разряжается конденсатор?

При подключении к источнику постоянного тока, обкладки конденсатора заряжаются, одна приобретает положительный потенциал, а другая отрицательный. Между обкладками противоположные по знаку, но равные по значению, электрические заряды создают электрическое поле. Когда напряжения станут одинаковыми и на обкладках, и на источнике подаваемого тока, движение электронов прекратится и зарядка конденсатора закончится. Определенный промежуток времени конденсатор сохраняет заряды и выполняет функции автономного источника электроэнергии. В таком состоянии он может находиться достаточно долгое время. Если вместо источника, включить в цепь резистор, то конденсатор разрядится на него.

Процессы, происходящие в конденсаторе

При подключении прибора к переменному или постоянному току в нем будут происходить разные процессы. Постоянный ток не пойдет по цепи с конденсатором. Так как между его обкладками находится диэлектрик, цепь фактически разомкнута.

Переменный ток , за счет того что периодически меняет направление, может проходить через конденсатор. При этом происходит периодический разряд и заряд конденсатора. На протяжении первой четверти периода заряд идет до максимума, в нем запасается электроэнергия, в следующую четверть конденсатор разряжается и электрическая энергия возвращается обратно в сеть. В цепи переменного тока, конденсатор обладает кроме активного сопротивления, еще и реактивной составляющей. Кроме того, в конденсаторе, ток опережает напряжение на 90 градусов, это важно учитывать, при построении векторных диаграмм .

Применение

Конденсаторы используются в радиотехнике, электронике, автоматике. Конденсатор –незаменимый элемент, который применяется во многих отраслях электротехники, на предприятиях, в научных разработках. Как пример, при необходимости, выступает в качестве разделителя токов: переменного и постоянного, применяется в конденсаторных установках, если необходимо

Конденсатор представляет собой две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Если к обкладкам положить постоянное напряжение, то одна пластина зарядится положительно, другая отрицательно. После отключения конденсатора заряды на обкладках сохранятся, что позволяет использовать этот прибор в качестве накопителя электрической энергии. Количество накопленной энергии (емкость) зависит от площади обкладок, их материала, свойств и типа диэлектрика, проложенного между обкладками. Основная единица измерения емкости – фарад (Ф). Это достаточно большая величина, на практике обычно используются доли фарада — микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ).

1Ф = 1000000мкФ;
1мкФ = 1000нФ;
1нФ = 1000 пФ.

Второй параметр любого конденсатора, который очень важен – номинальное (рабочее) напряжение конденсатора. Это напряжение, подводимое к обкладкам, превышать которое нельзя, иначе конденсатор выйдет из строя. Напряжение в вольтах и емкость нередко обозначаются на корпусе самого конденсатора.

Следующий параметр присущ не всем типам конденсаторов – полярность. Если конденсатор полярный, то к его выводам можно прикладывать только постоянное напряжение, причем «+» источника на положительную обкладку, «-» – на отрицательную. Полярность тоже обозначается на корпусе, чаще маркировкой одного вывода (либо «+» либо «-«).

Вот так полярность обозначается на smd-конденсаторах

Полоска «минусов» расположена напротив вывода «-«

А на отечественных конденсаторах «плюсик» может стоять прямо на корпусе (сбоку или на торце)

У этого типа «минус» всегда на корпусе

Если конденсатор неполярный, то он может работать в цепях переменного и постоянного тока, причем во втором случае за полярностью напряжения следить не нужно.

На электрических схемах конденсаторы обозначаются следующим образом:

Здесь слева неполярный конденсатор, а второе и третье обозначение соответствует полярному конденсатору, причем на третьем рисунке знак «+» может отсутствовать.

И в качестве примера:

Конденсаторы на схемах обозначаются символом С, таким образом конденсатор С1 — неполярный емкостью 100 нанофарад, С2 — полярный, емкостью 30 микрофарад на номинальное напряжение 15 В.

Важно! Заменить конденсатор можно любым подходящей емкости и соответствующего типа, но на напряжение НЕ НИЖЕ указанного на схеме. Выше — пожалуйста.

Преимущества и недостатки танталовых конденсаторов — Промышленные знания

Преимущества и недостатки танталовых конденсаторов

Танталовые электролитические конденсаторы покрыты столбчатой смолой из спеченного твердого электролита. Рабочим телом электролитических конденсаторов тантала является чрезвычайно тонкая пленка перекиси тантала, сформированная на поверхности металла тантала. Танталовый конденсатор AVX Этот диэлектрический оксидный слой полностью интегрирован с одним концом конденсатора и не может существовать один. Следовательно, емкость на единицу объема особенно велика. То есть удельная емкость очень высока, поэтому она особенно подходит для миниатюризации.

В процессе работы танталового электролитического конденсатора он обладает способностью автоматически восстанавливать или изолировать дефекты в оксидной пленке, так что среда из оксидной пленки может быть усилена и восстановить свою должную изоляционную способность в любое время без непрерывного накопительного повреждения. Эта уникальная способность к самовосстановлению гарантирует преимущества долгой жизни и надежности.

Танталовые электролитические конденсаторы имеют очень высокую рабочую напряженность электрического поля и больше, чем конденсаторы любого другого типа, чтобы обеспечить их миниатюризацию.

Танталовые электролитические конденсаторы могут легко получить большую емкость, и лишь немногие конкуренты могут использовать фильтрацию мощности, байпас переменного тока и другие применения.

Однонаправленная проводимость, то есть так называемая «полярность», должна применяться в соответствии с положительным и отрицательным направлением тока доступа источника питания, анодом конденсатора (положительным полюсом) к полюсу «+» источника питания, катодом (отрицательным полюсом). ) к источнику питания «-» полюс; Если конденсатор подключен неправильно, танталовый конденсатор AVX не будет работать, а ток утечки очень велик. В течение короткого времени ядро будет нагреваться, а окислительная пленка будет повреждена, а затем выйдет из строя.

Существует определенный верхний предел рабочего напряжения, но этот недостаток не важен для транзистора или источника питания интегральной схемы.

Электролитический конденсатор обычно считается электронным элементом с превосходными характеристиками и длительным сроком службы. Тем не менее, он всегда соответствует общему закону разрушения электронных компонентов, то есть кривой разрушения в форме ванны. Так что это просто случайный сбой. И эта недействительность является проблемой управления производственным процессом, но также часто сопровождается неподходящими или перегруженными продуктами при использовании процесса, вообще говоря, существует около трех режимов: тип тока, тип напряжения и тип нагрева.

Танталовый электролитический конденсатор обладает способностью хранить количество электричества, зарядку и разрядку и т. Д. Он в основном используется для фильтрации, накопления и преобразования энергии, обхода байпаса, соединения и развязки, как элемента постоянной времени и т. Д. В приложении мы должны обратите внимание на его рабочие характеристики, а правильное использование поможет в полной мере задействовать его функции. Например, если принять во внимание рабочую среду и температуру нагрева продукта, а также принять меры по снижению номинальных характеристик, при неправильном использовании это повлияет на срок службы продукта.

Танталовые электролитические конденсаторы являются одним из электролитических конденсаторов. Широко используется в связи, аэрокосмической и военной промышленности, подводных кабельных и передовых электронных устройствах, бытовых электроприборах, телевидении и других аспектах.

Танталовый электролитический конденсатор выполнен из металлического тантала (Та) в качестве материала анода. По структуре анода его можно разделить на тип фольги и тип порошка горения тантала. В конденсаторе из спеченного порошка тантала, из-за различных рабочих электролитов, его можно разделить на конденсатор тантала из твердого электролита. Конденсатор тантала AVX и конденсатор тантала из твердого электролита. Среди них твердые танталовые электролитические конденсаторы имеют большой расход, такие как тип CA и тип CA42.

На корпусе танталовых электролитических конденсаторов имеется знак CA, но символ в схеме такой же, как и у других электролитических конденсаторов.

Преимущества танталового конденсатора:

Танталовый конденсатор, полное название которого — танталовый электролитический конденсатор, также является разновидностью электролитического конденсатора. Танталовый конденсатор использует тантал в качестве среды. В отличие от обычного электролитического конденсатора, в котором используется электролит, танталовый конденсатор не нужно сжигать конденсированной бумагой с алюминиевым покрытием. Кроме того, внутри танталового конденсатора нет электролита, поэтому он подходит для работы при высоких температурах. Танталовые конденсаторы характеризуются длительным сроком службы, высокой термостойкостью, высокой точностью и превосходными характеристиками при фильтрации высокочастотных гармоник. В процессе работы танталового электролитического конденсатора он обладает способностью автоматически восстанавливать или изолировать дефекты в оксидной пленке, так что среда из оксидной пленки может быть усилена и восстановить свою должную изоляционную способность в любое время без непрерывного накопительного повреждения. Эта уникальная способность к самовосстановлению гарантирует преимущества долгой жизни и надежности.

Танталовые электролитические конденсаторы имеют очень высокую рабочую напряженность электрического поля и больше, чем аналогичные конденсаторы, чтобы обеспечить их миниатюризацию.

Танталовые конденсаторы SMT — неисправности

1. Сопротивление напряжения недостаточно высоко

2. Ток мал

3. Цена высока — полное название танталового электролитического конденсатора, емкостные емкости SMD также принадлежат к разновидности электролитического конденсатора, из-за использования оксида тантала металла для среды, не нужно использовать обычный электролит электролитического конденсатора, в Кроме того, танталовый конденсатор не похож на обычный электролитический конденсатор, использующий гальваническое покрытие алюминиевой пленкой конденсатора, поэтому сам по себе почти не имеет индуктивности, но также ограничивает емкость его. Кроме того, внутри микросхемы тантала нет электролита, который подходит для работы при высоких температурах.

Хотя танталовые конденсаторы с микросхемой характеризуются длительным сроком службы, высокой термостойкостью, высокой точностью и превосходными характеристиками фильтрации высокочастотных пульсаций, они имеют небольшую емкость, более высокую цену, чем алюминиевые конденсаторы, и относительно слабое сопротивление по напряжению и току. Причины, приводящие к взрыву SMD танталового электролитического конденсатора, можно условно разделить на два случая: взрыв, вызванный обращением положительных и отрицательных полюсов в обратном направлении, и чрезмерное колебание напряжения в цепи; и взрыв, вызванный чрезмерным пиковым выходным током цепи при соответствующем напряжении. Некоторые клиенты могут легко вызвать падение напряжения на танталовом электролитическом конденсаторе, если они не понимают, как выдержать напряжение, и лампочка загорится, а тяжелая лопнет. Пожалуйста, обратитесь к руководству перед использованием танталовых конденсаторов SMT. Танталовые конденсаторы SMT не будут взрываться при нормальных условиях. Пожалуйста, будьте уверены.

Долговечность керамических, танталовых и электролитических конденсаторов

Конденсаторы являются основными элементами, которые ограничивают долговечность электронных устройств. Хотя срок службы конденсатора зависит от электрических факторов и факторов окружающей среды, срок безопасного хранения зависит главным образом от условий, в которых он находится. Срок службы большинства конденсаторов зависит от таких факторов окружающей среды, как влажность, температура и атмосферное давление. Хранение конденсаторов в сложных условиях может существенно повлиять на их электрические свойства и даже полностью повредить их. 

Влияние факторов окружающей среды на долговечность конденсаторов варьируется в зависимости от химического состава и конструкции данного элемента. Например алюминиевые электролитические конденсаторы очень чувствительны к таким факторам, особенно к высоким температурам.

Конденсаторы содержат химические материалы и воздействие на них высоких температур ускоряет реакции, происходящие в них. Предполагается, что в случае алюминиевых электролитических конденсаторов повышение температуры на 10C может даже удвоить их скорость. Постепенное испарение электролита, в то время как эти конденсаторы подвергаются воздействию высоких температур, вызывает уменьшение емкости и увеличение тангенса угла потерь.

Долговечность электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы чаще всего используются в схемах, где требуются высокие значения емкости. Обычно применяются для фильтрации напряжения в источниках питания. Срок службы таких устройств и зависит в основном от этих конденсаторов. 

Параметры которые изменяются когда эти конденсаторы хранятся в течение длительного времени без зарядки, представляют собой в основном эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), ток утечки и емкость. ЭПС и ток утечки увеличиваются, а емкость уменьшается. Тем не менее эти изменения обычно невелики если конденсаторы хранятся при комнатной температуре. Современные алюминиевые электролитические конденсаторы имеют более длительный срок хранения по сравнению с их предшественниками.

В случае электролитических конденсаторов изменения ESR, емкости и токи утечки в основном вызваны химической реакцией между слоем оксида алюминия и электролитом. Хранение этих конденсаторов при высоких температурах вызывает деградацию уплотнительного материала. Когда этот материал ослаблен, может произойти чрезмерное испарение электролита, что влияет на электрические характеристики конденсатора. 

Изменения характеристик алюминиевых электролитических конденсаторов при длительном хранении также могут быть вызваны проникновением электролита в оксидную пленку. Это основная причина изменения тока утечки. Скорость ухудшения качества слоя оксида алюминия является функцией времени и температуры.

При хранении алюминиевых электролитических конденсаторов важно не подвергать их воздействию влаги. Высокая влажность ускоряет окисление выводов элемента, что ухудшает их паяемость. Помимо недостатка влаги, необходимо также обеспечить чтобы эти компоненты не подвергались воздействию ультрафиолета, озона, масла и ионизирующего излучения. Воздействие их на конденсаторы приводит к разрушению резиновых уплотнений. А ослабление торцевых уплотнений снижает общую надежность и ускоряет испарение электролита, в том числе это уменьшает их емкость.

Важно знать время хранения алюминиевых электролитических конденсаторов перед их использованием в устройстве. Поскольку ток утечки увеличивается с увеличением времени хранения, конденсатор, который хранился в течение длительного времени, может иметь большой ток утечки и, следовательно, не подходит для любого применения — большой ток, необходимый для восстановления пленки оксида алюминия, может повредить компонент. Это увеличение тока также может отрицательно повлиять на электронную схему. 

Слой можно регенерировать путем подачи напряжения на компонент. Этот процесс восстановления поврежденного оксидного слоя конденсатора называется преобразованием конденсатора. Тем не менее рекомендуется вообще не использовать конденсаторы, которые хранились в течение длительного времени.

Долговечность танталовых конденсаторов

Танталовые конденсаторы имеют более длительный срок хранения. Электрические параметры этих конденсаторов существенно не меняются при долгом хранении. В отличие от алюминиевых электролитических конденсаторов, танталовые обладают более высокой стабильностью и их емкость не ухудшается со временем. 

Многочисленные исследования показали что такие конденсаторы можно хранить в течение длительного периода времени с небольшими изменениями электрических характеристик или вообще без них. Тем не менее имеется небольшое изменение тока утечки, когда танталовый конденсатор хранится в неблагоприятных условиях.

Хранение танталовых конденсаторов при высоких температурах может вызвать значительное изменение этого тока, но нормальный ток утечки восстанавливается когда напряжение подается на компонент в течение короткого времени. Небольшие изменения или отсутствие изменений тока утечки замечены, когда эти конденсаторы хранятся при низких температурах. При хранении танталовых конденсаторов рекомендуется следовать инструкциям производителя. 

Долговечность керамических конденсаторов

Срок годности керамических конденсаторов во многом определяется условиями упаковки и хранения. В отличие от алюминиевых электролитических конденсаторов, диэлектрический материал многослойных керамических конденсаторов (MLCC) не имеет никаких недостатков, если конденсатор хранится в течение короткого времени. Однако длительное хранение многослойных конденсаторов для сборки SMD может вызвать старение диэлектриков (диэлектрики класса II) и проблемы с пайкой, что затрудняет автоматическую сборку.

Когда керамические конденсаторы хранятся в течение длительного времени, медленный процесс окисления может привести к деградации их выводов. Хранение керамического конденсатора на открытом воздухе или воздействие на него хлора или диоксида серы ускоряет процесс окисления. Конечное окисление влияет на паяемость конденсаторов. 

Емкость керамических конденсаторов изготовленных из диэлектриков класса II, таких как X7R, Z5U и Y5U, со временем несколько уменьшается. Это падение емкости из-за старения элемента является функцией времени и не зависит от условий хранения. Чтобы обратить вспять процесс старения диэлектрик нагревают до температуры выше точки Кюри.

Керамические конденсаторы следует хранить в условиях температуры и влажности указанных производителем. Перед использованием конденсатора проверьте рекомендуемый срок службы, дату получения и проверьте качество его выводов. 

Подведем итоги

Для большинства конденсаторов срок хранения зависит от условий. Электрические характеристики хранимых конденсаторов меняются в основном в зависимости от этих условий, в частности от температуры и влажности. 

Для некоторых конденсаторов, таких как алюминиевые электролитические, температура хранения определяет скорость химических реакций происходящих в компоненте — такие конденсаторы, хранящиеся при высоких температурах теряют свою емкость быстрее чем конденсаторы, хранящиеся при низких температурах. Некоторые конденсаторы необходимо переформировать после длительного хранения без подзарядки.

АО Элеконд

Общие сведения

Акционерное общество «Элеконд» является ведущим российским предприятием по производству алюминиевых оксидно-электролитических, танталовых объёмно-пористых, танталовых и ниобиевых оксидно-полупроводниковых конденсаторов.

Предприятие находится в городе Сарапуле Удмуртской республики, в одном из промышленно развитых районов Западного Урала. Имеет удобное транспортное сообщение. Через г. Сарапул проходит Горьковская железная дорога, есть речной порт. Город связан сетью автомобильных дорог с соседними областными центрами, республиками, аэропортом города Ижевска.

С АО «Элеконд» связано более 1600 предприятий России и стран СНГ. Основными заказчиками продукции АО «ЭЛЕКОНД» являются предприятия радиоэлектроники, энергетики, медицинской техники, связи, предприятия обеспечения железной дороги и т.д.

Предприятие располагает современной технологической и производственной базой, оригинальными технологиями и техническими решениями, имеет собственные разработки конденсаторов, штат высококвалифицированных специалистов в СКБ и технических службах.

Основные направления работ

  • Разработка новых типов оксидно-электролитических алюминиевых конденсаторов для силовой электроники с «жестко» заданными характеристиками.
  • Конструирование оксидно-электролитических конденсаторов с объёмно-пористым анодом, соответствующих по функциональным требованиям современным международным стандартам и удовлетворяющих всем регламентированным стандартам условиям эксплуатации в составе аппаратуры объектов общепромышленного применения.
  • Создание новых типов оксидно-полупроводниковых танталовых конденсаторов с мультианодом и сверхнизким ЭПС для поверхностного монтажа. Изделия могут использоваться для техники специального назначения и общепромышленного применения.

АО «Элеконд» единственное предприятие в России и СНГ, которое сохранило весь цикл производства алюминиевых электролитических конденсаторов, включая производство конденсаторной фольги. Производство фольги — это сложный и энергоёмкий процесс. За последний период специалистами завода, благодаря собственным технологиям, достигнуты уникальные результаты по улучшению технических характеристик фольг, в итоге получены новые марки фольг.

Кроме конденсаторов, АО «Элеконд» нацелено на успешное развитие производства товаров народного потребления и производственно-технического назначения, которое ведётся по нескольким направлениям:

  • изделия хозяйственно-бытового назначения из пластмасс
  • упаковка для продуктов питания из полимерных материалов
  • светотехнические изделия для предприятий автомобильной промышленности (фонари-указатели поворота, плафоны освещения салона автомобиля)
  • защитные электротехнические изделия из термоэластопластичных полимеров для предприятий автомобильной промышленности, взамен традиционных резино-каучуковых смесей.

История предприятия

История предприятия начинается с того, что 22 января 1963 года Совет Министров СССР издал постановление N 121 о строительстве в г. Сарапуле завода по выпуску электролитических конденсаторов. В конце того же года был заложен фундамент первого объекта — прирельсового склада, а еще через год было начато строительство производственного корпуса.

1 января 1968 года завод был введен в число действующих.

22 мая 1969 года была выпущена первая партия конденсаторов К50-3 малых диаметров, а через два месяца освоили большие диаметры. И уже в 1971 году был введен в строй весь производственный корпус.

В 1973 году была освоена технология изготовления оксидно-полупроводниковых конденса-торов. Для обеспечения выполнения производственных планов и развития технического прогресса в 1975 году было создано СКБ, которым выполнен ряд работ по внедрению прогрессивных технологий формовки, пиролиза, тренировки оксидно-полупроводниковых конденсаторов, а также разработаны новые типы конденсаторов.

Предприятие построило свою поликлинику. С 1 сентября 1977 при заводе начало работу ПТУ-29, которое обучает профессиям сборщика конденсаторов, формовщика, токаря, слесаря и др. Свой досуг работники предприятия могут провести в ДК «Электрон» и на турбазе «Ивушка». В 1983 году было организовано подсобное хозяйство. Со времени основания заводом были построены 27 многоэтажных домов, 3 детских сада и другие объекты социально-бытового значения.

За успехи в труде государство неоднократно награждало работников предприятия орденами и медалями. По одному человеку было награждено орденами «ДРУЖБЫ НАРОДОВ», «ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ» и «ТРУДОВОЙ СЛАВЫ» II степени, 18 человек — орденом «ЗНАК ПОЧЕТА», 11 человек — орденом «ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ», 13 человек — орденом «ТРУДОВОЙ СЛАВЫ» III степени, 22 человека — медалью «ЗА ТРУДОВОЕ ОТЛИЧИЕ», 16 человек — медалью «ЗА ТРУДОВУЮ ДОБЛЕСТЬ».

10 февраля 1993 года предприятие стало акционерным обществом.

Кроме выпуска конденсаторов, предприятие с 1975 года занимается производством товаров народного потребления, а с 1993 г. продукции производственно-технического назначения.

С 1999 года АО «Элеконд» постоянно развивает технологическую и производственную базу. Обновлено техническое оборудование по формовке и травлению фольги для электролитических конденсаторов, что позволяет изготавливать анодную алюминиевую фольгу, соответствующую лучшим мировым аналогам. Приобретена автоматизированная высокопроизводительная производственная линия для изготовления танталовых чип-конденсаторов.

Сегодня АО «Элеконд» — современное предприятие с развитой материально-технической базой. Коллектив предприятия состоит из квалифицированных разработчиков конденсаторов и технологов по фольге, программистов, специалистов по надежности и испытаниям, имеет необходимую инфраструктуру обеспечения опытно-конструкторских работ, производственные подразделения.

Производственные подразделения

Производственные подразделения включают в себя:

  • цех заготовительный механо-штамповочный (участки: механических штампов, гальваники, покраски, опрессования РТИ, сборки ТНП)
  • цех электрохимической обработки фольги (участки: травления, формования, порезки фольги)
  • сборочные цеха
  • инструментальное производство (участки: токарно-фрезерный, слесарный, станков с ЧПУ, кузница, пилы)
  • энерго-ремонтный цех (участки: тепловодоснабжения, главная понизительная подстанция, ионообменные установки, станция нейтрализации сточных вод, промышленной вентиляции, ремонтно-механический)
  • ремонтно-строительный цех
  • транспортный цех.

Система менеджмента качества

Традиции качества и надёжности продукции АО «Элеконд» обусловлены большим опытом работы предприятия. Конденсаторы производятся по технологиям, в которых изначально заложены повышенные требования к стабильной работе изделий в самых сложных эксплуатационных условиях.

В 1999 году АО «Элеконд» получило сертификат системы качества применительно к разработке и производству конденсаторов, соответствующий требованиям международной системы ССЭК МЭК и российской ГОСТ Р серии ISO 9001. По отзывам потребителей, получаемым службой технического контроля, конденсаторы, выпускаемые предприятием, отличаются высоким качеством и безотказной работой в аппаратуре.

Система менеджмента качества предприятия применительно к разработке и производству оксидно-электролитических алюминиевых, оксидно-полупроводниковых, объемно-пористых танталовых конденсаторов постоянной емкости соответствует требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2001 (ИСО 9001:2000) и ГОСТ РВ 15.002-2003 (в части ЭКБ), РД В 319.015-2006.

Продукция АО «Элеконд» получает высокие оценки на самых престижных выставках, что подтверждено соответствующими сертификатами и дипломами.

В 2001 году продукция АО «Элеконд» была отмечена в рамках программы Госстандарта РФ «100 лучших товаров России». Конденсатор К53-60 стал лауреатом и получил золотой знак, а конденсатор К50-77 стал дипломантом и награжден серебряным знаком.

За вклад в развитие экономики в 2002 году коллектив АО «Элеконд» занесен на республиканскую Доску почета. В 2003 году за успехи, достигнутые в развитии производства, и в связи с 35-летием со дня образования предприятия трудовой коллектив награжден Почетной грамотой администрации г. Сарапула.

В 2006 году коллективу завода «Элеконд» вручен диплом участника конкурса на соискание премии Президента Удмуртской Республики. В том же году предприятию был вручен диплом «Всероссийской организации качества», удостоверяющий, что уровень качества конденсаторов К50-15, К50-17, К53-1А, К53-7, К52-9, К52-11, выпускаемых АО «Элеконд», соответствует требованиям программы «Российское качество». Генеральному директору В.С. Конышеву присвоено звание «Российский лидер качества» с вручением диплома и медали «Российский лидер качества». В следующем году этой награды был удостоен начальник службы качества А.М.Акеев.

В 2007 году коллективу завода вручен Сертификат Европейского фонда качества, подтверждающий стремление к совершенству (EFQM). Генеральному директору В.С. Конышеву присвоен Сертификат члена Королевского института обеспечения качества (Великобритания, IQA).

Система менеджмента качества применительно к проектированию, производству и поставке световых приборов для транспортных средств и автотехнических электрозащитных изоляционных изделий из термоэластопластов (ТЭП) соответствует требованиям ГОСТ Р 51814.1-2004 (ИСО/ТУ 16949:2002).

Керамические ЧИП-конденсаторы MLCC.Чем они лучше других | Электронные схемы

керамический чип-конденсатор MLCC

керамический чип-конденсатор MLCC

В современной технике,вместо электролитических конденсаторов емкостью до несколько сотен мкФ и вместо танталовых конденсаторов применяют керамические ЧИП-конденсаторы.В основном чип- конденсаторы применяют для поверхностного монтажа.В чем же отличие чип-конденсатора от остальных?

керамические чип конденсаторы на материнской плате компьютера или видеокарте

керамические чип конденсаторы на материнской плате компьютера или видеокарте

Если взять чип конденсатор емкостью 10 мкФ и электролитический конденсатор такой-же емкостью,то в глаза сразу бросаются размеры,чип явно меньше электролита.В электролитическом конденсаторе есть электролит и со временем он высыхает и конденсатор приходит в негодность,чип конденсатор не содержит электролита и он более долговечен.Танталовый конденсатор стоит дороже чип конденсатора,к тому-же тантал может при неблагоприятных условия загореться,чип-конденсатор гореть не будет.У электролита и тантала есть полярность,у чип полярности нет.

электролитический,танталовый и чип конденсатор в чем их различия

электролитический,танталовый и чип конденсатор в чем их различия

У чип-конденсаторов низкое эквивалентное последовательное сопротивление и индуктивность(с диэлектриком NPO).Это можно проверить,взяв электролит и сравнить на тестере ESR,у чип оно будет примерно в три раза меньше.

x2y конденсатор и LLA конденсаторы чип керамические

x2y конденсатор и LLA конденсаторы чип керамические

Есть еще несколько разновидностей чип-конденсаторов,это конденсатор x2y с четырьмя выводами и конденсатор LLA с 8 и более выводами.X2Y конденсатор применяется для фильтрации от помех,а LLA конденсатор имеет низкую индуктивность и лучшую частотную характеристику и находит применение в высокочастотной технике.

На материнской плате компьютера,чип-конденсаторы стоят в качестве фильтра по питанию.

Есть у чип и недостатки.Один из них-малая механическая прочность,хотя есть производители,которые выпускают конденсаторы с запасом на растяжение.Также они чувствительны к термоудару,так что перед пайкой их лучше прогреть,но наверное и этот недостаток сегодня уменьшен.

Altium Designer — общий размер и характеристики танталового конденсатора SMD

Что такое танталовый конденсатор

Полное название танталового конденсатора — танталовый электролитический конденсатор, который также является типом электролитического конденсатора. Он использует металлический тантал в качестве среды. В отличие от обычных электролитических конденсаторов, электролит не используется. Танталовые конденсаторы не должны использовать алюминиевую конденсаторную бумагу с покрытием, как обычные электролитические конденсаторы. У него почти нет индуктивности, но это также ограничивает его емкость. Кроме того, поскольку внутри танталового конденсатора нет электролита, он подходит для работы при высокой температуре. Эта уникальная способность к самовосстановлению гарантирует преимущества долгой жизни и надежности. Твердые танталовые конденсаторы обладают превосходными электрическими характеристиками, широким диапазоном рабочих температур, разнообразными формами и превосходной объемной эффективностью и имеют свои уникальные характеристики: рабочим телом танталовых конденсаторов является чрезвычайно тонкая пленка пентаоксида тантала, сформированная на поверхности металла тантала. Этот слой оксидного пленочного диэлектрика объединяется с одним концом конденсатора, образуя единое целое, и не может существовать один. Следовательно, он имеет очень высокую рабочую напряженность электрического поля на единицу объема и обладает особенно большой электрической емкостью, то есть очень высокой удельной емкостью, поэтому он особенно подходит для миниатюризации.

Размер упаковки конденсатора тантала

Наиболее распространенными являются конденсаторы с тремя кольцами, конденсаторы YAGEO, конденсаторы MURATA, конденсаторы Fenghua, конденсаторы SAMSUNG, конденсаторы AVX и т. Д. Танталовый конденсатор серии Taj представляет собой танталовый электролитический конденсатор, выпускаемый компанией AVX, и является наиболее распространенным типом на электронном рынке.


Тип A (3216) толщиной 3,2X1,6 1,8
Тип B (3528) 3,5X2,8, толщина 2,1
Тип C (6032) толщиной 6.0X3.2 2.8
Тип D (7343) толщиной 7.3X4.3 3.1
Тип E (7343) 7,3X4,3 толщиной 4,3
V тип (7361) 7,3X6,1 толщина 3,8
Все в миллиметрах (ММ)

Характеристики твердого танталового конденсатора

Преимущества:
  • Небольшой размер Поскольку в танталовых конденсаторах используются очень мелкие частицы порошка тантала, а диэлектрическая проницаемость ε пленки оксида тантала выше, чем у пленки оксида алюминия, емкость на единицу объема танталового конденсатора велика.

  • Широкий температурный диапазон и высокая термостойкость Поскольку у танталовых конденсаторов нет электролита внутри, они подходят для работы при высоких температурах. Обычно танталовые электролитические конденсаторы могут нормально работать при температуре -50 ℃ ~ 100 ℃, хотя электролиз алюминия также может работать в этом диапазоне, но электрические характеристики намного хуже, чем у танталовых конденсаторов.

  • Длительный срок службы, высокое сопротивление изоляции и низкий ток утечки. Пленочная среда из оксида тантала в танталовом конденсаторе не только устойчива к коррозии, но также сохраняет хорошие характеристики в течение длительного времени.

  • Маленькая ошибка емкости

  • Малое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), хорошие высокочастотные характеристики

Недостатки:
  • Выдерживаемое напряжение недостаточно высокое, ток маленький, цена высокая

Танталовые конденсаторы с микросхемой AVX обычной серии (TAJ): емкость и номинальное напряжение

(Буквы обозначают размер упаковки)

справочный материал

1、Упаковка и спецификация танталовых конденсаторов SMD. Подробное описание упаковки и размеров танталовых конденсаторов.
2、Танталовый конденсатор-библиотека знаний
3、Популярная наука: почему бы не использовать танталовые конденсаторы как можно больше? И когда я должен использовать это? _Basic Electronic Technology-Breadboard Community

монолитный конденсатор и керамический конденсатор

Разница между монолитным конденсатором и керамическим конденсатором

На рынке электроники мы часто видим защитные конденсаторы, монолитные конденсаторы и керамические конденсаторы. Эти конденсаторы являются одними из конденсаторов, используемых в повседневной жизни. Некоторые технические специалисты часто используют эти два конденсатора, что затрудняет выбор того, который подходит вам лучше. Поэтому сегодня я хочу поговорить с вами подробно о разнице между этими двумя конденсаторами.

Для некоторых менее требовательных приложений эти два конденсатора являются взаимозаменяемыми. Естественно, он не может быть произвольно заменен для строгих случаев. Ведь характеристики и производительность у разных конденсаторов разные. Монолитный конденсатор относительно стабилен, коэффициент температурного дрейфа мал, значение емкости может составлять 1 мкФ, срок службы велик, эквивалентное сопротивление постоянному току мало, а цена немного дороже. Высокочастотные характеристики керамического конденсатора хорошие, но значение емкости может составлять только 0,1 мкФ.

Высокая температура и влагостойкость

Два разных конденсатора, монолитный конденсатор и керамический конденсатор, имеют одно и то же, то есть нет положительного или отрицательного. Только электролитические конденсаторы имеют положительные и отрицательные моменты. Недостатком для монолитных конденсаторов является то, что температурный коэффициент очень высок, а стабильность генератора не может быть перегружена, и если его заменить на полиэфирный конденсатор, он будет намного лучше.

Монолитные конденсаторы имеют большую емкость, небольшие размеры, высокую надежность, стабильную емкость, высокую температуру и влагостойкость. Керамический конденсатор имеет сильное сопротивление высокого напряжения и изоляцию, но емкость не такая большая, как у монолитного конденсатора. Поэтому для случаев и оборудования, которые требуют большой емкости, выбор монолитных конденсаторов является надежным выбором. Если вы выберете керамический конденсатор, он будет работать медленнее или иметь другие неисправности из-за недостаточной емкости.

Здесь представлены монолитные конденсаторы и керамические конденсаторы. Фактически, монолитные конденсаторы также называют керамическими диэлектрическими конденсаторами. Они отличаются от керамических конденсаторов только одним словом, но также имеют большие отличия. Поэтому, когда вы выбираете, вы должны учитывать ваши реальные потребности, а не заменять их по желанию.

Разница между конденсаторами

В чем разница между конденсаторами?

Один из наиболее часто задаваемых вопросов по пассивному компоненту , который мы слышим, — «В чем разница между широким спектром конденсаторов?» Когда ваша схема требует конденсатора, у вас есть много вариантов: электролитический, керамический, серебряно-слюдяной, майларовый, монолитный, танталовый, стеклянный или суперконденсаторы, и это лишь некоторые из них. Это может сбивать с толку, особенно если у вас есть конкретное приложение, которое требует дополнительной фильтрации шума или возможностей обработки высокого напряжения.Ниже приведены некоторые распространенные типы конденсаторов и приложения, в которых они чаще всего используются:

Конденсаторы керамические

Изготовленные из керамического материала в качестве диэлектрика и металла в качестве электродов, керамические конденсаторы бывают различных форм и размеров. Как правило, они менее дороги, чем другие конденсаторы, и имеют меньшую емкость (макс. Пара мкФ), что делает их часто используемыми при требованиях к низкой емкости в приложениях для фильтрации и подавления шумов / гармоник.Несколько керамических слоев также могут быть скомпонованы и сжаты вместе, чтобы сформировать блок, уменьшая эквивалентную последовательную индуктивность и создавая монолитный керамический конденсатор .

Конденсаторы электролитические

Высокая емкость (1000 мкФ) позволяет этим конденсаторам накапливать большое количество энергии для своего размера. Существует несколько различных типов электролитов, но в основном они используют очень тонкий слой оксида в качестве диэлектрика и проводящий полужидкий электролит в качестве одного из пластинчатых электродов.Эти поляризованные конденсаторы часто используются в приложениях связи, сглаживания пульсаций, блокировки постоянного тока, обхода, фильтрации и синхронизации.

Конденсаторы из полистирола

Используя полистирольную пленку в качестве диэлектрика, эти конденсаторы обеспечивают высокую изоляцию, низкий уровень искажений, высокие частотные диапазоны и хорошую температурную стабильность. Обычно они поставляются в упаковке со сквозным отверстием, поэтому упаковка для поверхностного монтажа недоступна. Они широко используются в аудиоприложениях, таких как радиолюбитель для фильтрации электромагнитных помех / шума и радиосвязи.

Майларовые конденсаторы

Другой тип пленочных конденсаторов, майларовые колпачки, обладают отличными свойствами высокой термостойкости и влагостойкости. Благодаря этому они могут использоваться в более суровых условиях окружающей среды, таких как преобразователи энергии, освещение, синхронизация и связь. Майлары, как правило, больше по физическим размерам, чем другие крышки, при этом занимая более ценную недвижимость.

Конденсаторы танталовые

Это тип электролитического конденсатора трех различных типов: электролитическая танталовая фольга, тантал с пористым анодом и жидким электролитом и тантал с пористым анодом и твердым электролитом.Танталовый конденсатор известен своей высокой плотностью емкости. Он также очень надежен во многих приложениях (при условии, что он не имеет обратного смещения и не подвержен высоким напряжениям или токам пульсации), хотя в основном они используются в приложениях развязки, блокировки постоянного тока, обхода, фильтрации и синхронизации.

Серебряные слюдяные конденсаторы


1000 пФ Серебряный слюдяной конденсатор Серебряные слюдяные конденсаторы
имеют низкие уровни допусков, обеспечивая высокую точность и стабильность работы.Диэлектрик слюда содержит тонкие листы серебряной фольги между ними, чтобы обеспечить химически стабильную структуру, которая не реагирует на многие вещества окружающей среды. Серебряные слюдяные колпачки, широко используемые в схемах настройки и в суровых условиях окружающей среды, подходят для высокопроизводительных приложений, требующих максимальной точности и надежности.

Конечно, каждый конденсатор можно использовать в самых разных приложениях. Так уж сложилось, что одни из них в одних приложениях работают лучше, чем другие.

Какой тип конденсатора следует использовать? | Блоги

Марк Харрис

| & nbsp Создано: 7 октября 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 27 января 2021 г.

Конденсаторы

Конденсаторы

являются одними из основных компонентов всех электронных устройств и жизненно важны для их работы.В современной электронике чаще всего встречаются керамические конденсаторы, разделяющие источники питания почти для каждой интегральной схемы (ИС) на печатной плате, или алюминиевые электролитические конденсаторы в качестве объемной емкости для регулятора напряжения. Однако конденсаторы используются в гораздо большем количестве применений, чем просто для обхода шума, и существует гораздо больше типов конденсаторов, чем только керамические и алюминиевые электролитические.

Конденсаторы используются для:

  • Муфта
  • Развязка
  • Фильтры
  • Накопление / поставка энергии
  • Согласование импеданса
  • Демпферы
  • и многие другие приложения

В этой статье мы рассмотрим все типы конденсаторов и их области применения.Хотя мы могли бы думать о конденсаторах как о стабильной технологии, которая не менялась десятилетиями, реальность такова, что конденсаторы сегодня сильно отличаются от конденсаторов десятилетней давности, не говоря уже о 20-летней давности. Приложения, которые вы никогда не могли себе представить, используя конденсатор определенного типа в прошлом, сегодня совершенно разумны, учитывая достижения в конденсаторной технологии. Напротив, хотя некоторые конденсаторы сегодня могут считаться устаревшими и не имеющими практического применения по сравнению с другими типами конденсаторов, у них все еще есть свои нишевые приложения, в которых они преуспевают.

Хотя все конденсаторы имеют емкость — не все они равны. Емкость — не единственный важный параметр при выборе конденсатора, и каждый тип конденсатора используется в разных приложениях, поэтому иногда сделать правильный выбор — непростая задача. Было бы лучше, если бы вы рассмотрели емкость, максимальное напряжение, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), эквивалентную последовательную индуктивность (ESL), долговечность, размер, цену, доступность, параметры, которые меняются с температурой, и так далее.Например, при выборе байпасного конденсатора важны параметры ESR и ESL. С другой стороны, при выборе конденсатора для хранения энергии или внезапного изменения нагрузки утечка тока может быть более критичной.

Типы конденсаторов, их номинальное напряжение и емкость

Выбор конденсатора в первую очередь зависит от вашего приложения и бюджетных ограничений. Цена конденсаторов может варьироваться от менее цента до более 100 долларов.

Давайте посмотрим на типы конденсаторов, где они используются и когда один подходит больше, чем другой.

Конденсаторы керамические

Керамические конденсаторы — один из самых популярных и распространенных типов конденсаторов. Раньше керамические конденсаторы имели очень низкую емкость, но в настоящее время это не так. Многослойные керамические конденсаторы (MLCC) широко используются в схемах; их номинальная емкость может достигать сотен микрофарад (мкФ). Современные керамические конденсаторы могут использоваться вместо конденсаторов других типов для устаревшего оборудования / конструкций, таких как электролитические или танталовые, и обеспечивают более высокую производительность при более низкой стоимости.

Основные керамические конденсаторные сборки SMT
Image Source

MLCC имеют керамический диэлектрический корпус, который представляет собой смесь тонко измельченных гранул параэлектрических или сегнетоэлектрических материалов и других компонентов для достижения желаемых параметров. У них есть несколько слоев электродов, которые создают емкость. Керамика спекается при высоких температурах, образуя электрическую и механическую основу конденсатора.

Керамические слои обычно очень тонкие; однако это зависит от номинального напряжения компонента.Чем выше напряжение, тем больше толщина и размер конденсатора при той же емкости. Конденсатор обычно защищен от влаги и других загрязнений тонким покрытием.

Хотя, как и всегда, существуют версии керамических конденсаторов со сквозными отверстиями / выводами, по-настоящему сияют именно конденсаторы для поверхностного монтажа. Интересно, что если сегодня вы разобьете множество керамических конденсаторов со сквозными отверстиями, вы можете обнаружить конденсатор для поверхностного монтажа, прикрепленный к выводам под бусинкой! Объем производства и экономия на масштабе, которую обеспечивает объем для конденсаторов для поверхностного монтажа, удешевляют производителям простую переупаковку компонента для поверхностного монтажа в корпус со сквозными отверстиями.Керамические конденсаторы для поверхностного монтажа могут предложить весьма конкурентоспособные номинальные значения емкости для своего крошечного размера. MLCC — это самые маленькие конденсаторы на рынке с упаковками до 08004 (0201 метрическая система). Без конденсаторов этих крошечных размеров высокопроизводительные платы с высокой плотностью размещения не были бы жизнеспособными.

MLCC

популярны не только потому, что они компактны с относительно высокой емкостью, но и потому, что они имеют решающее значение для многих приложений, где электролитический тип был бы совершенно непригоден.Керамические конденсаторы, как часто упускается из виду, обычно не загораются и не взрываются, если с ними неправильно обращаться. Они не имеют полярности и могут иметь напряжения, значительно превышающие их номинальные значения, без повреждения самого конденсатора. Напротив, алюминиевые электролитические и особенно танталовые конденсаторы имеют тенденцию превращаться в маленькие ракетные двигатели или взрываться, если к ним приложено даже незначительное обратное напряжение или их номинальные характеристики даже немного превышены.

Другие преимущества:

  • Широкий диапазон емкости и напряжения
  • Высокая надежность
  • Лента и катушка для поверхностного монтажа
  • Низкое СОЭ
  • High Q на высоких частотах
Многослойный керамический конденсатор
Источник изображения

Несмотря на свои общие преимущества и преимущества, не все керамические конденсаторы одинаковы, и некоторые из них чрезвычайно дешевы, а другие дороги. Параметры конденсатора также зависят от нескольких факторов, например, от типа используемого керамического диэлектрика.Чаще всего используются диэлектрики C0G, NP0, X7R, Y5V и Z5U.

Существует два основных класса керамических конденсаторов:
Класс 1: обеспечивает высокую стабильность и низкие потери для резонансных схем (NP0, P100, N33, N75 и т. Д.).
Class 2: обеспечивает высокую объемную эффективность для приложений буфера, байпаса и соединения (X7R, X5R, Y5V, Z5U и т. Д.).

Керамические конденсаторы класса 1

Керамические конденсаторы

класса 1 обеспечивают высочайшую стабильность и самые низкие потери.Они обладают высокой толерантностью и точностью и более стабильны при изменении напряжения и температуры. Конденсаторы класса 1 подходят для использования в качестве генераторов, фильтров и требовательных аудиоприложений.

Коды допусков для керамических конденсаторов класса 1 приведены ниже:

Первый символ Второй символ Третий символ
Письмо Sig. Фигуры Цифра Множитель (10x) Письмо Допуск
С 0.0 0 –1 G +/- 30
B 0,3 1 -10 H +/- 60
л 0,8 2 -100 Дж +/- 120
А 0,9 3 -1000 К +/- 250
M 1.0 4 +1 л +/- 500
п. 1,5 6 +10 M +/- 1000
R 2,2 7 +100 N +/- 2500
S 3,3 8 +1000
Т 4.7
В 5,6
U 7,5

Первый символ — это буква, обозначающая значащую цифру изменения емкости в зависимости от температуры в ppm / ° C.Второй символ числовой и обозначает множитель для первого символа. Третий символ — это буква, обозначающая максимальную ошибку в ppm // ° C.

Например, : керамика C0G предлагает один из самых стабильных диэлектриков конденсаторов на рынке. Изменение емкости в зависимости от температуры составляет 0 +/- 30 ppm / ° C, что составляет менее +/- 0,3% от номинальной емкости в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C. Дрейфом емкости или гистерезисом для керамики C0G можно пренебречь и составляет менее ± 0,05% по сравнению с ± 2% для пленочных конденсаторов.

Керамический диэлектрик C0G (NP0) обычно имеет «Q», превышающее 1000, и показывает небольшие изменения емкости или «Q» с частотой. В дополнение к этому, диэлектрическое поглощение обычно составляет менее 0,6%; это похоже на слюду, которая известна своим очень низким поглощением. Это делает керамические конденсаторы превосходными для ВЧ-приложений, и обычно вы можете найти керамические конденсаторы, специально разработанные для ВЧ-цепей.

Керамические конденсаторы класса 2

Керамические конденсаторы

класса 2 имеют гораздо более высокий уровень диэлектрической проницаемости, чем конденсаторы класса 1.Это дает им гораздо более высокий уровень емкости на единицу объема. Однако, как компромисс для этой более высокой плотности, они имеют более низкую общую точность и стабильность. В дополнение к более низкой точности и стабильности керамические конденсаторы класса 2 также демонстрируют нелинейный температурный коэффициент и емкость, которая в небольшой степени зависит от приложенного напряжения.

Такие конденсаторы идеально подходят для развязки и развязки, где точное значение емкости не критично, но где пространство может быть проблемой.Они также идеально подходят для измерения объемной емкости в схемах, которые имеют быстро меняющиеся нагрузки, но при этом должны иметь компактную площадь основания, например, ИС радиочастотного передатчика / приемопередатчика.

Коды символов для допусков керамических конденсаторов класса 2:

Первый символ Второй символ Третий символ
Письмо Низкая температура Цифра Высокая температура Письмо Изменение
х -55 ° C (-67 ° F) 2 + 45 ° C (+ 113 ° F) D +/- 3.3%
Y -30 ° C (-22 ° F) 4 + 65 ° C (+ 149 ° F) E +/- 4,7%
Z + 10 ° C (+ 50 ° F) 5 + 85 ° C (+ 185 ° F) F +/- 7,5%
6 + 105 ° C (+ 221 ° F) -п. +/- 10%
7 + 125 ° C (257 ° F) R +/- 15%
S +/- 22%
Т + 22% / -33%
U + 22% / -56%
В + 22% / -82%

Первый символ — это буква, обозначающая нижнюю границу диапазона рабочих температур.Вторая цифра указывает на верхний предел рабочей температуры. Третий символ — это буква, обозначающая изменение емкости во всем диапазоне рабочих температур.

Одним из наиболее распространенных и популярных керамических диэлектриков класса 2 является X7R, который имеет диапазон температур от -55 ° C до + 125 ° C и изменение емкости ± 15%, что является относительно невысокой стоимостью, но все же имеет относительно хорошие допуски. Конденсаторы Y5V также очень распространены, поскольку емкость или напряжение начинает достигать верхнего края данного корпуса.Он имеет диапазон температур от -30 до + 85 ° C и допуск в диапазоне + 22 / -82%, что по-прежнему подходит для многих требований к развязке или объемной емкости, которые должны быть компактными и экономичными.

Керамические конденсаторы класса 3

Исторически существуют также керамические конденсаторы класса 3, которые обеспечивают высокую емкость на единицу объема. Эти диэлектрики сложно найти все еще в производстве, поскольку современная многослойная керамика класса 2 может предлагать аналогичные или более высокие емкости в сочетании с лучшими характеристиками в более компактном корпусе.

Конденсаторы танталовые

Тантал — это тип электролитического конденсатора, который изготовлен с использованием металлического тантала в качестве анода, покрытого тонким слоем оксида, который действует как диэлектрик. Тантал предлагает очень тонкий диэлектрический слой, что приводит к более высоким значениям емкости на единицу объема.

Танталовые конденсаторы SMT
Image Source

Танталовые конденсаторы поляризованы, что означает, что они могут использоваться только с источником постоянного тока и размещены только в правильной ориентации.Танталовый конденсатор, используемый за пределами его номинального напряжения / температуры или с неправильной полярностью, быстро приведет к тепловому выходу из строя, вызывая пожары и даже небольшие взрывы. Их можно смягчить, используя в конструкции элементы безопасности, такие как ограничители тока или плавкие предохранители. Тем не менее, об этом следует помнить при использовании танталовых конденсаторов, близких к их номинальным характеристикам.

По сравнению с керамическими конденсаторами эквивалентное последовательное сопротивление танталового конденсатора относительно велико, обычно на несколько порядков выше.Это делает танталовые конденсаторы плохим выбором для высокочастотных приложений.

Танталовые конденсаторы, как правило, значительно дороже, чем MLCC, поэтому использование танталовых крышек для общих приложений становится все более редким. У них действительно есть некоторые выдающиеся особенности, которые делают их идеальными для определенных приложений, несмотря на их дополнительную стоимость.

Линейное изменение емкости с температурой

Танталовые конденсаторы демонстрируют линейное изменение емкости в зависимости от температуры.Это линейное изменение упрощает расчет емкости в критических условиях. В дополнение к линейному изменению емкость танталовых конденсаторов увеличивается с температурой, что дает преимущества, например, для накопления энергии или стабильности при изменении нагрузки импульсного источника питания. Если танталовый конденсатор находится рядом с импульсным блоком питания, его емкость немного возрастет, поскольку блок питания подвергается большой нагрузке и нагревается.

Зависимость емкости MLCC и танталового конденсатора от температуры
Источник изображения

Ограниченные микрофонные / пьезоэлектрические эффекты

Из-за пьезоэлектрического эффекта керамические конденсаторы являются микрофонными, поскольку они вибрируют, генерируя напряжение, как пьезомикрофон.Этот эффект может вызвать дополнительный шум в цепи, что не идеально для плат в условиях высокой вибрации с чувствительными / низковольтными аналоговыми сигналами. Этот шум не является достаточно значительным, чтобы повлиять на цифровые или усиленные аналоговые сигналы, однако неусиленные аналоговые сигналы от преобразователей или другие очень чувствительные сигналы могут быть затронуты. Это одна из причин, по которой многие компоненты, связанные со звуком, не рекомендуют керамические конденсаторы. Танталовые конденсаторы обычно не обладают пьезоэлектрическими / микрофонными характеристиками, что делает их идеальными для аудио приложений или приложений, которые испытывают сильную вибрацию.

Керамический конденсатор и танталовый конденсатор Акустические эффекты
Источник изображения

Характеристики емкости в зависимости от напряжения

Танталовые конденсаторы

очень стабильны при различных условиях постоянного напряжения, если эти условия не выходят за пределы номинальных значений конденсатора. Емкость многослойных керамических конденсаторов значительно изменяется с увеличением напряжения, уменьшаясь по мере увеличения напряжения. Это может быть жизненно важным для приложений с переменным напряжением, а также может сделать танталовый конденсатор сопоставимым по цене с MLCC в определенных приложениях.Танталовый конденсатор обычно дает полную заявленную емкость без каких-либо допусков. Для источников питания с низким уровнем шума и критических систем развязки, где керамический конденсатор может работать при напряжении, близком к максимальному, вам потребуется 1/3 емкости от танталового конденсатора, как от керамического конденсатора. В качестве альтернативы вам понадобится 1/3 количества параллельных конденсаторов, чтобы иметь такую ​​же реальную емкость, что может обеспечить значительную экономию места.

Емкость как функция смещения постоянного тока для танталового конденсатора (TC) и MLCC
Источник изображения

Стабильность во времени

Диэлектрическая проницаемость керамических конденсаторов из-за деградации со временем поляризованных доменов в сегнетоэлектрических диэлектриках. Хотя это может звучать как линия технической болтовни из научно-фантастического сериала, реальный эффект заключается в уменьшении емкости с течением времени. С другой стороны, танталовые конденсаторы, как правило, остаются стабильными в течение всего срока службы.Танталовые конденсаторы также не высыхают и не разрушаются, как алюминиевые электролитические конденсаторы, что делает танталовые конденсаторы идеальными для приложений с длительным сроком службы, особенно в сценариях, где обслуживание дорого или невозможно, или где устройство критически важно.

Старение MLCC проявляется в уменьшении емкости с течением времени.
Image Source

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы являются культовыми. Если вы будете искать изображения конденсаторов, вы, скорее всего, получите изображение алюминиевого электролитического конденсатора.В современной электронике алюминиевые конденсаторы в основном используются для емкостных емкостей большой емкости, где требуется значительная емкость из-за их большого объема, высокого ESR и утечки тока. Несмотря на то, что они были заменены во многих приложениях, они по-прежнему очень популярны из-за их огромных значений емкости, высоких значений максимального напряжения и низкой стоимости.

Основные алюминиевые электролитические конденсаторы
Источник изображения

Алюминиевый электролитический конденсатор состоит из жидкого электролита.Электролит представляет собой жидкость или гель с высокой концентрацией ионов. Как и танталовые конденсаторы, которые также являются электролитическими, алюминиевые электролитические конденсаторы поляризованы. Это означает, что положительный вывод должен иметь более высокий потенциал, чем отрицательный. В отличие от научно-фантастических шоу, где капитан призывает «поменять полярность», чтобы что-то заработало, если вы сделаете это с алюминиевым конденсатором, он быстро выйдет из строя, лопнет и потенциально загорится.

Структура алюминиевого электролитического конденсатора
Image Source

Алюминиевые конденсаторы во многих приложениях были заменены более дешевыми многослойными керамическими конденсаторами, алюминиево-полимерными конденсаторами с низким ESR или танталовыми конденсаторами из-за большого количества недостатков алюминиевых электролитических конденсаторов.Алюминиевые конденсаторы имеют очень высокое эквивалентное последовательное сопротивление, что заставляет их рассеивать большую мощность, когда на конденсатор подаются сигналы с высокой частотой или большой амплитудой. Срок службы алюминиевого конденсатора сильно ограничен электролитом, который может высохнуть — срок службы значительно сокращается при высоких температурах эксплуатации. Ток утечки алюминиевого конденсатора значительно выше, чем у конденсаторов большинства других типов, что делает их менее идеальными для применения в соединительных устройствах.

Из-за недостатков эти конденсаторы непригодны для использования во многих современных приложениях. Однако алюминиевые конденсаторы никуда не денутся, поскольку у них есть несколько преимуществ, не в последнюю очередь из-за их мизерной стоимости при сопоставимой емкости / напряжении. Алюминиевые конденсаторы также предлагают значения емкости до нескольких фарад и гораздо более высокие напряжения, чем многие другие типы конденсаторов, по крайней мере, с учетом емкости. Несмотря на свой размер, они могут иметь меньшую площадь основания, чем эквивалентная емкость нескольких других конденсаторов другого типа, подключенных параллельно, поскольку для алюминиевых конденсаторов характерно высокое соотношение диаметра к высоте.Если вертикальный зазор не является проблемой, алюминиевый конденсатор может иметь исключительную емкость для его площади основания.

По сравнению с танталовыми конденсаторами, алюминиевые конденсаторы, как правило, меньше повреждают цепь при выходе из строя. Когда срок службы алюминиевого конденсатора подходит к концу, его емкость постепенно уменьшается. Если он выходит из строя из-за перенапряжения или другого неправильного обращения, он обычно лопнет или разбухнет, не повредив при этом кусок вашей печатной платы, или вызовет пожар.

В то время как полимерные версии алюминиевых конденсаторов обладают множеством преимуществ, простой алюминиевый конденсатор значительно дешевле, а также обеспечивает более высокое максимальное номинальное напряжение.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

могут быть заменены во многих приложениях, поскольку они не соответствуют строгим требованиям современной схемотехники, они по-прежнему непревзойденны в приложениях, где большие значения емкости требуются при ограниченном бюджете. Они используются во многих импульсных источниках питания для уменьшения пульсаций напряжения, аудио или других фильтров нижних частот, сглаживания или измерения объемной емкости.Хотя они могут быть не идеальным выбором, иногда они — единственный выбор или единственный способ добиться стабильной схемы в рамках бюджета.

Полимерные конденсаторы

Полимерные конденсаторы — это относительно новая технология, которая быстро становится распространенным типом электролитических конденсаторов. Они являются отличной альтернативой основным алюминиевым и танталовым конденсаторам, а в некоторых случаях даже многослойным керамическим конденсаторам. В этих конденсаторах в качестве электролита используются проводящие твердые полимеры, а не жидкие или гелевые электролиты, которые встречаются в традиционных электролитических конденсаторах.Поскольку и алюминиево-полимерные, и тантал-полимерные конденсаторы предлагаются в тех же корпусах, что и их родительские жидкие электролиты, можно легко модернизировать существующую конструкцию до полимерных конденсаторов и воспользоваться преимуществами.

Полимерные конденсаторы
Image Source

Благодаря использованию твердых электролитов, полимерные конденсаторы позволяют избежать высыхания жидкого электролита, что серьезно ограничивает срок службы классических электролитических конденсаторов.

Полимерные конденсаторы

могут использоваться в качестве замены танталовых электролитических конденсаторов в большинстве ситуаций, если они не превышают максимальное номинальное напряжение, которое, как правило, ниже, чем у классических электролитических конденсаторов.Чаще всего встречаются полимерные конденсаторы с номинальным напряжением до 35 В постоянного тока, но все еще существует множество вариантов примерно до 63 В постоянного тока. Существует ограниченное количество конденсаторов, рассчитанных на 250 В постоянного тока для алюминиевого полимера или 125 В постоянного тока для танталового полимера.

Другая причина, по которой существующие конструкции обычно не заменяют большинство танталовых или алюминиевых электролитических конденсаторов полимерными, заключается в том, что они относительно дороги. При этом есть несколько преимуществ использования полимерных конденсаторов в конструкциях, особенно в источниках питания.В нескольких моих статьях по проекту с открытым исходным кодом я указывал алюминиево-полимерные конденсаторы, поскольку их производительность на доллар была непревзойденной для этих конкретных приложений.

Характеристики емкости в зависимости от напряжения

Подобно танталовым электролитическим конденсаторам, которые мы рассматривали ранее, полимерные конденсаторы имеют практически идентичные свойства, когда дело доходит до зависимости емкости от напряжения — емкость увеличивается линейно с увеличением температуры.

Зависимость емкости MLCC и полимерного конденсатора от времени и температуры
Источник изображения

Очень низкое ESR

Существенным недостатком традиционных танталовых и алюминиевых конденсаторов является их высокое эквивалентное последовательное сопротивление.При использовании для фильтрации приложений в импульсном источнике питания трудно получить мелкие пульсации напряжения или уменьшить кондуктивные электромагнитные помехи. ESR полимерных конденсаторов аналогичен многим керамическим конденсаторам, что делает их идеальными для применения в фильтрации, поскольку они предлагают значительно более высокие значения емкости, чем керамические конденсаторы. Хотя полимерные конденсаторы значительно дороже, чем их аналоги с жидким электролитом, они все же намного дешевле, чем эквивалентное количество параллельных керамических конденсаторов.Низкое ESR полимерных конденсаторов делает их идеальными для любых приложений с сильноточной пульсацией, где требуется большая емкость.

Высокая емкость

Алюминиевые полимерные конденсаторы в основном имеют очень высокую плотность емкости для занимаемой ими печатной платы. Танталовые полимерные конденсаторы обычно не выпускаются в высоких корпусах, как это делают алюминиевые конденсаторы. Высокие цилиндрические алюминиевые конденсаторы позволяют обеспечить исключительно высокую емкость за счет использования компонентов с высоким соотношением сторон, которые очень высоки по сравнению с занимаемой площадью — если позволяют зазоры.

Нет утечки

Алюминиевые конденсаторы известны тем, что они выходят из строя из-за высыхания или утечки электролита. Протекающий конденсатор может повредить печатную плату, которую в противном случае можно было бы отремонтировать, просто заменив конденсатор. Благодаря твердому полимерному электролиту утечка невозможна.

Без пьезоэффекта

Как и их неполимерные аналоги, как обсуждалось ранее, полимерные варианты не имеют пьезоэлектрических / микрофонных проблем, что делает их идеальными для аудио и других чувствительных аналоговых приложений с низким уровнем сигнала.

Стабильность частоты

Как упоминалось ранее, полимерные конденсаторы превосходно подходят для высокочастотных приложений по сравнению с их аналогами с жидким электролитом. Хотя они не так хороши, как керамический конденсатор, они очень близки и могут предложить высокую емкость по той же цене и занимаемой площади на плате по сравнению с вариантом керамического конденсатора.

Параметр емкости полимерных, MLCC и танталовых конденсаторов в зависимости от частоты
Источник изображения

Это делает полимерные конденсаторы превосходными для источников питания и аудио приложений.Хотя полимерный конденсатор обычно дороже, чем другие альтернативы, он может предложить экономию затрат по сравнению с керамическими конденсаторами из-за уменьшения емкости при напряжении в керамике, что требует меньшего количества полимерных конденсаторов для выполнения той же работы.

В качестве примера можно взять простой DC-DC понижающий блок питания:

Преобразователь постоянного тока в качестве примера замены MLCC полимерными конденсаторами
Источник изображения

Для вышеуказанного приложения требуется емкость 250 мкФ на входе и емкость 450 мкФ на выходе.После рассмотрения ухудшения емкости керамического конденсатора, перенапряжения, старения и температуры, нам необходимо снизить характеристики керамического конденсатора примерно на 70%. Это снижение означает, что емкость должна быть около 833 мкФ на входе и 1500 мкФ на выходе. Для этого потребуется восемнадцать керамических конденсаторов по 47 мкФ на входе и пятнадцать керамических конденсаторов по 100 мкФ на выходе. Используя полимерные конденсаторы, мы могли бы вместо этого использовать два полимерных конденсатора по 150 мкФ на входе и один полимерный конденсатор емкостью 470 мкФ на выходе.Поскольку полимерные конденсаторы не нуждаются в снижении номинальных характеристик, они обеспечивают 30% -ную экономию затрат и 50% -ную экономию площади печатной платы.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы

, как следует из названия, используют в качестве диэлектрика тонкую пластиковую пленку. Эти конденсаторы дешевы, очень стабильны во времени, имеют очень низкую самоиндукцию и эквивалентные параметры последовательного сопротивления. Некоторые пленочные конденсаторы могут выдерживать очень большие скачки реактивной мощности.

Пленочные конденсаторы переменного тока
Источник изображения

В процессе вытяжки изготавливается очень тонкая пленка, которую затем можно металлизировать или оставить без обработки в зависимости от свойств, требуемых для конденсатора.Затем добавляются электроды, и сборка устанавливается в корпус, защищающий конденсатор от воздействия окружающей среды.

Относительно плохой диэлектрик делает этот тип конденсатора очень большим по сравнению с другими типами, что придает ему очень низкую емкость на единицу объема, что позволяет использовать его в значительно различных приложениях по сравнению с другими вариантами, которые мы рассмотрели. Пленочные конденсаторы используются во многих приложениях, где требуются стабильность, низкая индуктивность и низкая стоимость.

Интересным аспектом металлизированных пленочных конденсаторов является их самовосстановление.Самовосстановление происходит, когда дефекты вызывают скачки внешнего напряжения. Любая дуга внутри конденсатора испаряет тонкую металлизацию пленки вокруг места повреждения. Это приводит к тому, что участок, который не смог потерять металлизированное покрытие — без проводящего материала больше не будет короткого замыкания, поэтому конденсатор перестает находиться в режиме отказа.

Полиэфирная пленка

Полиэфирные пленочные конденсаторы — это недорогие пленочные конденсаторы общего назначения с основным преимуществом, заключающимся в отличной стабильности при более высоких температурах (до 125 ° C).

Основные характеристики:

  • Пакеты с выводами и для поверхностного монтажа
  • Может работать при 125 ° C с пониженным напряжением
  • Высокий допуск
  • Высокая диэлектрическая прочность для относительно небольших высоковольтных конденсаторов
  • Низкое СОЭ
  • High dV / dt — может использоваться в приложениях, где присутствуют резкие и быстрые всплески времени нарастания

Обычно они используются для:

  • Цепи, в которых конденсатор должен выдерживать высокие пиковые уровни тока.
  • Фильтрация, где не требуются высокие уровни допуска.
  • Приложения общего назначения и развязки, а также блокировка по постоянному току.
  • Источники питания, в которых не нужны электролитические конденсаторы с очень высокой емкостью.
  • Аудиоприложения.
Конденсатор из полиэфирной пленки
Источник изображения

Полипропиленовая (ПП) пленка

Конденсаторы с полипропиленовой пленкой широко доступны и могут использоваться в самых разных областях.

Основные характеристики

  • Чрезвычайно жесткий допуск (до 1%).
  • Очень стабильны, так как они претерпевают очень низкие изменения емкости с течением времени и приложенного напряжения, а их температурный коэффициент довольно низкий, отрицательный и линейный.
  • Большинство конденсаторов из полипропилена имеют очень низкое ESR и низкую самоиндукцию.
  • Конденсаторы
  • PP могут работать с экстремальными напряжениями (от u до 1 кВ).
  • Довольно высокотемпературный диапазон до 100 ° C и выше.
  • Доступен только как компонент с выводами.
  • Доступно только для очень низкого диапазона емкости (от 100 пФ до 10 нФ).
Конденсаторы

PP используются во многих приложениях:

  • Приложения для цепей высокой мощности / высокого напряжения переменного тока.
  • Цепи с высокими уровнями пикового тока.
  • Высокочастотные резонансные контуры.
  • Прецизионные схемы синхронизации.
  • Системы балластного освещения.
  • Импульсные источники питания.
  • Цепи выборки и хранения.
  • Аудиоприложения премиум-класса, которые, по мнению многих энтузиастов, обеспечивают лучшую производительность и, следовательно, лучшее качество звука.
  • Цепи высокочастотного импульсного разряда.
Конденсатор из полипропиленовой пленки
Источник изображения


ПТФЭ / тефлоновая пленка Пленочные конденсаторы

из ПТФЭ выпускаются как в металлизированном, так и в пленочном / фольгированном вариантах. Эти конденсаторы выдерживают экстремальные температуры и обеспечивают стабильную работу. Однако эти конденсаторы относительно дороги и, как правило, используются для узкоспециализированных приложений.

Основные характеристики:

  • Может работать при температуре до 200 ° C
Пленочный конденсатор из ПТФЭ
Источник изображения

Пленка из полистирола

Пленка из полистирола традиционно известна как дешевые конденсаторы общего назначения с высокой стабильностью и низким рассеянием и утечкой.

Основные характеристики:

  • Высокая изоляция
  • Низкая утечка
  • Низкое диэлектрическое поглощение
  • Низкие искажения (из-за этого они нравятся энтузиастам аудио)
  • Хорошая температурная стабильность
Пленочный конденсатор из полистирола
Источник изображения
Сравнение популярных пленочных конденсаторов
Источник изображения

Слюдяные конденсаторы

Слюдяные или серебряные слюдяные конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используется слюда.Слюда — очень электрически, химически и механически стабильный материал. Несмотря на то, что он обладает хорошими электрическими свойствами и устойчивостью к высоким температурам, он имеет высокую стоимость сырья. Слюда также устойчива к большинству кислот, воды, масел и растворителей. Эти конденсаторы изготавливаются путем прослоения листов слюды с металлом с обеих сторон. Серебряные слюдяные конденсаторы встречаются редко, но все еще используются, когда требуются стабильные и надежные конденсаторы с очень низкими номиналами. У них очень низкие потери, их можно использовать для высоких частот, и их значения невероятно стабильно меняются с течением времени.

Серебряные слюдяные конденсаторы
Источник изображения

Основные характеристики слюдяных конденсаторов:

  • Высокая точность — до 1% от номинального значения емкости.
  • Высокая стабильность — эти конденсаторы очень стабильны, практически не разрушаются со временем, а сборка защищена эпоксидной смолой.
  • Высокая устойчивость к температуре.
  • Высокая устойчивость к напряжению (до 1кВ).
  • Высокая устойчивость к частоте.
  • High Q, low ESR / ESL
  • Слюдяные конденсаторы громоздкие и довольно дорогие.

Серебряные слюдяные конденсаторы используются в:

  • Фильтры — высокие уровни допуска и стабильности позволяют точно рассчитывать фильтры и быстро прогнозировать их работу.
  • ВЧ-генераторы
  • и другие ВЧ-схемы — в этих приложениях их низкие уровни потерь позволяют улучшить добротность настроенной схемы.
  • Радиочастотные передатчики большой мощности.
  • Приложения высокого напряжения.

Кремниевые конденсаторы

Кремниевые конденсаторы, по крайней мере, в качестве дискретных компонентов, являются относительно новым типом конденсаторов.Интересно отметить, что наиболее распространенным типом конденсаторов в мире по объему являются силиконовые конденсаторы, используемые в интегральных схемах, таких как RAM и flash. Этот тип дискретных конденсаторов основан на таких диэлектриках, как диоксид кремния и нитрид кремния, которые используются для изготовления конденсаторов высокой плотности. Такие конденсаторы весьма применимы в ситуациях, когда требуется высокая стабильность, надежность и устойчивость к высоким температурам.

Кремниевые конденсаторы для поверхностного монтажа
Источник изображения

Кремниевые конденсаторы имеют следующие преимущества:

  • Высокая стабильность при высоких температурах — кремниевые конденсаторы выдерживают температуру до 250 ° C.
  • Емкость не снижается из-за напряжения смещения постоянного тока.
  • Чрезвычайно высокий потенциал миниатюризации.
  • Очень низкий ток утечки и низкий коэффициент потерь.
  • Низкая частота отказов.
  • Минимальная СОЭ и ESL.

Ограничения кремниевых конденсаторов:

  • Низкие значения емкости (до 5 мкФ).
  • Утечка заряда.
  • Чрезвычайно дорогой (от 5 до 5000 раз дороже, чем MLCC с тем же значением и номинальным напряжением).

Стоимость кремниевых конденсаторов гарантирует, что они используются только в очень специфических приложениях. Вы найдете их в абсолютно критически важных и, как правило, дорогих устройствах, где производительность и надежность являются наивысшим приоритетом, а стоимость второстепенна. Это означает, что вы найдете кремниевые конденсаторы в медицинских, военных и аэрокосмических приложениях, а также в высокопроизводительных ВЧ-устройствах.

Если приложение требует чрезвычайно жестких допусков при очень высокой производительности, нет другого типа конденсатора, который мог бы сравниться с кремниевыми конденсаторами.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы — это еще один тип конденсаторов, который нельзя сравнивать с другими. Этот тип конденсатора используется для совершенно иной цели, чем описанные выше. Суперконденсаторы, по крайней мере, в применении, больше похожи на батареи, чем другие типы конденсаторов, которые мы обсуждали. Основное назначение этих конденсаторов — аккумулирование энергии с помощью сильноточного источника питания или приложений резервного копирования памяти, таких как RAM или GPS.

В настоящее время вкладываются значительные средства в исследования и разработки суперконденсаторов в качестве альтернативы батареям для электромобилей.Следующее десятилетие будет очень интересным с быстрым развитием этой технологии.

Интересные плоские суперконденсаторы от Murata
Image Source

Диапазон емкости суперконденсаторов начинается от мФ до нескольких килофарад, что является значительным количеством энергии. Их емкость в тысячи или миллионы раз выше, чем у типичного конденсатора, который вы можете использовать в схемотехнике.

Суперконденсаторы
Источник изображения

Хотя суперконденсаторы часто сравнивают с литий-ионными батареями, они имеют существенно другие свойства.Их не следует путать с «литиевыми конденсаторами», которые представляют собой литий-ионную или полимерную батарею в корпусе конденсатора.

Функция Суперконденсатор Литий-ионный аккумулятор
Время зарядки 1-10 секунд 10–60+ минут
Срок службы 1 миллион циклов / 30 000 часов 500+
Напряжение элемента 2.От 3 до 2,75 В 3,6 В номинал
Удельная энергия 5 Втч / кг (номинал) от 120 до 240 Втч / кг
Удельная мощность До 10 000 Вт / кг от 1000 до 3000 Вт / кг
Стоимость кВтч 10 000 долл. США (номинал) оптом 250–1000 долл. США
Срок службы (промышленный) 10-15 лет 5-10 лет
Температура заряда от -40 до 65 ° C (от -40 до 149F) от 0 до 45 ° C (от 32 до 113 ° F)
Температура нагнетания от -40 до 65 ° C (от -40 до 149F) от -20 до 60 ° C (от -4 до 140 ° F)

Достоинства суперконденсаторов:

  • Очень большое количество циклов зарядки / разрядки.
  • Колоссальная удельная мощность, позволяющая подавать очень большой ток.
  • Длительный срок службы.
  • Широкий диапазон рабочих температур.

Однако у этих конденсаторов есть и недостатки, например:

  • Очень высокая стоимость.
  • Очень низкие напряжения (от 1,5 В до 5 В максимум).
  • Умеренно высокий ток утечки, что и делает их. Не подходит для длительного хранения энергии.
  • Низкая плотность энергии по сравнению с батареями.
  • Сравнительно большой размер.

Заключение

В заключение, каждый тип конденсатора имеет свое место, даже если оно меняется со временем, поскольку новые технологии и улучшения других типов конденсаторов меняют рынок. Некоторые типы конденсаторов могут превосходить другие. Однако, как мы видели, все еще существует множество приложений, в которых один тип конденсатора не может быть заменен для его идеального применения. Конденсаторы, как и любой другой тип компонентов в электронике, все еще развиваются и развиваются, движимые требованиями все более передовых технологий.Мы часто думаем о конденсаторах как о решенной технологии, но многие конденсаторы, которые мы используем сегодня, значительно отличаются от тех, что были доступны в недавней истории.

Приложения

MLCC быстро растут. Это самые популярные конденсаторы, и на то есть веские причины. Они дешевы, компактны, в целом имеют хорошие характеристики. Они предлагают идеальный компромисс между характеристиками и стоимостью для большинства основных приложений развязки, фильтрации и обхода.

Танталовые конденсаторы имеют более высокую стабильность при изменении температуры, смещения постоянного тока и времени.Кроме того, они не подвержены пьезоэлектрическому эффекту и более устойчивы к нагрузкам. К сожалению, они имеют высокое СОЭ, высокую цену и склонность взорваться или превратиться в небольшой огненный шар при незначительном обращении.

Алюминиевые электролитические конденсаторы обладают очень высокой емкостью и могут иметь высокое максимальное номинальное напряжение. Они также намного дешевле по тем же характеристикам, что и полимерные конденсаторы. Но они большие, имеют высокое СОЭ и со временем высыхают.

Алюминиевые полимерные и танталовые конденсаторы

— это превосходная и захватывающая новая технология.Они обладают почти всеми преимуществами своих традиционных аналогов конденсаторов с добавлением низкого ESR. Однако в настоящее время они все еще относительно дороги и имеют довольно низкие значения максимального напряжения. Поскольку это относительно новая технология, я могу только вообразить улучшения в этих типах конденсаторов в ближайшие годы / десятилетия.

Существует много типов пленочных конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретного применения. Они большие и имеют низкую номинальную емкость, но стабильны и обладают рядом других преимуществ.

Конденсаторы

Mica — самые необычные конденсаторы, которые мы когда-либо видели. У них высокая устойчивость, стабильность и точность, но они относительно редки и дороги.

Кремниевые конденсаторы

термостабильны и надежны, но очень дороги и имеют низкую номинальную емкость. Когда для вашей схемы подойдет только лучшее, вам нужны кремниевые конденсаторы.

Суперконденсаторы

больше похожи на элементы накопления энергии, чем другие конденсаторы, указанные выше. Их чрезвычайно высокая емкость — это фантастика, но цена, высокая утечка и низкое максимальное напряжение резко ограничивают их применение.В будущем суперконденсаторы станут прекрасной альтернативой батареям для многих устройств, предлагая практически мгновенную зарядку и невероятную плотность энергии. Автомобильные компании вкладывают много денег в исследования суперконденсаторов, и это технология, которая может радикально изменить мир и окружающую среду в будущем.

У каждого конденсатора есть место, и выбор, который вы выберете, будет зависеть от вашего приложения, дизайна, бюджета и других требований.

Есть еще вопросы? Вызовите специалиста Altium.

Тантал — обзор | ScienceDirect Topics

Селвик представил RSA в Лунде, Швеция, в 1972 году и представил его далее в своей диссертации под названием Рентгеновский стереофотограмметрический метод исследования кинематики скелетной системы (Lund 1974). RSA — это компьютеризированная система для точной рентгенологической локализации ориентиров на теле человека.

Методика анализа крестцово-подвздошных движений

Танталовые шарики диаметром 0.8 мм имплантируют в кости таза с помощью инструмента с канюлей и системы пружинно-поршневой спусковой механизм-ударник (Aronsen 1974), которая прижимает мяч к месту. По крайней мере, три, но обычно от четырех до шести, танталовых шариков размещают геометрически хорошо разложенными в каждой подвздошной кости и в крестце.

В рентгеновской комнате необходимы две рентгеновские трубки. Оптимальные требования — две подвесные к потолку телескопические установки с синхронизацией экспозиции. Рентгеновские пленки помещают параллельно в калибровочную клетку с рамкой, содержащей танталовые шары.Взаимосвязь маркеров и очагов устанавливается при рентгенологическом исследовании. Это позволяет объекту свободно перемещаться. В используемой установке можно делать горизонтальные и вертикальные экспозиции, и объект может свободно перемещаться перед рентгеновскими пленками до тех пор, пока он находится в точке пересечения рентгеновских лучей (рис. 23.1).

В исследованиях Sturesson et al (1989, 1999a, 2000a, 2000b) в разных исследованиях пациентов обследовали в одиннадцати различных положениях.Использовались следующие положения: (1) лежа на спине; (2) склонность к перерастяжению левой ноги; (3) склонность к перегибу правой ноги; (4) стоя; (5) сидение с прямыми коленями; (6) стоя с максимально согнутым левым бедром; (7) стоя с максимально согнутым правым бедром; (8) стояние в положении сидя с максимальным сгибанием левого бедра; (9) стояние в положении сидя с максимальным сгибанием правого бедра; (10) лежа на спине с внешним каркасом Хоффмана – Слатиса; (11) стоя с внешней системой отсчета Хоффмана – Слатиса.В исследовании Tullberg et al. (1998) пациенты обследовались в положении стоя до и после лечения.

Правильное положение пациента является обязательным для получения измеримых рентгенограмм. Например, если нижняя конечность накладывается на таз, маркеры не могут быть четко визуализированы. По этой причине в сидячем положении было проведено лишь несколько поддающихся измерению обследований. При анализе положения с максимально согнутым бедром необходимо было сначала максимально согнуть бедро, а затем повернуть ногу в сторону от пучков излучения.Аналогичная процедура использовалась при анализе пленок при исследовании действия внешнего фиксатора. У некоторых пациентов стальные стержни рамы Hoffmann – Slätis закрывали маркеры.

Крестец определялся как фиксированный сегмент, а движения описывались как вращение вокруг и перемещение по трем ортогональным осям, как показано на рис. 23.2. Также было проанализировано вращение вокруг винтовой оси. Приведенные движения относятся к центру тяжести маркеров в каждой подвздошной кости.Средняя ошибка вращения и перемещения составляла 0,1–0,2 ° и 0,1 мм соответственно.

Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC | Руководство по решению

Руководства по решениям

Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC Обзор

В электронных устройствах используются несколько конденсаторов. Алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы используются в приложениях, требующих большой емкости, но миниатюризировать и уменьшить профиль этих продуктов сложно, и они имеют значительные проблемы с самонагревом из-за пульсаций тока.

Однако, благодаря достижениям в области большой емкости MLCC в последние годы, стало возможным заменить различные типы конденсаторов, используемые в цепях питания, на MLCC.

Переход на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как небольшой размер благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, контроль пульсации, повышенная надежность и длительный срок службы. Однако функция MLCC с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) может иметь неблагоприятные последствия, которые могут привести к аномальным колебаниям и антирезонансу, поэтому требуется осторожность.

Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

Краткое руководство по замене электролитических конденсаторов на MLCC

Почему электролитические конденсаторы сейчас заменяются на MLCC?

Замена электролитического конденсатора возможна сегодня из-за большой емкости MLCC

Рисунок 1: Полоса частот, используемая различными конденсаторами, и диапазон емкости

Наряду с растущей высокой степенью интеграции основных компонентов LSI и IC в электронных устройствах, наблюдается тенденция к снижению напряжения в источниках питания, которые питают эти компоненты.Кроме того, потребление энергии также увеличилось с развитием многофункциональности, и тенденция к использованию сильноточного тока сохраняется. Чтобы поддержать тенденцию к низкому напряжению и сильному току, источники питания электронных устройств перешли с преобразователей промежуточной шины на распределенные системы питания, в которых несколько миниатюрных преобразователей постоянного тока в постоянный (преобразователи POL) размещаются рядом с нагрузками LSI и IC.

В преобразователе POL несколько конденсаторов подключены снаружи.Раньше алюминиевые и танталовые конденсаторы использовались, в частности, из-за необходимости большой емкости выходных сглаживающих конденсаторов.
Однако, сложность миниатюризации этих электролитических конденсаторов является препятствием для уменьшения площади схемы. Кроме того, они обладают значительными проблемами с самонагревом из-за пульсаций тока.

MLCC, используемые во многих электронных устройствах, представляют собой конденсаторы с превосходными характеристиками, но их емкость сравнительно мала, и они используются в основном в фильтрах и высокочастотных цепях.Однако в с достижениями в технологии утонения и многослойности диэлектрических материалов MLCC в последние годы были разработаны MLCC с большой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ, что позволяет заменять электролитические конденсаторы.

Меры предосторожности при использовании различных конденсаторов

Основные характеристики и меры предосторожности при использовании MLCC, алюминиевых электролитических конденсаторов и танталовых электролитических конденсаторов указаны ниже.Важно понимать эти меры предосторожности при использовании, а также достоинства и недостатки этих конденсаторов при их замене на MLCC.
Хотя MLCC большой емкости позволяют заменять электролитические конденсаторы, важно отметить их недостаток, который заключается в большой скорости изменения емкости из-за температуры и смещения постоянного тока. Кроме того, слишком низкое значение ESR имеет неблагоприятные последствия и может привести к аномальным колебаниям в цепях питания.
»Вопрос: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора для преобразователя постоянного тока в постоянный?
»Вопрос: какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?

MLCC

Конденсатор электролитический танталовый

Алюминиевый электролитический конденсатор

Основные характеристики
  • Миниатюрный, низкопрофильный
  • Высокая надежность, длительный срок службы
  • Низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
  • Без полярности
  • Большой емкости
  • Превосходные характеристики смещения постоянного тока
  • Большой емкости
  • Недорого
Меры предосторожности при использовании
  • Большое изменение емкости из-за температуры и смещения постоянного тока (приложен постоянный ток)
  • Низкое ESR является преимуществом, но также может вызывать аномальные колебания в цепях питания.
  • Сравнительно высокое ESR, значительное самонагревание из-за пульсаций тока
  • Низкое номинальное напряжение
  • Большой форм-фактор
  • Короткий срок службы в высокотемпературных средах
  • Высокое ESR, значительное самонагревание из-за пульсаций тока
Электролитические конденсаторы большой емкости, которые имеют тенденцию к короткому сроку службы из-за значительного самонагрева

Рисунок 2: Сравнительный пример самонагрева конденсатора из-за пульсаций
токов (частота: 100 кГц)

ESR конденсатора изменяется в зависимости от частоты.
Если ESR конденсатора настроен на определенную частоту как «R», а ток пульсации установлен как «I», «RI 2 » становится тепловыми потерями мощности, и конденсатор самонагревается.

Хотя большая емкость достигается с помощью электролитического конденсатора, из-за пульсаций тока и высокого ESR , который является слабым местом электролитических конденсаторов, выделяется значительное количество тепла.

Верхний предел тока пульсаций, который допускает конденсатор, называется «допустимым током пульсаций».Срок службы конденсатора будет уменьшаться, когда использование превысит допустимый ток пульсаций.

Примечание: ESR и токи пульсации

Рисунок 3: ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)

Идеальный конденсатор должен обладать только емкостными свойствами, но на самом деле он также содержит компоненты резистора и индуктивности из-за электродов. Компонент резистора, не показанный в идеальном конденсаторе, называется «ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)», а компонент индуктивности называется «ESL (эквивалентная последовательная индуктивность)».

Рисунок 4: Пульсации токов

DC (постоянный ток) — это когда ток течет в одном направлении, но в источниках питания постоянного тока в дополнение к постоянному току есть различные наложенные друг на друга компоненты переменного тока, которые добавляют к току пульсации. Например, постоянный ток, возникающий в результате выпрямления (двухполупериодного выпрямления) промышленного переменного тока, содержит пульсирующие токи пульсации с удвоенной продолжительностью цикла промышленного переменного тока.Кроме того, пульсирующий ток цикла переключения в импульсном преобразователе постоянного тока накладывается на напряжение постоянного тока. Это называется «пульсирующий ток».

Алюминиевые конденсаторы имеют срок службы 10 лет

Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в электронных устройствах, поскольку они обладают высокой емкостью и недороги, но из-за их ограниченного срока службы необходимо соблюдать осторожность. Типичный срок службы алюминиевого электролитического конденсатора составляет десять лет. Это связано с тем, что емкость уменьшается по мере высыхания раствора электролита (потеря емкости).

Количество потерянного раствора электролита зависит от температуры и точно соответствует «уравнению Аррениуса» кинетики химической реакции. Если температура использования увеличится на 10 ° C, срок службы сократится вдвое. Если температура использования снизится на 10 ° C, то срок службы будет удвоен, поэтому это также называется правилом «10 ° C двойного». По этой причине срок службы сокращается еще больше при использовании в условиях значительного самонагрева из-за пульсаций тока.

Высыхание раствора электролита также увеличивает СОЭ. Следует отметить, что пиковое значение пульсирующего напряжения не превышает номинальное напряжение (выдерживаемое напряжение), когда пульсирующее напряжение накладывается на напряжение постоянного тока. Конденсатор, используемый в цепи питания, имеет номинальное напряжение, в три раза превышающее входное напряжение.

Рисунок 5: Диапазон номинальных напряжений различных конденсаторов

Рисунок 6: Сравнение срока службы

Пример замены MLCC: понижающий преобразователь постоянного тока

Замена выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока

Выделение тепла конденсаторами из-за ESR и пульсаций тока является преобладающей проблемой в выходных конденсаторах цепей питания.
На рисунке 7 показана основная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.

Выходной конденсатор этого типа является основной целью для замены электролитических конденсаторов на MLCC в преобразователях постоянного тока в качестве решения проблемы самонагрева, уменьшения занимаемого пространства и повышения надежности.

Рисунок 7: Принципиальная схема преобразователя POL
(понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)

Примечание: Принципиальная схема преобразователя POL (понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)

На рисунке 8 показана принципиальная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока в постоянный, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.
Основная схема преобразователя выполнена в виде ИС, а конденсатор и катушка индуктивности прикреплены снаружи к печатной плате (также существуют изделия с внутренним присоединением).
Конденсатор, который идет перед ИС, называется «входным конденсатором (Cin)», а тот, который идет после, — «выходным конденсатором (Cout)». Помимо сбора электрического заряда и сглаживания выходного напряжения, выходной конденсатор в преобразователе постоянного тока играет роль заземления и устранения составляющей пульсаций переменного тока.

Сравнение характеристик выходного конденсатора понижающего преобразователя постоянного тока

Выходные напряжения выходных конденсаторов понижающего преобразователя постоянного тока сравнивались с использованием оценочной платы следующего типа. Сравниваемые конденсаторы представляли собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор, танталовый электролитический конденсатор, функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор и MLCC с емкостью 22 мкФ.

Рисунок 8: Сравнительная проверка выходного напряжения различных электролитических конденсаторов с MLCC (продукты 22 мкФ)

MLCC имеет небольшие токи пульсаций и небольшое самонагревание из-за низкого ESR

На основе ранее заявленных условий было проведено сравнение выходного тока и выходного напряжения типичного алюминиевого электролитического конденсатора, танталового электролитического конденсатора, функционального полимерного алюминиевого электролитического конденсатора и MLCC с емкостью 22 мкФ.
ESR в порядке убывания размера: типичный алюминиевый электролитический конденсатор> танталовый электролитический конденсатор> функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор> MLCC. Пульсации напряжения, вызывающие самонагрев, имеют аналогичную картину. Функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор использует проводящий полимер в качестве электролита и является типом, разработанным для низкого ESR. По сравнению с обычным алюминиевым электролитическим конденсатором пульсации напряжения значительно меньше, но форм-фактор немного больше, а цена высокая.

Рисунок 9: Результаты тестирования выходных характеристик (продукты 22 мкФ) различных типов электролитических конденсаторов с MLCC (характеристика B)

Частотно-импедансные характеристики и частотные характеристики ESR для каждого из них следующие.

Рисунок 10: Частотно-импедансные характеристики и частотные характеристики ESR для различных конденсаторов

По мере того, как ESR конденсатора становится ниже, пульсации напряжения можно поддерживать на меньшем уровне. Как показано на графике ниже, ESR MLCC составляет около нескольких ммОм, что очень мало.По этой причине MLCC демонстрирует оптимальную производительность в качестве замены электролитического конденсатора.

Рисунок 11: Зависимость между ESR и пульсациями напряжения (частота переключения 340 кГц)

Достоинства замены электролитического конденсатора в преобразователе постоянного тока в постоянный ток на MLCC

Замена электролитического конденсатора на MLCC дает различные преимущества, такие как контроль пульсаций, а также уменьшение площади печатной платы за счет миниатюрного и низкопрофильного форм-фактора, длительного срока службы и повышения надежности.

Контроль пульсации, высокая надежность, длительный срок службы

Самонагрев из-за токов пульсаций в конденсаторах с высоким ESR сокращает срок службы конденсатора.
ESR MLCC ниже, чем у электролитического конденсатора, на двузначные числа, а длительный срок службы повышает надежность.

Рисунок 12: Контроль пульсации

Миниатюризация

Переход на миниатюрные низкопрофильные MLCC позволяет уменьшить пространство на печатной плате.

Рисунок 13: Переход с алюминиевого электролитического конденсатора на MLCC

Вопрос: можно ли контролировать пульсации напряжения, увеличивая емкость электролитического конденсатора?

ESR электролитического конденсатора немного уменьшается при увеличении емкости. Однако контролировать пульсации за счет увеличения емкости принципиально сложно. Это связано с тем, что постоянная времени увеличивается вместе с увеличением емкости.
Скорость реакции на переходное явление, такое как процесс зарядки и разрядки конденсатора, может быть выражена как индекс постоянной времени, называемый (T). В RC-цепи, состоящей из сопротивления (R) и конденсатора (C), постоянная времени становится T = RC (R выражается в омах [Ω], емкость C выражается в фарадах [F]). Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, невелико, когда постоянная времени мала, и становится больше, когда постоянная времени увеличивается.
Постоянная времени становится чрезвычайно большой при использовании электролитического конденсатора с чрезмерно большой емкостью. В преобразователе постоянного тока с многократным коротким переключением разряд не завершается в течение времени выключения, и в электролитическом конденсаторе остается заряд. В результате напряжение не уменьшается в достаточной степени, в форме волны напряжения возникают искажения, а выходной сигнал становится нестабильным, что не позволяет эффективно контролировать пульсации (рисунок 14).

Рисунок 14: Искажения формы волны алюминиевого электролитического конденсатора большой емкости

С другой стороны, у MLCC

нет такой проблемы из-за низкого ESR в широкой полосе частот, что позволяет лучше контролировать пульсации вместо электролитического конденсатора.

Рисунок 15: Импеданс и ESR электролитического конденсатора
и MLCC

Вопрос: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора в преобразователе постоянного тока?

Низкое ESR является особенностью MLCC, но оно настолько ниже по сравнению с алюминиевым электролитическим конденсатором, что, наоборот, выходное напряжение преобразователя постоянного тока становится нестабильным и вызывает колебания.
Как показано на рисунке справа, преобразователь постоянного тока сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением, усиливает величину ошибки с помощью усилителя ошибки (усилителя ошибки) и выполняет отрицательную обратную связь для достижения постоянного и стабильного напряжения постоянного тока. . Однако отставание фазы сигнала происходит из-за катушки индуктивности (L) и конденсатора (C) сглаживающей цепи. Когда фазовая задержка приближается к 180 °, создается состояние положительной обратной связи, в результате чего она становится нестабильной и колеблется.

Рисунок 16: Цепь отрицательной обратной связи в преобразователе постоянного тока

Вопрос: какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?

Существует схема платы, используемая в качестве диаграммы, чтобы определить, будет ли отрицательная обратная связь работать стабильно.Горизонтальная ось графика — частота, а вертикальная ось — усиление и фаза.
Когда фазовая задержка из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) приближается к 180 °, возникает положительная обратная связь, и выход становится нестабильным. Однако установка усиления на 1 или меньше (0 дБ или меньше), даже если фазовая задержка составляет 180 °, сводит сигнал и может предотвратить колебания.
Подключите конденсатор и резистор рядом с усилителем ошибки, чтобы уменьшить фазовую задержку, и отрегулируйте ее для ее устранения. Это называется «фазовой компенсацией».Предыдущие разработки, в которых использовался алюминиевый электролитический конденсатор с высоким ESR в качестве выходного конденсатора, не имели этой проблемы. Однако у MLCC недостаточная компенсация, что вызывает аномальные колебания, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность.

Рисунок 17: Схема платы (усиление и фазо-частотные характеристики)

Рисунок 18: Схема фазовой компенсации

Пример замены MLCC: разделительный конденсатор (байпасный конденсатор)

Замена разделительного конденсатора (байпасного конденсатора)

Ранее электролитические конденсаторы и MLCC подключались параллельно для развязки в аналоговой цепи, но с производством MLCC большой емкости происходит замена электролитических конденсаторов на MLCC.

В частности, большая емкость требуется для уменьшения импеданса из-за большого ESR в алюминиевом электролитическом конденсаторе. Однако MLCC не требует такой же емкости, как алюминиевый электролитический конденсатор, потому что низкий ESR является особенностью MLCC. Миниатюризация и низкий профиль MLCC также позволяют сократить пространство на печатной плате, а длительный срок службы и превосходная надежность также являются преимуществами замены.

Рисунок 19: Преобразователь POL (понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный)
, основная цепь

Примечание: развязывающий конденсатор

Когда конденсатор подключен параллельно линии питания ИС, в линии питания возникает сопротивление, которое не показано на принципиальной схеме, что может изменить напряжение источника питания и вызвать неисправность или интерференцию между цепями. .

Конденсатор подключается параллельно для управления колебаниями напряжения при зарядке и разрядке. Кроме того, поскольку конденсатор пропускает переменный ток, он устраняет или направляет пульсирующий шум на землю. Это называется «развязывающим конденсатором» (также называемым «шунтирующим конденсатором»).

Рисунок 20. Роль развязывающего конденсатора

Для использования с развязкой идеальный конденсатор должен иметь низкий импеданс в широком диапазоне частот от низкого до высокого, но в действительности частотно-импедансные характеристики конденсатора имеют V-образную кривую.

Частота на впадине V-образной формы называется «саморезонирующей частотой» (SRF), и она действует как конденсатор в области ниже SRF. По этой причине конденсаторы с различными характеристиками обычно подключаются параллельно, чтобы перекрыть широкий диапазон частот в приложениях развязки.

Рисунок 21: Роль развязывающего конденсатора

Преимущества замены электролитического конденсатора на MLCC в преобразователе постоянного тока
Вопрос: что такое антирезонансное явление, которое возникает, когда MLCC используется в качестве развязывающего конденсатора?

Низкое ESR — это особенность MLCC, но это может иметь неблагоприятные последствия даже в приложениях с развязкой.Например, несколько MLCC подключены параллельно для развязки в ИС, работающей с большим током и низким напряжением. Конденсатор функционирует как конденсатор ниже полосы частот SRF (саморезонирующая частота) и как индуктор над SRF.

По этой причине, когда SRF двух MLCC близки друг к другу, между SRF индуктором и конденсатором создается параллельный резонансный контур LC, и они легко колеблются. Это явление называется «антирезонансным».Антирезонанс создает интенсивные пики импеданса, которые ослабляют эффект удаления шума на этой частоте. Это может стать причиной нестабильности напряжения источника питания и неисправности цепи.

Рисунок 22: Параллельные соединения MLCC для развязки и антирезонансная проблема

Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

В этом разделе объясняется, как выбрать оптимальный MLCC для предполагаемого применения при замене электролитического конденсатора на MLCC.Пожалуйста, используйте его, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

Меры предосторожности при выборе конденсаторов в зависимости от их характеристик
Внимание! Емкость материалов с высокой диэлектрической проницаемостью будет изменяться в зависимости от приложенного напряжения

MLCC — лучший конденсатор, но у него есть и недостатки. Емкость MLCC изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Это называется «характеристикой смещения постоянного тока» при приложении постоянного напряжения. Изменения емкости (зависящие от смещения постоянного тока) редко наблюдаются при MLCC с низкой диэлектрической проницаемостью (тип 1), но появляются при MLCC с высокой диэлектрической проницаемостью (тип 2).

Это вызвано внутренней поляризацией сегнетоэлектрика (BaTiO3 и т. Д.), Используемого материалом с высокой диэлектрической проницаемостью. По этой причине , пожалуйста, учитывайте диэлектрические характеристики, используемое напряжение и выдерживаемое напряжение при выборе, если он будет использоваться при подаче напряжения постоянного тока. Существует также тенденция к значительному уменьшению емкости в конденсаторах миниатюрных размеров. При выборе емкости необходимо также учитывать характеристики смещения постоянного тока.

Рисунок 23: Скорость изменения емкости
— Пример характеристики смещения постоянного тока (высокая диэлектрическая постоянная)

Рисунок 24: Влияние характеристики смещения постоянного тока (сравнение эффективной емкости при подаче напряжения 3,3 В)

Оптимальная линейка MLCC для замены электролитических конденсаторов

Нажав на различные параметры ниже существующего заменяющего конденсатора, вы можете увидеть рекомендуемый продукт MLCC.
* Обратите внимание, что представленная здесь информация не гарантирует совместимость продукта.
* Пожалуйста, примите решение после тщательного тестирования совместимости продукта.

Как выбрать оптимальный MLCC для замены электролитического конденсатора (PDF)

Вы можете просмотреть рекомендованные продукты на замену, просто щелкнув.

TDK предлагает обширную линейку MLCC для достижения успеха в замене алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов. Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

Краткое руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC

  • В последние годы производство MLCC с высокой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ сделало возможным замену танталовых и алюминиевых электролитических конденсаторов.
  • Переход на MLCC в широком диапазоне потребительских и промышленных устройств развивается благодаря их высокому номинальному напряжению, превосходному контролю пульсаций, длительному сроку службы и высокой надежности.

* Слабым местом MLCC с высокой диэлектрической проницаемостью является уменьшение емкости из-за температуры или приложения постоянного напряжения (температурная характеристика, характеристика смещения постоянного тока).Кроме того, функция чрезвычайно низкого ESR может вызвать аномальные колебания и возникновение антирезонанса, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность.

* Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.

Поддержка продукта

Инструменты технической поддержки

TDK бесплатно предоставляет следующие инструменты поддержки дизайна на нашем веб-сайте. Пожалуйста, используйте их для проектирования схем и мер противодействия ЭМС.

■ TVCL: модели электронных компонентов для симуляторов схем

Это имитационные модели для воспроизведения характеристик электронных компонентов TDK в симуляторах. Предлагаются S-параметр, модель эквивалентной схемы, SPICE-модель, а также библиотеки для различных симуляторов. Мы рекомендуем модель смещения постоянного тока, которая учитывает частоту и характеристики смещения постоянного тока, для проектирования схемы источника питания.

AVX Corporation — Обзор танталовых конденсаторов

Рекламная статья

Автор: Марк Патрик | Менеджер по техническому маркетингу | Mouser Electronics

30 апреля 2020 г.

Танталовые конденсаторы_580x280

В современном мире электроники наблюдается множество тенденций и динамики, но одна из самых распространенных — это получение большего от чего-то в ограниченном пространстве.


Есть много примеров этого — например, доступ к большему объему вычислений / обработки или хранения данных, или, возможно, повышение уровней плотности мощности. И, как говорит нам Марк Патрик, менеджер по техническому маркетингу компании Mouser Electronics, та же основная тенденция применяется к пассивным компонентам: способность обеспечивать большую емкость в меньшем объеме является одной из ключевых причин того, что танталовые конденсаторы изначально появились и были имело решающее значение для их невероятной популярности.

Что такое танталовый конденсатор?

Танталовые конденсаторы — это в основном электролитические конденсаторы, хотя и очень специфического типа. Когда большинство людей думают об электролитических конденсаторах, они думают об очень распространенных алюминиевых электролитах, которые обычно имеют цилиндрическую форму. Танталовые конденсаторы имеют схожую внутреннюю конструкцию и обладают некоторыми характеристиками, присущими алюминиевым электролитам, но обладают совсем другими характеристиками.

Основным преимуществом танталовых конденсаторов является то, что они обеспечивают высокий уровень емкости при заданном объеме и весе, что является значительным преимуществом для разработчиков современных систем, поскольку они почти всегда ограничены в пространстве.Танталовые конденсаторы также обычно имеют более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), что особенно полезно в силовых приложениях, где ESR приравнивается к нежелательным потерям и снижению эффективности. Танталовые конденсаторы также могут работать при более высоких температурах. Это еще одна полезная характеристика для современных систем, которые часто плотно упакованы и имеют относительно небольшое охлаждение.

Марк Патрик, менеджер по техническому маркетингу, Mouser Electronics_580x280caption

Конструкция, материалы и типы

Танталовые конденсаторы, являясь электролитическими компонентами, поляризованы и состоят из анода и катода, а также электролита.Анод формируется из очень маленькой гранулы материала тантала, который измельчается в мелкий порошок и спекается при высоких температурах. В результате он имеет очень пористую структуру с большой площадью поверхности, что приводит к высоким значениям емкости. Анод покрыт очень тонким изолирующим оксидным слоем благодаря тщательно контролируемому процессу анодирования. Этот оксид действует как диэлектрик между анодом и проводящим катодом. Поскольку диэлектрик очень тонкий, в относительно небольшом объеме можно создать высокую емкость.Оксид также очень стабилен во времени и при различных рабочих частотах.

Для танталовых конденсаторов мокрого типа окисленный анод просто помещается в жидкий электролит. Электролит для твердых танталовых конденсаторов добавляется с использованием процесса, известного как пиролиз, при котором анод погружается в раствор, а затем обжигается с образованием покрытия из диоксида марганца (MnO2), которое, наконец, погружается в графит и серебро, чтобы обеспечить хорошее соединение с катод.

Танталовые конденсаторы часто связаны с небольшими компонентами с эпоксидным покрытием, имеющими два вывода.Это были оригинальные танталовые конденсаторы, часто яркие по цвету — с указанием их номиналов и важной информации о полярности, напечатанной непосредственно на эпоксидной смоле. Благодаря своей уникальной форме они получили прозвище «танталовые бусины». Когда-то почти все конденсаторы были свинцовыми, и одной из основных проблем было то, что популярные алюминиевые электролиты боролись с температурами, связанными с оплавлением поверхностного монтажа. Следовательно, танталовые конденсаторы стали наиболее распространенным выбором, когда возникла потребность в экономичном, дорогостоящем конденсаторе в небольшом корпусе.

Следует отметить, что тантал является одним из четырех минералов (наряду с вольфрамом, оловом и золотом), на которые распространяются международные правила, касающиеся конфликтных минералов. Все производители продуктов Mouser, содержащих эти минералы, соблюдают соответствующее законодательство, а подробные заявления доступны на веб-сайте Mouser.

Рекомендации по проектированию с использованием тантала

Несмотря на то, что танталовые конденсаторы обладают рядом преимуществ, они являются довольно чувствительными компонентами с рядом режимов отказа, которые потенциально могут уловить неосторожных.Очень тонкий оксидный диэлектрический слой, который дает им многие из их ключевых преимуществ, не отличается особой прочностью, и инженеры-конструкторы должны соблюдать пределы спецификации.

Как поляризованные устройства, они должны быть правильно ориентированы на печатной плате. Раньше это было более сложной задачей, когда использовались методы ручной сборки, когда ошибки слишком часто приводили к отказу во время тестирования. Автоматизированные производственные процессы, связанные с устройствами для поверхностного монтажа, означают, что ошибки такого рода сейчас крайне редки.

Танталовые конденсаторы очень надежны и обеспечивают хорошее обслуживание при условии, что они используются в своих номинальных пределах. Многие руководящие принципы проектирования и стандарты надежности рекомендуют снижение рабочего напряжения на 50%, чтобы обеспечить достаточный запас для предотвращения повреждений, хотя некоторые производители квалифицируют свои продукты как надежные с понижением номинальных значений до 10%.

Области применения танталовых конденсаторов

Многие области применения могут извлечь выгоду из способности танталовых конденсаторов обеспечивать высокую емкость при низком токе утечки и долговременной стабильности.Они обычно используются для фильтрации шин питания, особенно в приложениях с ограниченным пространством, таких как смартфоны и планшеты. Они также предназначены для чувствительных аналоговых приложений, где низкий ток утечки позволяет схемам выборки и хранения дольше сохранять уровни сигнала. Их длительная стабильность делает их популярными в медицинских приложениях, а также в качестве высококачественных усилителей звука. Высококачественные твердотельные танталовые конденсаторы иногда используются в военном и другом высоконадежном оборудовании (включая автомобильное), главным образом потому, что они стабильны во времени и не содержат электролита, который мог бы высохнуть, в отличие от алюминиевых электролитов.

Последние тенденции и устройства

Доступно множество танталовых продуктов общего назначения, например тантал-полимерные твердотельные конденсаторы Panasonic POSCAP, которые обеспечивают стабильную емкость при высокой частоте и температуре, а также низкие значения ESR. Существует несколько серий устройств POSCAP, охватывающих диапазон от 3,9 до 1500 мкФ, в корпусах размером от 2,0 x 1,25 мм до 7,3 x 4,3 мм. Учитывая их высокие частотные характеристики, конденсаторы POSCAP часто используются в высокочастотных цифровых устройствах.

Рисунок 1: Пример серии AVX F9H

Рисунок 1: Пример серии AVX F9H.

Многие из недавно появившихся на рынке танталовых конденсаторов ориентированы на высоконадежные приложения. С постоянно растущей электрификацией транспортных средств с точки зрения движущей силы, а также с усовершенствованными технологиями в области информационно-развлекательной системы, систем помощи водителю и активации, в этом секторе существует огромный рынок электронных компонентов. Твердотельные танталовые конденсаторы AVX F9H — это высоконадежные устройства, отлитые из пластмассы, которые соответствуют стандарту AEC-Q200.Эти устройства для поверхностного монтажа работают в диапазоне температур от -55 ° C до + 150 ° C при номинальной температуре 105 ° C. Доступны с номинальным напряжением 10 В и 16 В, значения емкости в этой серии находятся в диапазоне от 10 до 47 мкФ. Также от AVX и предназначена для автомобильных приложений серия TCQ. Эти прочные устройства, соответствующие требованиям AEC-Q200, имеют диапазон от 10 до 470 мкФ. Каждый из них оснащен проводящим полимерным электродом, а также обеспечивает безопасный режим отказа при использовании в соответствии с рекомендациями таблицы данных. Они подходят для бортовой электроники, информационно-развлекательной системы и органов управления кабиной.

Рисунок 2: Один из серии T543 от KEMET.

Рисунок 2: Один из конденсаторов серии T543 из KEMET

Органические конденсаторы KEMET серии T543 представляют собой компоненты с танталовым анодом и диэлектриком из Ta2O5, что приводит к очень низкому ESR (15 мОм), улучшенной емкости на высоких частотах и ​​лучшему в отрасли уровню пульсации. текущая обработка. Серия T543, доступная в виде готовых коммерческих продуктов (COTS) с температурным диапазоном от -55 ° C до + 105 ° C, объединяет лучшие характеристики MLCC (низкое ESR) и алюминиевых электролитов (более высокая емкость, безвредный режим отказа) и твердые танталы (объемный КПД, SMD-корпус, длительный срок службы).

Среди самых сложных приложений — буровая промышленность, где данные собираются глубоко под поверхностью на буровой головке. Танталовые конденсаторы MnO2 серии T502 компании KEMET разработаны специально для измерений во время бурения (MWD). Эти высоконадежные устройства рассчитаны на работу в течение 1000 часов при 230 ° C и включают 3-сигма-скрининг на iL, DF и ESR. Литые корпуса изготовлены из уникального высокотемпературного материала, который защищает от экстремальных ударов и вибраций, возникающих при использовании MWD.

Резюме

Танталовые конденсаторы удовлетворяют многие потребности современных электронных устройств, особенно в отношении их объемного КПД — обеспечивая высокие уровни емкости в небольших, простых в обращении корпусах для поверхностного монтажа. Хотя они должны использоваться в пределах рекомендуемых параметров таблицы данных, чтобы избежать сбоев, при правильном снижении характеристик они являются высоконадежными устройствами, демонстрирующими исключительную долгосрочную стабильность.

Все чаще танталовые конденсаторы используются в приложениях, требующих жесткой устойчивости к внешним воздействиям, и ведущие производители, такие как AVX и KEMET, имеют продукты, специально разработанные для обеспечения надежного обслуживания в автомобильной, промышленной и скважинной промышленности.


Контактная информация и архив …

% PDF-1.4 % 351 0 объект > эндобдж xref 351 88 0000000016 00000 н. 0000003034 00000 н. 0000003184 00000 п. 0000003840 00000 н. 0000004429 00000 н. 0000004693 00000 н. 0000005140 00000 н. 0000005542 00000 н. 0000006153 00000 п. 0000006180 00000 п. 0000006292 00000 н. 0000006406 00000 н. 0000006582 00000 н. 0000006720 00000 н. 0000007136 00000 н. 0000007526 00000 н. 0000008144 00000 п. 0000009539 00000 п. 0000009676 00000 н. 0000009950 00000 н. 0000010350 00000 п. 0000010857 00000 п. 0000011157 00000 п. 0000011184 00000 п. 0000011454 00000 п. 0000011885 00000 п. 0000012353 00000 п. 0000012534 00000 п. 0000012957 00000 п. 0000013374 00000 п. 0000014979 00000 п. 0000016574 00000 п. 0000017940 00000 п. 0000019251 00000 п. 0000019416 00000 п. 0000019707 00000 п. 0000019891 00000 п. 0000021022 00000 п. 0000022541 00000 п. 0000028003 00000 п. 0000029631 00000 п. 0000029670 00000 п. 0000030434 00000 п. 0000030796 00000 п. 0000044521 00000 п. 0000044952 00000 п. 0000045414 00000 п. 0000045585 00000 п. 0000045970 00000 п. 0000064005 00000 п. 0000084758 00000 п. 0000088526 00000 п. 0000088739 00000 п. 0000088908 00000 н. 0000089182 00000 п. 0000098687 00000 п. 0000098773 00000 п. 0000098843 00000 п. 0000099301 00000 п. 0000099579 00000 н. 0000111846 00000 н. 0000111953 00000 н. 0000112023 00000 н. 0000112058 00000 н. 0000112136 00000 н. 0000126006 00000 н. 0000126335 00000 н. 0000126401 00000 н. 0000126517 00000 н. 0000128701 00000 н. 0000129049 00000 н. 0000140609 00000 н. 0000140886 00000 н. 0000141241 00000 н. 0000153942 00000 н. 0000154224 00000 н. 0000154621 00000 н. 0000161960 00000 н. 0000161999 00000 н. 0000162077 00000 н. 0000162202 00000 н. 0000162469 00000 н. 0000163352 00000 н. 0000164235 00000 н. 0000172179 00000 н. 0000270273 00000 н. 0000002853 00000 н. 0000002056 00000 н. трейлер ] / Назад 885112 / XRefStm 2853 >> startxref 0 %% EOF 438 0 объект > поток hb«e`f`g`Udb @

Объяснение типов конденсаторов — ВСЕ ОБ ЭЛЕКТРОНИКЕ

Конденсатор является одним из широко используемых элементов электрических схем в электрических и электронных схемах.На самом деле сложно представить любую схему без конденсаторов.
В зависимости от типа диэлектрического материала и конструкции конденсатора существуют различные типы конденсаторов, которые используются в различных приложениях, таких как развязка, синхронизация и формирование волны, фильтрация и т. Д. В зависимости от различных характеристик или электрических свойств Конденсатор, разные конденсаторы используются для разных приложений.

Рис. 1 Различные типы конденсаторов

Вот список некоторых важных технических характеристик или электрических характеристик конденсатора.

  1. Номинальная емкость
  2. Номинальное напряжение
  3. Допуск
  4. Температурный коэффициент
  5. Сопротивление утечки
  6. Объемный КПД
  7. Эффективное последовательное сопротивление / коэффициент рассеяния

Эти электрические характеристики или технические характеристики решают, какой конденсатор следует использовать для конкретного приложения.

Типы конденсаторов

Существуют различные типы конденсаторов, которые используются в электрических и электронных схемах.Но вот список широко используемых типов конденсаторов.

  1. Электролитические конденсаторы
  2. Керамические конденсаторы
  3. Пленочные конденсаторы
  4. Слюдяные конденсаторы
  5. Суперконденсаторы
  6. Подстроечные конденсаторы (переменный конденсатор)

Конденсаторы можно разделить на поляризованные и неполяризованные. Электролитические конденсаторы и суперконденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, в то время как керамические, пленочные, слюдяные или подстроечные конденсаторы являются неполяризованными конденсаторами.

Электролитический конденсатор

Электролитические конденсаторы представляют собой поляризованные конденсаторы, в которых анод или положительный вывод пластины изготовлен из металла, а в результате анодирования создается оксидный слой. Этот оксидный слой действует как изолятор. Электролит покрывает поверхность оксидного слоя и действует как катод или отрицательная пластина конденсатора. В зависимости от типа материала, из которого изготовлен электрод, различают три типа электролитических конденсаторов.

  1. Алюминиевый электролитический конденсатор
  2. Танталовый электролитический конденсатор
  3. Ниобиевые электролитические конденсаторы
Алюминиевый электролитический конденсатор

Рис. алюминия. Оксид алюминия действует как диэлектрик. А электролит действует как катод конденсатора. Благодаря очень тонкому слою оксида в этих алюминиевых конденсаторах можно достичь очень высокой емкости.

Вот типичные характеристики алюминиевого электролитического конденсатора

  • Дешевле, чем другие типы конденсаторов
  • Большая емкость (от 0,1 мкФ до 2,2 Ф)
  • Номинальное напряжение (от 2,5 В до 700 В)
  • Типичный допуск (± 10% до 20%)
  • Высокоэффективное последовательное сопротивление (ESR)
  • Высокий ток утечки
  • Меньший срок службы, чем у конденсаторов других типов (особенно для мокрых электролитических конденсаторов)

Использование: Поскольку эти конденсаторы поляризованы, они обычно используются в приложениях постоянного тока.Они используются для фильтрации и развязки источников питания постоянного тока.

Танталовый конденсатор

Рис.3 Танталовый конденсатор

В танталовом конденсаторе металлический тантал используется в качестве электрода, а поверх него создается тонкий оксид тантала, который действует как диэлектрик. Эти танталовые конденсаторы доступны в виде выводов, а также в форме микросхемы для поверхностного монтажа.

Вот типичные характеристики танталового электролитического конденсатора

  • Диапазон емкости: от 10 нФ до 100 мФ
  • Более высокая объемная эффективность, чем у алюминиевых электролитических конденсаторов
  • Номинальное напряжение: от 2 В до 500 В
  • Допуск: от ± 5% до 20 %
  • Более низкое ESR, чем у алюминиевых конденсаторов (выдерживают более высокие токи пульсаций, чем алюминиевые конденсаторы при той же емкости и номинальном напряжении)
  • Очень стабильна в температурном диапазоне и очень надежна
  • Более длительный срок хранения
  • Очень чувствительна к обратной полярности (даже небольшое обратное напряжение может привести к разрушению конденсатора)
  • Очень чувствителен к скачкам высокого напряжения

Использование:

Благодаря надежности и хорошей объемной эффективности, танталовые конденсаторы используются там, где хорошо требуется надежность и есть ограничения по размеру.

  1. Схемы отбора и хранения
  2. Медицинские устройства
  3. Схемы фильтрации источников питания в портативных компьютерах и других компактных устройствах
  4. Военное и космическое применение
Ниобиевые конденсаторы

Рис. не так популярны, как танталовые и алюминиевые конденсаторы, но в некоторых диапазонах емкости и напряжения они используются вместо танталовых конденсаторов из-за их более низкой цены.

Керамические конденсаторы

Рис. 5 Керамические конденсаторы

В керамических конденсаторах диэлектрическим материалом является керамический материал. Они доступны как в свинцовом корпусе, так и для поверхностного монтажа. Керамические конденсаторы доступны с широкой емкостью (от 0,1 пФ до 100 мкФ) и диапазоном напряжения (от 2 В до 50 кВ). Керамические конденсаторы являются неполяризованными конденсаторами и могут быть подключены в цепи любым способом.

В зависимости от типа диэлектрического материала керамических конденсаторов различают два типа керамических конденсаторов.

  1. Керамические конденсаторы типа I
  2. Керамические конденсаторы типа II
Керамические конденсаторы класса I

Керамические конденсаторы класса I используются в схемах, где требуется высокая стабильность и низкие потери. Они очень точны и обеспечивает очень стабильную емкость при изменении температуры, напряжения смещения или частоты.

Вот типичные характеристики керамического конденсатора класса I

  • Хорошая стабильность и надежность
  • Низкое ESR и низкий ток утечки
  • Низкий допуск
  • Низкий объемный КПД (обычно доступен с низким значением емкости)

Применение: Керамические конденсаторы класса I используются в высокочастотных устройствах, таких как резонансные цепи и генераторы.

Керамические конденсаторы класса II

Вот типичные характеристики керамических конденсаторов класса II

  • Низкая стабильность и точность по сравнению с конденсаторами класса I
  • Высокая объемная эффективность по сравнению с конденсаторами класса I
  • Нелинейная изменение емкости в диапазоне рабочих температур
  • Изменение емкости при напряжении смещения
  • Большой допуск по сравнению с конденсаторами класса I

Использование: Керамические конденсаторы класса II используются в приложениях, где требуется стабильность и точное значение емкости менее важны.Обычно они используются в схемах фильтрации источников питания постоянного тока, а также для связи и развязки в различных схемах.

Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

Рис.6 Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)

В наши дни многослойные керамические конденсаторы поверхностного монтажа или MLCC очень популярны, и каждый год производятся миллиарды таких конденсаторов. год. Как показано на рис. 7, MLCC состоят из чередующихся слоев металлических электродов и диэлектрической керамики.

Рис. 7 Конструкция конденсатора с многослойной керамической микросхемой (MLCC)

Результирующий конденсатор в основном состоит из множества конденсаторов меньшего размера, соединенных параллельно, что увеличивает общую емкость. MLCC состоят из 500 или более таких слоев. Для MLCC типа I емкость находится в диапазоне от пФ до нФ. И они используются там, где требуются точность и стабильность. MLCC типа II доступны с емкостью до 100 мкФ и используются для фильтрации источников питания и в приложениях общего назначения.

Пленочные конденсаторы

Рис. 8 Пленочные конденсаторы

В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрического материала используется пластиковая пленка. В зависимости от материала пленки бывают разные типы пленочных конденсаторов. (например, полипропилен, полиэстер и полистирол)

Пленочные конденсаторы используются там, где требуются высокая надежность и стабильность. Как правило, пленочные конденсаторы имеют низкие ESL и ESR или низкий коэффициент рассеяния.Они доступны в диапазоне емкости от пФ до мФ с диапазоном номинального напряжения от 10 В до 10 кВ.

В зависимости от материала пленки разные типы пленочных конденсаторов имеют разные электрические характеристики.

Полипропиленовые пленочные конденсаторы

Полипропиленовые пленочные конденсаторы — один из широко используемых типов пленочных конденсаторов. Вот типичные характеристики конденсатора полипропиленовой пленки.

  • Низкий ток утечки
  • Низкий коэффициент рассеяния
  • Хорошая температурная стабильность
  • Выдерживает высокое напряжение и сильные скачки тока
  • Низкий объемный КПД

Применение: Они используются в генераторах и частотно-избирательных схемах, где требуется точная емкость.Из-за низкого тока утечки он также используется в цепях выборки и хранения.

В силовой электронике они используются для подавления электромагнитных помех, коррекции коэффициента мощности и в импульсных приложениях.

Полиэфирные пленочные конденсаторы

Они имеют более высокий объемный КПД, чем полипропиленовые конденсаторы, но емкость зависит от температуры и частоты. Обычно они используются в приложениях общего назначения.

Суперконденсаторы

Рис.9 Суперконденсаторы

Суперконденсаторы также известны как суперконденсаторы. Он используется для хранения большого количества электрического заряда. Обычно его емкость составляет от нескольких фарадов до сотен фарадов. И максимальное напряжение заряда составляет от 2,5 до 2,9 В. Иногда вы также можете найти суперконденсатор с более высоким номинальным напряжением. Но в этом случае два или более конденсатора подключаются последовательно внутри.

Суперконденсаторы используются для быстрой передачи заряда или для быстрой зарядки и разрядки.Батареям обычно требуется до нескольких часов для достижения полностью заряженного состояния, в то время как суперконденсаторы могут быть приведены в такое же состояние заряда менее чем за две минуты.

Он находит свое применение в автомобильной промышленности и в системах с низким энергопотреблением, где важны большой жизненный цикл и быстрая подзарядка. (например, фотографическая вспышка и SRAM)

Слюдяные конденсаторы

В слюдяных конденсаторах серебряная слюда используется в качестве диэлектрического материала. Эти конденсаторы обеспечивают хорошую температурную стабильность и очень точную емкость.И поэтому они используются в радиочастотных приложениях.

Из-за высокого напряжения пробоя эти конденсаторы используются в высоковольтных устройствах. Из-за их большого размера и высокой стоимости в настоящее время эти конденсаторы заменяются другими конденсаторами.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *