Таблица ESR. Ориентировочные и реальные значения ESR конденсаторов.
Таблица допустимого и реального ESR (Эквивалентного последовательного сопротивления)
Как известно, эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) зависит от многих факторов. Поэтому результаты измерений этого параметра разными ESR-метрами порой сильно различаются. Некоторые приборы даже имеют специальную таблицу с допустимыми значениями ESR для сравнения.
В Таблице №1 указаны величины ESR новых, ранее нигде не применявшихся электролитических конденсаторов. Значения получены путём измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью тестера LCR T4, о котором я уже рассказывал на страницах сайта. Думаю, данная таблица будет полезна при оценке качества электролитических конденсаторов и принятии решения о пригодности их повторного использования или замене при ремонте.
На данный момент таблица №1 не заполнена полностью, так как у меня не оказалось в наличии конденсаторов некоторых номиналов.
Таблица №1. ESR новых электролитических конденсаторов (тестер LCR T4).
| мкф/вольты | 6,3V | 10V | 16V | 25V | 35V | 50V | 63V | 160V | 250V | 400V | 450V |
| 1 | 4,3 | 10 | |||||||||
| 2,2 | |||||||||||
| 4,7 | 1,7 | 2,6 | |||||||||
| 10 | 2 | 1,1 | 2,7 | 2,2 | |||||||
| 22 | 0,69 | 1,2 | 0,77 | ||||||||
| 33 | 0,44 | 0,91 | |||||||||
| 47 | 0,84 | 0,87 | 0,49 | 0,68 | |||||||
| 68 | 0,33 | ||||||||||
| 82 | 0,57 | 0,55/0,89 | |||||||||
| 100 | 0,46 | 0,75 | 0,17 | 0,4 | 0,29 | 0,43 | 0,77 | 0,35 | |||
| 220 | 0,53 | 0,25 | 0,49 | ||||||||
| 330 | 0,25 | 0,22 | |||||||||
| 470 | 0,16 | 0,13 | 0,12 | 0,08 | |||||||
| 1000 | 0,07 | 0,08 | 0,07 | ||||||||
| 2200 | 0,03 | 0,02 | 0,03 | ||||||||
| 4700 | 0,03 |
В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №1) использовались новые конденсаторы разных производителей.
Преимущественно это конденсаторы Jamicon
Отмечу и то, что производители выпускают конденсаторы с разными характеристиками и свойствами. Их делят на серии. В приведённой таблице приводится ESR обычных конденсаторов.
Кроме них выпускаются и конденсаторы Low ESR и Low Impedance, ЭПС которых, как правило, очень мал и порой составляет сотые доли ома.
Заносить величину ESR или импеданса таких конденсаторов в таблицу нет особого смысла, так как он очень мал и его легко узнать из документации на серию.
В колонке на 450V для ёмкости 82μF указано два значения ESR. Первое – среднее значение для конденсаторов SAMWHA (SD, 850C(M)). Второе, выделенное цветом, это ESR конденсатора CapXon (LY, 1050C) для ЖК-телевизоров в вытянутом корпусе (13х50).
Отмечу ещё раз, что разные модели ESR-метров могут показывать разную величину ESR у одного и того же конденсатора. Как уже говорилось, эквивалентное последовательное сопротивление зависит от многих факторов, да и методика его измерения у различных приборов отличается. Поэтому здесь и указано, какой прибор применялся для измерений.
Для сравнения приведу ещё одну таблицу. Перед вами Таблица №2 с ориентировочными значениями ESR для электролитических конденсаторов разной ёмкости. Данная таблица используется Бобом Паркером в разработанном им ESR-метре K7214.
Таблица №2. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером в ESR-метре K7214.
| мкф/вольты | 10V | 16V | 25V | 35V | 63V | 160V | 250V |
| 1 | 14 | 16 | 18 | 20 | |||
| 2.2 | 6 | 8 | 10 | 10 | 10 | ||
 7 | 15 | 7,5 | 4,2 | 2,3 | 5 | ||
| 10 | 6 | 4 | 3,5 | 2,4 | 3 | 5 | |
| 22 | 5,4 | 3,6 | 2,1 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 3 |
| 47 | 2,2 | 1,6 | 1,2 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,8 |
| 100 | 1,2 | 0,7 | 0,32 | 0,32 | 0,3 | 0,15 | 0,8 |
| 220 | 0,6 | 0,33 | 0,23 | 0,17 | 0,16 | 0,09 | 0,5 |
| 470 | 0,24 | 0,2 | 0,15 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,3 |
| 1000 | 0,12 | 0,1 | 0,08 | 0,07 | 0,05 | 0,06 | |
| 4700 | 0,23 | 0,2 | 0,12 | 0,06 | 0,06 |
Как видно, некоторые ячейки таблицы №2 пусты.
Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.
Не помешает помнить одно простое правило:
У любого исправного электролитического конденсатора ESR не превышает 20 Ом (Ω).
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
ESR конденсатора | Описание, как измерить, таблица ESR
ESR – оно же эквивалентное последовательное сопротивление – это очень важный параметр конденсаторов. Для чего он нужен и как его определить, об этом мы как раз и поговорим в нашей статье.
Реальные параметры конденсатора
Думаю, все вы в курсе, что в нашем бесшабашном мире нет ничего идеального. То же самое касается и электроники. Радиоэлементы, каскады, радиоузлы также частенько дают сбои. Можно даже вспомнить недавнюю историю с космическим кораблем “Прогресс”. Сбой какого-то узла повлек гибель целого гиганта космической отрасли.
где
r – это сопротивление диэлектрика и корпуса между обкладками конденсатора
С – собственно сама емкость конденсатора
ESR – эквивалентное последовательное сопротивление
ESI (чаще его называют ESL) – эквивалентная последовательная индуктивность
Вот на самом деле из чего состоит простой безобидный конденсатор, особенно электролитический. Рассмотрим эти параметры более подробно:
r – сопротивление диэлектрика. Диэлектриком может быть электролит в электролитических конденсаторах, бумага или еще какая-нибудь дрянь). Также между выводами конденсатора находится его корпус. Он тоже обладает каким-то сопротивлением и тоже сделан из диэлектрика и относится сюда же.
С – емкость конденсатора, которая написана на самом конденсаторе плюс-минус некоторые отклонения, связанные с погрешностью.
ESI(ESL) – последовательная индуктивность – это собственная индуктивность обкладок и выводов. На низких частотах можно не учитывать. Почему? Читаем статью катушка индуктивности в цепи постоянного и переменного тока.
Где “прячется” ESR в конденсаторе
ESR представляет из себя сопротивление выводов и обкладок
Как вы знаете, сопротивление проводника можно узнать по формуле:
где
ρ – это удельное сопротивление проводника
l – длина проводника
S – площадь поперечного сечения проводника
Так что можете посчитать приблизительно сопротивление выводов конденсатора и заодно его обкладок 😉 Но, конечно же, так никто не делает. Для этого есть специальные приборы, которые умеют замерять этот самый параметр. Например, мой прибор с Алиэкспресса, который я недавно приобрел.
Почему вредно большое значение ESR
Раньше, еще когда только-только стали появляться первые электронные схемы, такой параметр, как ESR даже ни у кого не был на слуху.
Может быть и знали, что есть это сопротивление, но оно никому не вредило. Но… с появлением первых импульсных блоков питания все чаще стали говорить о ESR. Чем же столь безобидное сопротивление не понравилось импульсным блокам питания?
На нулевой частоте (постоянный ток) и низких частотах, как вы помните из статьи конденсатор в цепи постоянного и переменного тока, конденсатор сам оказывает большое сопротивление электрическому току. В этом случае какие-то паразитные доли Ома сопротивления ESR не будут влиять на параметры электрической цепи. Все самое интересное начинается тогда, когда конденсатор работает в высокочастотных цепях (ВЧ).
Мы с вами знаем, что конденсатор пропускает через себя переменный ток. И чем больше частота, тем меньше сопротивление самого конденсатора. Вот вам формула, если позабыли:
где, ХС – это сопротивление конденсатора, Ом
П – постоянная и равняется приблизительно 3,14
F – частота, измеряется в Герцах
С – емкость, измеряется в Фарадах
Но, одно то мы не учли… Сопротивление выводов и пластин с частотой не меняется! Так… и если пораскинуть мозгами, то получается, что на бесконечной частоте сопротивление конденсатора будет равняться его ESRу? Получается, наш конденсатор превращается в резистор? А как ведет себя резистор в цепи переменного тока? Да точно также как и в цепи постоянного тока: греется! Следовательно на этом резисторе будет рассеиваться мощность P в окружающую среду.
А как вы помните, мощность через сопротивление и силу тока выражается формулой:
P=I2xR
где
I – это сила тока, в Амперах
R – сопротивление резистора ESR, в Омах
Значит, если ESR будет больше, то и мощность рассеивания тоже будет больше! То есть этот резистор будет хорошенько нагреваться.
Догоняете о чем я вам толкую? 😉
Из всего выше сказанного можно сделать простенький вывод: конденсатор с большим ESR в высокочастотных цепях с большими токами будет нагреваться. Ну да ладно, пусть себе греется… Резисторы и микросхемы тоже ведь греются и ничего! Но весь косяк заключается в том, что с увеличением температуры конденсатора меняется и его емкость! Есть даже такой интересный параметр конденсатора, как ТКЕ или Температурный Коэффициент Емкости. Этот коэффициент показывает, насколько поменяется емкость при изменении температуры.
А раз уже “плавает” емкость, то вслед за ней “плывет” и схема.
[quads id=1]
ESR электролитических конденсаторов
В основном параметр ESR касается именно электролитических конденсаторов. Электролит, который там есть, теряет часть своих свойств при нагреве и конденсатор меняет свою емкость, что, конечно же, нежелательно. После приличного нагрева конденсатор начинает тупить, вздувается и быстро стареет.
У вздувшихся конденсаторов в первую очередь как раз ESR и растёт, тогда как ёмкость до определённого времени может оставаться практически номинальной ( ну той, которая написана на самом конденсаторе)
Чаще всего они вспухают в импульсных блоках питания и на материнках, обычно рядом с процессором (там выше на них нагрузка, да и тепло от процессора, вероятно, свою роль играет). Один из характерных симптомов: техника (комп, монитор) начинает включаться всё хуже и хуже. Либо с паузой (до нескольких часов после включения в сеть), либо с -дцатой попытки.
Ещё симптом: если отрубить питание на некоторое время (сетевой фильтр выключить, или из розетки выдернуть) – то снова начинает включаться не с первой попытки, или после паузы. А если не выключать питание, то комп может включаться сразу (но это тоже до поры, до времени, разумеется). Но бывает, что конденсаторы не вспухли, а ESR уже в десятки раз выше нормы. Тогда, понятно, заменяем. По опыту – очень частая проблема. И весьма легко диагностируемая (особенно, при наличии чудо-приборчика от китайских товарищей).
Таблица ESR
Как я уже сказал, ESR в основном проверяют именно у электролитических конденсаторов, потому что они используются в импульсных блоках питания. Вот небольшая табличка для максимально допустимых значений ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их рабочего напряжения:
Как измерить ESR
Давайте замеряем некоторые наши китайские конденсаторы на ESR. Для этого берем наш многофункциональный универсальный R/L/C/Transistor-metr и проведем несколько замеров:
Первым в бой идет конденсатор на 22 мкФ х 25 Вольт:
Емкость близка к номиналу.
ESR=1,9 Ом. Если посмотреть по табличке, то максимальный ESR=2,1 Ом. Наш конденсатор вполне укладывается в этот диапазон. Значит его можно использовать в высокочастотных цепях.
Следующий конденсатор 100 мкФ х 16 Вольт
ESR=0,49 Ом, смотрим табличку… 0,7 максимальный. Значит тоже все ОК. Можно тоже использовать в ВЧ цепях.
И возьмем конденсатор емкостью побольше 220 мкФ х 16 Вольт
Максимальный ESR для него 0,33 Ом. У нас же высветило 0,42 Ома. Такой конденсатор уже не пойдет в ВЧ часть радиоаппаратуры. А в простые схемки, где гуляют низкие частоты (НЧ) сгодится в самый раз! ;-).
Конденсаторы с низким ESR
В нашем бурно-развивающемся мире электроника все больше строится именно на ВЧ части. Импульсные блоки питания почти полностью одержали победу над громоздкими трансформаторными блоками питания. Это мы, радиолюбители, до сих пор пользуемся самопальными блоками питания, сделанные из трансформаторов, которые нашли на помойке.
Но раз почти вся техника уходит в ВЧ диапазон, то и разработчики радиокомпонентов тоже не спят.
Они создают конденсаторы, у которых низкий ESR и называются такие конденсаторы LOW ESR, что значит кондеры с низким ESR. На некоторых это пишут прямо на корпусе:
Отличительной чертой таких конденсаторов является то, что они вытянуты в длину. Также, по моим наблюдениям, на них чаще всего есть полоска золотого цвета:
Сейчас все чаще используют миниатюрные полимерные алюминиевые конденсаторы с низким ESR:
Где же их можно чаще всего увидеть? Конечно же, разобрав свой персональный компьютер. Можно найти их в блоке питания, а также на материнской плате компьютера.
На фото ниже мы видим материнскую плату компа , которая сплошь утыкана конденсаторами с LOW ESR, некоторые из них я отметил в красном прямоугольнике:
Самым маленьким ESR обладают керамические и SMD-керамические конденсаторы
Интересное видео по теме:
Заключение
Ну что еще можно сказать про ESR? В настоящее время идет битва среди производителей за рынок.
Кто предложит конденсатор с минимальным ESR и хорошей емкостью, тот молоток ;-). Не поленитесь также купить или собрать прибор ESR-метр. Особенно он будет очень актуален для ремонтников радиоэлектронной аппаратуры. Мультиметр может показать вам емкость и ток утечки, но вот внутреннее сопротивление покажет именно ESR-метр.
Бывало очень много случаев, когда аппаратура ну никак не хотела работать, хотя все элементы в ней были целые. В этом случае просто замеряли ESR-метром конденсаторы и выявляли их сопротивление. После замены дефектных конденсаторов с большим ESR на конденсаторы с низким ESR (LOW ESR), аппаратура оживала и работала долго и счастливо.
Виды и параметры конденсаторов — Онлайн-журнал «Толковый электрик»
Конденсатор – устройство, способное накапливать электрический заряд. В зависимости от назначения и конструкции конденсаторы делятся на ряд видов.В статье рассмотрим основные электрические параметры конденсаторов.
Ассортимент конденсаторовЭлектрические параметры конденсаторов
Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице
| Номинальная емкость | С | Фарада |
| Допустимое отклонение емкости | ∆С | % |
| Номинальное напряжение | U | Вольт |
| Температурная стабильность емкости | ТКЕ | % |
Фарада – физическая величина, названная в честь английского физика Майкла Фарадея.
Она слишком велика для использования в электротехнике. На практике емкость измеряют в микрофарадах (1мкФ = 10-6 Ф), нанофарадах (1нФ = 10-9 Ф) или пикофарадах (1пФ=10-12Ф)
При нанесении величины емкости на корпус конденсатора для обозначения «нФ» дополнительно используют символы «nF», «пФ» — «рФ», а микрофараду обозначают сокращением «мкФ» или «μФ».
Примеры обозначения емкости конденсаторовЕмкость конденсаторов не может принимать произвольные значения. Они унифицированы и выбираются из стандартных рядов емкостей.
Допустимое отклонение емкости указывает, с какой точностью изготовлен конденсатор. Она указывает, в каком допустимом диапазоне может находиться величина емкости в процентах от номинала. Для измерительных устройств этот параметр выбирается как можно меньшим.
Номинальное напряжение – это напряжение, которое выдерживают обкладки конденсатора длительное время. При превышении этого параметра конденсатор выйдет из строя.
Для переменного тока руководствуются не действующим, а амплитудным значением напряжения. Например, при выборе конденсатора для пуска электродвигателя на номинальное напряжение 380 В нужно использовать конденсатор на рабочее напряжение U>380∙√2=537, то есть, на 600 В.
Температурная стабильность характеризует диапазон, в котором изменяется емкость при изменении температуры окружающей среды. Для устройств, сохраняющих работоспособность в широком диапазоне температур, значение этого параметра выбирается более низким.
Конструктивные исполнения конденсаторов
Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются конденсаторами постоянной емкости.
Но в некоторых цепях для обеспечения возможности регулировки работы схемы и установки точных параметров ее работы применяются подстроечные конденсаторы. Емкость их изменяется при помощи отвертки.
Подстроечные конденсаторыВ отличие от них конденсаторы переменной емкости применяются для выполнения пользовательских регулировок, например, для настройки радиоприемника на нужную волну.
Существуют конденсаторы специального назначения. Например, конденсаторы для защиты от радиопомех и сглаживающих фильтров, располагающихся парами в одном корпусе.
Два конденсатора в одном корпусеОтдельно выделяются конденсаторы для поверхностного монтажа или SMD-конденсаторы. Они технологичны для монтажа на автоматических конвейерных линиях, а размеры позволяют минимизировать габаритные размеры устройств.
SMD-конденсаторыКлассификация конденсаторов по виду диэлектрика
Воздух в качестве диэлектрика использовался только для конденсаторов переменной емкости старого образца. Чем меньше материал между обкладками конденсатора проводит электрический ток, тем меньших размеров может быть изготовлен этот элемент на то же рабочее напряжение. При использовании определенных материалов можно получить конденсаторы с необходимыми свойствами.
В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:
| Вакуумные |
| Воздушные |
| С газообразным диэлектриком |
| Керамические |
| Кварцевые |
| Стеклянные |
| Слюдяные |
| Бумажные |
| Металлобумажные |
| Электролитические |
| Полупроводниковые |
| Металло-оксидные |
| Полистирольные |
| Фторопластовые |
| Полиэтилентерефталатные |
| Лакопленочные |
| Поликарбонатные |
Из всего этого перечня самыми распространенными в электротехнике являются бумажные и металлобумажные конденсаторы, использующиеся для схем запуска однофазных двигателей и для компенсации реактивной мощности. Всем известны электролитические конденсаторы, используемые в выпрямителях для сглаживающих фильтров. Их главная особенность – невозможность работы на переменном токе.
При ошибках в полярности подключения электролитических конденсаторов они выходят из строя, иногда – со взрывом. То же произойдет при превышении номинального напряжения электролитического и металлобумажного конденсатора, так как они выпускаются в герметичных корпусах.
Металлобумажный оксидный конденсатор в герметичном корпусеУсловные обозначения конденсаторов
Оцените качество статьи:
Что такое конденсатор. Его параметры
Приветствую, друзья!
В первой части статьи мы рассмотрели, как устроен конденсатор.
Вы уже знаете, в каких единицах измеряется его ёмкость, как конденсаторы обозначаются в электрических схемах.
Вы уже знаете, где и как используются конденсаторы в компьютерной технике.
Конденсатор, как и любой компьютерный «кирпичик», обладает параметрами, которые характеризуют его работу.
Давайте углубим наши знания и посмотрим
Какими ещё параметрами характеризуются конденсаторы?
Вообще говоря, таких параметров много. У нас тут не нобелевская лекция, поэтому ограничимся только необходимым минимумом, который пригодится в практической деятельности.Номинальное рабочее напряжение. Конденсатор может использоваться в режимах, когда напряжение на нём не превышает рабочего.
Использовать, например, электролитический конденсатор с рабочим напряжением 10 В в цепях +5 В или +3 В можно.
Чем больше рабочее напряжение электролитического конденсатора при равной ёмкости, тем больше его габариты.
Рабочее напряжение на керамических и других конденсаторах может явно не указываться или не указываться вообще — особенно, если конденсатор имеет маленькие размеры.
Полная информация о всех параметрах конденсатора имеется в соответствующем даташите (справочных данных), который имеется на сайте фирмы — производителя.
ESR (Equivalent Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление.
Выводы конденсатора и их контакты с обкладками имеет не нулевое, хотя и очень небольшое сопротивление. Это сопротивление активное, поэтому, в соответствии с законами Ома и Джоуля-Ленца, при протекании тока на этом сопротивление будет рассеиваться тепло.
Это приведет к нагреву конденсатора.
Поэтому на электролитических конденсаторах обычно указывает максимальную рабочую температуру.
В компьютерных блоках питания и материнских платах используются специальные конденсаторы — с пониженным ESR.
Величина ESR может для таких конденсаторов быть в пределах от сотых до десятых долей Ома.
Что будет, если вместо конденсатора с пониженным ESR при ремонте блоков питания или материнских плат поставить обычный? Некоторое время он поработает. Но так как его ESR больше, то через цепь такого конденсатора будет протекать больший ток, который вызовет ускоренную деградацию конденсатора. Поэтому он быстро выйдет из строя.
Величиной ESR можно узнать по специальной маркировке (чаще всего 2 латинских буквы) на корпусе конденсатора.
Соответствие этих букв реальным значениям ESR указывается в даташите.
Параллельное соединение конденсаторов
Несколько конденсаторов могут включаться последовательно или параллельно. При параллельном соединении ёмкости всех конденсаторов суммируются. При последовательном соединении общая ёмкость батареи конденсаторов меньше самой маленькой, так как складываются величины, обратные емкости. Но зато напряжение, при котором можно работать такая батарея, будет больше рабочего напряжения одного конденсатора.
На материнских платах в цепи низковольтного источника напряжения, питающего ядро процессора, используется несколько однотипных конденсаторов, соединенных параллельно.
Интересный вопрос: почему бы не поставить один конденсатор емкостью, эквивалентной емкости батареи конденсаторов?
Дело в том, что у параллельно соединенных конденсаторов суммарное ESR будет гораздо меньше, чем ESR одного конденсатора. Потому что при параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление уменьшается.
Что будет, если перепутать полярность конденсатора?
Если ошибиться с полярностью электролитического конденсатора – он обязательно выйдет из строя!
Сопротивление конденсатора при обратной полярности небольшое, поэтому через его цепь потечет значительный ток.
Это вызовет быстрый перегрев, закипание электролита, пары которого разорвут корпус.
Такой же эффект вызовет и увеличение рабочего напряжения выше указанного на корпусе.
Чтобы исключить нехорошие последствия, верхняя крышка корпуса делается профилированной, с канавками-углублениями на верхней крышке.
При повышенном давлении внутри крышка расходится по этим канавкам, выпуская пары наружу.
Следует отметить, что электролитические конденсаторы, использующиеся в компьютерных блоках питания и материнских платах, могут выйти из строя после нескольких лет эксплуатации в нормальном рабочем режиме.
Дело в том, что в конденсаторах из-за наличия электролита постоянно протекают электрохимические процессы, усугубляющиеся тяжелым режимом работы и повышенной температурой.
Как правильно заменить неисправные конденсаторы при ремонте материнской платы компьютера можно прочитать здесь.
Как измерить ёмкость и ESR конденсатора?
Ёмкость конденсатора можно измерить с помощью обычного цифрового мультиметра.
Большинство цифровых мультиметров могут измерять не только ток, напряжение или сопротивление, но и ёмкость.
При измерении емкости надо с помощью переключателя выбрать необходимый поддиапазон и использовать отдельные гнёзда с маркировкой «F».
Однако большинство мультиметров измеряет емкость не более 20 микрофарад. А если надо измерить ёмкость в несколько тысяч микрофарад?
В этом случае необходимо использовать комбинированные приборы — измерители ёмкости и ESR. Существует множество разновидностей таких приборов и приборчиков.
Автор использует в своей практике мультитестер с АлиЭкспресс.
Кроме измерения ESR и ёмкости, им можно проверять полупроводниковые приборы, сопротивления и индуктивности.
Удобная штука, доложу я вам!
Если проверять вздутые электролитические конденсаторы — выяснится, что у них повышенное ESR и сниженная емкость.
Иногда тестер вообще дают ошибку, не опознавая конденсатор как конденсатор. Может быть и так, что конденсатор по внешнему виду абсолютно нормальный, но имеет повышенное ESR (хотя и достаточную емкость).
Поэтому в блоке питания он нормально работать не будет!
Заканчивая, отметим, что конденсаторы небольшой ёмкости, использующиеся в «дежурке» компьютерного блока питания, имеют очень небольшие габариты. Электролита у них внутри немного, поэтому у них «не хватает силы» вздуться.
До встречи на блоге!
Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ
ОСОБЕННОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ С НИЗКИМ ESRДо последнего времени четкое определение конденсатора с низким ESR отсутствовало. Такие стандарты, как JIS5141 и EIA395, касаются только процедур испытаний конденсаторов. Отсутствие стандартов заставило отдельных производителей самостоятельно определять, что же значит конденсатор с низким ESR. В итоге большинство поставщиков установили согласованный критерий, определяющий такие конденсаторы как элементы, у которых:
· срок службы больше, чем у стандартных конденсаторов;
· максимальный импеданс задается на частоте 100 кГц и остается неизменным в диапазоне температур +20…-10°С;
· пульсирующий ток определяется на частоте 100 кГц;
· повышенная температурная стабильность (температурный коэффициент импеданса).
Конденсаторы с низким ESR одного и того же номинала могут монтироваться в корпуса различных размеров.
Для лучшего понимания того, что же представляют собой конденсаторы с низким ESR и каковы их характеристики, необходимо сначала понять, что же значит низкое ESR и как оно влияет на рабочие характеристики схемы. Эквивалентная схема конденсатора содержит четыре основных элемента (рис.1), причем значения трех – импеданса конденсатора (Z), эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) – зависят от частоты. Значение Rp зависит от постоянного тока. Рассмотрим лишь зависящие от частоты характеристики конденсатора – ESL, ESR и Z.
ESL – сумма индуктивностей всех индуктивных элементов конденсатора. ESL = 2PIЧfЧL, где f – рабочая частота и L – индуктивность.
ESR, подобно ESL, – сумма всех резистивных элементов конденсатора. ESR = DF/(2PIЧfЧC)ЧХс, где DF – коэффициент рассеяния,
f – частота, С – емкость и Хс – емкостное сопротивление,
.
..Z – импеданс конденсатора. Z = Ц(ESR)2 + (ESL – Xc)2.
Зависимости этих параметров от частоты приведены на рис.2.
Частотные зависимости параметров всех конденсаторов имеют одинаковый характер. Таким образом, для уменьшения ESR следует использовать конденсатор либо большей емкости, либо с меньшим коэффициентом рассеяния. Уменьшение ESR с увеличением емкости конденсатора хорошо понятно и не требует объяснений. Уменьшение ESR за счет применения диэлектрика с меньшим коэффициентом рассеяния наглядно иллюстрирует табл.1, из которой можно сделать несколько важных выводов.
Во-первых, если обратить внимание на частоты, для которых рассчитывалось значение ESR, можно отметить, что с увеличением частоты значение ESR уменьшается. Поэтому при задании в технических условиях на конденсатор с низким ESR требуемого значения эквивалентного последовательного сопротивления необходимо также указывать частоту, на которой ESR измеряется, в противном случае велика вероятность неправильного выбора конденсатора.
На рис.3 приведена типовая зависимость ESR от частоты для танаталового конденсатора емкостью 22 мкФ на напряжение 25 В.Важна и температура, которую необходимо учитывать при оценке конденсатора, особенно если он должен работать при минусовых температурах. Это в первую очередь существенно для алюминиевых электролитических конденсаторов. При очень низких температурах емкость этих конденсаторов может уменьшиться на 10–40%, а DF возрасти на порядок. Поэтому конденсаторы, которые должны работать при низких температурах окружающей среды, необходимо выбирать очень тщательно.
Во-вторых, у конденсаторов с различными диэлектриками различны и значения ESR. Меняя диэлектрик, можно изменять значение ESR. Следует обратить внимание на существенное различие между значениями ESR для алюминиевых электролитических и полипропиленовых конденсаторов.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Различны и значения ESR для пленочных и алюминиевых электролитических конденсаторов. Эти различия определяют предпочтительные области применения каждого типа.
К достоинствам пленочных конденсаторов относятся, в первую очередь, независимая полярность конструкции, высокое рабочее напряжение, малые значения емкости, жесткие допуски на значение емкости, самовосстановление (только металлизированная конструкция), высокая безотказность, стойкость к большому току пульсации, разнообразие форм выводов и корпусов. Применяются пленочные конденсаторы, как правило, в системах, где требуется низкое ESR для подавления электромагнитных и радиопомех.
Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в импульсных преобразователях напряжения. Выпускаются они различных, отличающихся по своим параметрам, типов (табл.2). Так, в сравнении со стандартными, алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR характеризуются большими значениями емкости, большим сроком службы (более 5 тыс. часов) и долговечностью при полной нагрузке, способностью выдерживать более высокие токи пульсации, большим разнообразием размеров корпусов.
Самые большие различия получены для таких параметров, как долговечность при полной нагрузке, импеданс (Z) и ESR на частоте 100 кГц.
Конденсаторы с малыми значениями ESR и импеданса широко используются в импульсных источниках питания для обеспечения стабильности их характеристик. Конденсаторы с высокими значениями ESR будут слишком нагреваться и не позволят стабилизировать ток. Очевидно, саморазогрев конденсаторов также приводит к сокращению их срока службы и, соответственно, к ухудшению характеристик и срока службы стабилизатора на токовых ключах. К тому же, максимальное значение тока пульсации низкоимпедансных конденсаторов больше, чем у стандартных, что позволяет сократить число используемых элемнтов и, тем самым, уменьшить размеры преобразователя.
В качестве примера на рис.4 приведена зависимость напряжения пульсаций на ИС от ESR конденсатора, используемого в цепи развязки по питанию. Комментарии, как говорится, излишни.
Таким образом, если в схеме необходимо использовать конденсаторы с низким ESR, в первую очередь следует определить допустимые пределы значения эквивалентного сопротивления и выбрать компоненты, «соответствующие» требованиям.
При этом важно знать условия, при которых производитель проводил испытания, поскольку их характеристики существенно влияют на работу конденсатора в схеме. Серьезную техническую поддержку при выработке требований и рекомендаций по выбору нужного типа конденсатора оказывают разработчикам такие изготовители, как Teapo Electronics и Illinois Capacitor.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ведущие мировые компании по производству конденсаторов уделяют очень большое внимание конденсаторам с низким ESR. Например, Teapo Electronic Corporation, специализирующаяся на выпуске высококачественных алюминиевых электролитических и пленочных конденсаторов, предлагает алюминиевые электролитические низкоимпедансные конденсаторы с низким ESR на рабочую температуру до 105°C серий SC (срок службы 3 тыс. ч при температуре 105°C ) и SX (5 тыс. ч при температуре 105°C ).
Но, пожалуй, нигде, кроме России, нельзя встретить столь вопиющее неcоответствие между назначением изделия и уровнем (откровенно низким) используемой элементной базы.
Например, вряд ли где-либо еще в дорогой системе промышленной автоматики можно найти плохие «электролиты». И это не у одного какого-либо производителя. Это – общая беда российской электронной промышленности последних лет. Правда, сегодня ситуация меняется. Качественные конденсаторы, в том числе и с низким ESR, по цене лишь незначительно превосходящие стандартные, становятся доступными отечественному производителю. К тому же, меняется и его менталитет. И это дает надежду на то, что изделия с маркой «Сделано в России» в реальности, а не на бумаге, не будут уступать лучшим зарубежным аналогам.
Компания ПОЛИСЭТ представляет на российском рынке весь спектр высококачественных электролитических и пленочных конденсаторов фирмы Teapo Electronic, а также танталовые электролитические конденсаторы фирмы Samsung Electro-Mechanics.
Тел.: (095) 967-0591; www.poliset.ru; [email protected]
Литература
www.yageo.com
www.teapo.com.tw
www.sem.samsung.com/
Aluminium Electrolytic Capacitors Catalogue, 2001, Teapo Electronic Corporation.
R.W. Franklin, Equivalent Series Resistance of Tantalum Capacitors, AVX Limited, 2001
Passive Component Industry, September/October 2001
R.K. Keenan, Decoupling and layout of Digital Printed Circuits,198
Пролезет ли конденсатор в игольное ушко?
В конце октября 2001 года фирма Samsung Electro-Mechanics выпустила самый миниатюрный в мире многослойный керамический конденсатор для поверхностного монтажа (SMD MLCC) марки 0603MLCC. Размер конденсатора 0,6х0,3 мм, а объем составляет всего лишь одну пятую от объема его предшественника. Конденсатор столь мал, что практически не виден невооруженным глазом. Поэтому производственный процесс полностью автоматизирован. Фирма выпускает конденсатор двух типов: X7R (стандартный) и NPO (с низким эквивалентным последовательным сопротивлением).
Сейчас Samsung Electro-Mechanics ежемесячно выпускает около 30 млн. конденсаторов, в 2002 году объем их производства будет увеличен. Сегодня фирма Samsung Electro-Mechanics контролирует около 30% мирового рынка многослойных керамических конденсаторов и в ближайшее время намерена стать их крупнейшим производителем.
www.poliset.ru; www.sem.samsung.com
«Другой» анодный материал конденсаторы фирмы Vishay
Vishay Intertechnology выпустила новое семейство конденсаторов, в которых анод выполнен из ниобия, а не тантала. Переход к новому материалу был не прост. Пленки оксида ниобия более чувствительны к тепловым и электрическим воздействиям. К тому же, токи утечки ниобиевых компонентов до сих пор были выше, чем танталовых. Но в отличие от тантала, ниобий достаточно распространен в природе и, кроме того, он легче тантала, благодаря чему уменьшается масса конденсатора. Эти соображения и стимулировали разработку ниобиевых компонентов.
Фирма Vishay выпускает конденсаторы емкостью 10–100 мкФ на напряжения 6 и 10 В в разнообразных стандартных корпусах. Они рассчитаны на работу в диапазоне температур -55…85оС.
www.e-insite.net/edmag
Скорость передачи 10 Гбайт/с
По медным проводам
Утверждение, что скорость передачи 10 Гбайт/с доступна лишь для оптического волокна, опровергает соединитель модели Connector–X фирмы Winchester Electronics, способный поддерживать передачу 12 различных пар сигналов с такой скоростью.
Это в три-четыре раза выше, чем у современных соединителей медных проводов. Плавкие кнопочные контакты соединителя, напоминающие миниатюрные стальные подушечки для чистки кастрюль, выдерживают 250 циклов сочленения. Для обеспечения контакта соединителя с токопроводящими линиями печатной платы (которая может выполняться на достаточно дешевом материале FC-4) не нужны отверстия, достаточны лишь две крепежные точки. Это позволяет снизить стоимость сборки, улучшить выход годных и предотвратить сбои в передаче сигнала. Цена соединителя длиной 1 дюйм (25,4 мм) – 250–300 долларов.
www.litton-wed.com
Процесс восстановления пластин GaAs
Старые не хуже новых
Фирма Exsil разработала процесс восстановления арсенидгаллиевых пластин для их повторного использования в производстве активных приборов и микросхем. Возможность применения таких пластин весьма перспективна, особенно если вспомнить, что стоимость “первичных” GaAs-пластин на порядок выше, чем кремниевых, – 350–450 долл. при диаметре150 мм.
За восстановленную пластину нужно заплатить всего 85–100 долл. Линия фирмы предназначена для восстановления пластин GaAs диаметром 100 и 150 мм, которые по своим параметрами не уступают, а в некоторых случаях превосходят первичные пластины.
Electronic News, 2001, Nov.15.
Электроника движет ростом затрат на НИОКР
По данным отделения технологической политики Министерства торговли США, затраты на НИОКР в 2000 году (самые последние точные данные на сегодня) составили 162,7 млрд. долл., что на 9,3% больше, чем в предыдущем году (145, 6 млрд. долл.). Затраты на НИОКР могут служить серьезным индикатором потенциального роста экономики страны и тенденций развития технологии. Большая часть инвестиций (67%) сосредоточена в двух областях – производство и услуги информационной и электронной технологии и медицинские средства и устройства. При этом на НИОКР в области информационной и электронной технологии было затрачено 47,2% общих корпоративных средств, что на 16,3% больше, чем в 1999 году (в остальных секторах американской экономики рост составил всего 3,7%).
Сократились затраты на НИОКР в области аэрокосмических исследований и химической промышленности.
www.e-insite.net
ESR конденсатора — что это?
ESR — Equivalent Series Resistance — один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока. В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с конденсатором резистор, сопротивление которого определяется, главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов. В русскоязычной аббревиатуре — Эквивалентное Последовательное Сопротивление — ЭПС.
Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика.
Поляризация — ограниченное смещение связанных зарядов диэлектрика в электрическом поле.
Рассматривать детально процессы всех видов поляризации здесь нет необходимости, но вкратце это можно пояснить следующим образом:
Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания,
обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией).
В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей,
активно участвуют во всех процессах формирования напряжения и тока в конденсаторе, как и проводники. По сути, уменьшается толщина слоя реального диэлектрика.
В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц,
процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика. То есть, эти поляризованные слои обладают активным сопротивлением электрическому току.
С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают по той же причине — механической инертности поляризованных зарядов.
Сопротивление токопроводящих слоёв диэлектрика последовательно складывается с сопротивлением обкладок, выводов и контактных соединений. В итоге образуется общее активное сопротивление R — Equivalent Series Resistance (ESR). По сути оно представляет собой резистор, включенный последовательно с конденсатором.
В этом случае угол сдвига фаз между током и напряжением будет не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше.
Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла потерь.
Тангенс угла определится отношением активного сопротивления к реактивному R/Xc, как тригонометрическая функция отношения двух катетов треугольника сопротивлений, показанного на рисунке выше.
В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита,
который используется в качестве одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком.
Активное сопротивление электролита в реальных конденсаторах обычно соизмеримо с десятыми или даже с сотыми долями Ома при 20°C, но для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей ИИП на рабочей частоте порядка 100 кГц,
когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина может составлять основные потери, и будет значительно уменьшаться по мере прогрева.
При рабочей температуре величина диэлектрических потерь на таких частотах обычно оказывается в несколько раз больше.
Сопротивление электролита зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов.
В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем существенно уменьшается сопротивление электролита,
тогда ESR конденсатора будет определяться преимущественно его диэлектрическими потерями, которые продолжат греть конденсатор в допустимых расчётами пределах.
Но, в случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится
более вязким, что ухудшает подвижность ионов и повышает активное сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы.
Неисправные конденсаторы, в которых кипел электролит, обычно определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.
Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа,
номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов и условий эксплуатации.
Для фильтров выпрямителей в преобразователях, работающих на частотах десятков или сотен килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах.
Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации — Low impedance или Low ESR.
Для анализа состояния электролита и внутренних соединений электролитических конденсаторов применяются измерители или пробники ESR,
которые могут быть выполнены исходя из разных принципов измерений и требований к погрешностям.
Большая часть простых ESR-пробников и тестеров основана на принципе измерения импеданса. У них есть свой существенный плюс — низкоомный вход, что позволяет проверять конденсаторы, не выпаивая их из платы.
Подробнее о способах измерения можно ознакомиться на страничке — измерение ESR.
Наряду с ухудшением качества электролита, часто активное сопротивление в конденсаторах возрастает по причине ухудшения контактов обкладок с выводами, вплоть до полного обрыва. В электролитических это происходит чаще, в металлокерамических реже, телевизионным мастерам все эти случаи хорошо знакомы. А ремонтники старшего поколения, кто застал советские ламповые телевизоры, хорошо помнят бумажные конденсаторы, которые иногда поджимали пассатижами для уплотнения контактных соединений внутри, и они какое-то время ещё работали.
Для чего нужна таблица?
Большинство пробников и тестеров, обычно светодиодные или стрелочные, измеряют импеданс — общее сопротивление конденсатора (активное и реактивное). Активное отдельно замерить сложнее, но оно и есть потери — значение ESR.
При измерении ёмкостей менее 100 микрофарад, реактивная составляющая уже оказывается соизмеримой, а иногда больше значения ESR, и существенно влияет на результат. А в конденсаторах менее 10 мкф и вовсе значение ESR во много раз меньше и его доля незначительна в общем показании.
Точно замерить ESR у них невозможно такими пробниками, но выявить неисправные конденсаторы можно.
Другими словами, реактивное сопротивление в показаниях таких приборов — неудобная погрешность, зависимая от ёмкости конденсатора. Её надо учитывать при оценке качества конденсатора для разных ёмкостей.
К тому же ESR зависит от толщины слоя электролита и диэлектрика. Для высоковольтных и крупногабаритных конденсаторов эти значения учитываются производителями в зависимости от области применения.
Никакой пропорциональной зависимости ESR от других параметров конденсатора не существует, поэтому для оценки его качества в практике используются таблицы.
Все существующие таблицы — условны и не всегда объективно определяют допустимые значения для всех измерителей. Публикуют их часто для популяризации сайтов, поэтому важно понимать суть значений в таблицах.
Тем более, разные пробники работают на разных принципах или частотах (от 10 до 100 кГц), разница показаний в 5 или 10 раз может отличаться от табличных лишь по этой причине.
Очень полезно самому замерить значения ESR у новых конденсаторов разных производителей и составить свою таблицу для своего пробника. Это уже будут реальные показатели. Тогда их можно сравнить с неисправными конденсаторами и со значениями их реактивных сопротивлений, чтоб сделать какие-то выводы о критичности.
В преобразователях блоков питания греют конденсатор паразитные десятые, иногда сотые доли Ома и, если их сможет показать Ваш измеритель, уже неплохо.
Импульсный ток в конденсаторах достигает десятков Ампер и активные десятые доли Ома для 10 Ампер — это уже реальные Ватты — нагрев.
Габариты конденсатора тоже имеют существенное значение, они будут охлаждать электролит, это надо учитывать при выборе типа конденсатора в мощных преобразователях.
Практика показала, тонкие конденсаторы Low ESR, установленные при замене в блоках питания вместо крупногабаритных обычных, частенько долго там не живут, перегреваются, закипают и вздуваются иногда уже через несколько месяцев работы.
Для самого популярного в ИИП конденсатора 1000мкф x 25в часто в таблицах указывают 0.08 Ом, как норму. А в других таблицах 0.8 Ом. Какой прибор что мерит, кто и для каких цепей определил ему норму — загадки.
Проверьте для сравнения своим прибором этот конденсатор новый от разных производителей, в том числе с пометкой Low ESR, тогда оценка будет объективнее.
Таблица Боба Паркера для ESR-метра K7214
| uF\V | 10V | 16V | 25V | 35V | 50V | 160V | 250V |
| 1 uF | 14 | 16 | 18 | 20 | |||
| 2.2 uF | 6 | 8 | 10 | 10 | 10 | ||
| 4.7 uF | 15 | 7.5 | 4.2 | 2.3 | 5 | ||
| 10 uF | 6 | 4 | 3.5 | 2.4 | 3 | 5 | |
| 22uF | 5.4 | 3.6 | 2.1 | 1. 5 | 1.5 | 1.5 | 3 |
| 47 uF | 2.2 | 1.6 | 1.2 | 0.5 | 0.5 | 0.7 | 0.8 |
| 100 uF | 1.2 | 0.7 | 0.32 | 0.32 | 0.3 | 0.15 | 0.8 |
| 220 uF | 0.6 | 0.33 | 0.23 | 0.17 | 0.16 | 0.09 | 0.5 |
| 470 uF | 0.24 | 0.2 | 0.15 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.3 |
| 1000 uF | 0.12 | 0.1 | 0.08 | 0.07 | 0.05 | 0.06 | |
| 4700 uF | 0.23 | 0.2 | 0.12 | 0.06 | 0.06 |
Рассчитаем округлённо реактивное сопротивление для популярных номиналов при усреднённой частоте пробников 20 кГц, чтобы иметь представление хотя бы о порядке их идеальных значений.
Ещё раз напомню, никакой пропорции между ESR и этими значениями быть не может.
Тем более, с учётом конструктивных особенностей электролитических конденсаторов для разных габаритов и вольтажа.
Повторюсь. Это лишь реактивное сопротивление, которое имеет большее значение при измерении конденсаторов меньшей ёмкости, как реальная погрешность для пробников, основанных на измерении импеданса.
То есть, чистое значение ESR у конденсатора 100 мкф и 1 мкф может быть одинаковым, а прибор покажет разницу в десятки раз, ибо добавит ёмкостное значение, которое будет решающим для показаний прибора на измеряемой частоте у малых ёмкостей.
Реактивное сопротивление конденсаторов, частота 20кГц:
1000 мкф — 0.008 Ом.
470 мкф — 0.017 Ом.
220 мкф — 0.036 Ом.
100 мкф — 0.08 Ом.
47 мкф — 0.17 Ом.
22 мкф — 0.36 Ом.
10 мкф — 0.8 Ом.
4.7 мкф — 1.7 Ом.
2.2 мкф — 3.6 Ом.
1 мкф — 8 Ом.
0.47 мкф — 17 Ом.
Поможет калькулятор расчёта реактивного сопротивления конденсаторов.
Более сложные цифровые приборы способны замерить точные значения во время заряда конденсатора постоянным током, рассчитать его ёмкость и ESR без реактивной составляющей.
Но измерение постоянным током не учитывает диэлектрические потери, которые напрямую зависят от частоты. Кроме того, конденсаторы нужно выпаивать из платы для таких замеров.
Пробниками обычно быстро проверяют конденсаторы на неисправность, не выпаивая их, а это существенный выигрыш в оперативности для мастера — ремонтника. Ему не всегда нужны точные показания сложных приборов, чаще бывает важно своевременно и правильно выявить неисправную деталь в устройстве. К погрешностям на реактивность в практике мастера просто привыкают, когда годами пользуются одним и тем же пробником.
Спасибо за внимание!
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!
Электролитические конденсаторы производства YAGEO Corporation — Компоненты и технологии
В одном из предыдущих номеров журнала «Компоненты и технологии» мы познакомили читателя с индуктивными компонентами, производимыми компанией Yageo. Статья очень заинтересовала читателей, мы получили много откликов и по многочисленным просьбам продолжаем знакомство с продукцией компании Yageo и в частности электролитическими конденсаторами.
История конденсатора насчитывает более 250лет. Он был изобретен немецким физиком Эвальдом Юргеном фон Клейстом и голландским физиком Питером Ван Мушенбруком в1745 году в университете немецкого города Лейдена. Устройство, носившее название «Лейденская банка», имело простейшую конструкцию ипозволяло накапливать электрическую энергию в небольших объемах. К сожалению, большого применения конденсатор тогда не нашел и использовался в основном для розыгрышей. Конденсатор заряжали от электрофорной машины, до него дотрагивались люди и получали кратковременный удар электрическим током.
С тех пор конденсаторы очень сильно изменились, появилось множество форм и конструкций, но принципы накопления энергии остались неизменными. Совершенствование технологий и применение новых материалов позволили значительно улучшить конструкцию конденсаторов. Суммарный заряд, который мог накапливаться в лейденской банке объемом 1 литр, теперь можно «уместить» в устройстве размером не больше булавочной головки.
За последние 30 лет размеры конденсаторов уменьшались столь же быстро, сколь быстро происходила миниатюризация в электронике.
Компоненты Yageo Corporation
Yageo Corporation — молодая агрессивная компания, занимающая лидирующие позиции в разработке и внедрении диэлектрических, ферро- и пьезокерамических технологий. Дата основания компании 1977 год. Центры разработки, находящиеся по всему миру, разрабатывают электронные компоненты, которые удовлетворяют самым строгим требованиям производителей электронного оборудования в сфере цифровой обработки сигналов ителекоммуникаций, где новые технологии наиболее востребованы.
Область применения компонентов Yageo не поддается охвату — это компьютерное, телекоммуникационное оборудование, бытовая и автомобильная техника, промышленное оборудование, средства мобильной связи, медицинская техника, автомобильная электроника и многое другое.
На рис. 1 представлена диаграмма, позволяющая оценить спектр электронных компонентов, выпускаемых компанией Yageo.
Электронные компоненты компании Yageo: резисторы, индуктивности, конденсаторы…
Как видно, основную долю по производству занимают резисторы, как поверхностного монтажа, так и выводные, их доля от общего объема выпускаемой продукции составляет около 64%. Компанией также в больших количествах выпускаются многослойные керамические конденсаторы. Доля электролитических конденсаторов в объеме выпускаемой продукции составляет порядка 3%. Сюда входят конденсаторы общего назначения, с малым током утечки, низкоимпедансные, срасширенным диапазоном температур и т. д.
Что же представляет собой электролитический конденсатор, каковы его основные особенности иотличия?
Особенности электролитических конденсаторов
Электролитические конденсаторы представляют собой особый тип конденсаторов, существенно отличающихся по своей конструкции, технологии производства и электрическим параметрам от конденсаторов других типов.
В электролитическом конденсаторе диэлектриком служит тонкая оксидная пленка, образованная в результате электрохимической реакции на алюминиевом аноде, служащем первой обкладкой конденсатора.
Второй обкладкой служит электролит, соприкасающийся с оксидной пленкой.
Электролитические конденсаторы по своей природе полярные и могут работать только в цепях постоянного тока. В случае, если полярность подключения конденсатора будет нарушена, внутри него почти мгновенно нарушится слой окиси, и через конденсатор потечет большой ток, конденсатор начнет греться, что приведет к его выходу из строя.
Несмотря на то что электролитические конденсаторы имеют наибольшую удельную емкость по сравнению с другими типами конденсаторов, область их применения ограничена. Во-первых, использование только в цепях постоянного или пульсирующего тока, что объясняется тем, что подводимое к нему напряжение должно иметь определенную полярность, которую нельзя менять. Во-вторых, электролитические конденсаторы более подвержены электрическому пробою, поскольку слои диэлектрика, используемые в нем, очень тонкие.
Но, несмотря на это, электролитический конденсатор является полностью востребованным элементом электрических цепей.
Одной из особенностей электролитического конденсатора является зависимость срока службы конденсатора от температуры окружающей среды.
Приблизительный срок службы электролитического конденсатора можно рассчитать, используя уравнение Арриенуса:
где T — рабочая температура, t — срок службы при температуре T, Tmax — предельная гарантированная температура, tmax — срок службы при температуре Tmax.
Уравнение для расчета времени жизни конденсатора, учитывающее внешнюю температуру и пульсирующий ток, выглядит следующим образом:
где tпост — время жизни при работе с постоянным током, k — коэффициент усиления импульсов (k = 2, если импульсы не выходят за пределы нормы, k = 4, если выходят), Tmax — предельная гарантированная температура, T — рабочая температура, ΔT — повышение температуры внутри конденсатора.
Гарантируемый срок службы электролитического конденсатора означает, что его номинальная емкость в течение указанного срока не превысит номинального отклонения, обычно это значение равно ±20%.
Превышение срока службы электролитического конденсатора не означает, что он прекратит работать в цепи. Конденсатор будет работать, но значение его емкости уже выйдет запределы, указанные в технической документации.
Срок службы электролитического конденсатора можно существенно повысить, снизив рабочую температуру относительно максимальной. Так, время жизни конденсатора будет увеличиваться вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10°С. К сожалению, это правило действует только до 40°С. Дальнейшее снижение температуры не приводит к столь ощутимым результатам.
Для повышения надежности и сроков службы РЭА рекомендуется использовать электролитические конденсаторы с расширенным температурным диапазоном.
Одним из важных параметров электролитических конденсаторов, привлекающим все большее внимание разработчика, является эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).
Четкого определения конденсаторов с низким ESR не существует, имеется ряд критериев, установленных разработчиками: срок службы должен быть больше, чем у стандартных конденсаторов; максимальное сопротивление (импеданс) задается на частоте 100кГц и остается неизменным в диапазоне температур от –10 до +20°С; ток пульсаций определяется на частоте 100 кГц.
Алюминиевые электролитические конденсаторы c низким значением ESR широко используются в импульсных преобразователях напряжения. Так, в сравнении со стандартными, алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR характеризуются большими значениями емкости, большим сроком службы (более 5 тыс. часов) и долговечностью при полной нагрузке, способностью выдерживать более высокие токи пульсации, большим разнообразием размеров корпусов. Самые большие различия получены для таких параметров, как долговечность при полной нагрузке, импеданс (Z) и ESR на частоте 100 кГц. Конденсаторы с малыми значениями ESR и импеданса широко используются в импульсных источниках питания для обеспечения стабильности их характеристик. Конденсаторы с высокими значениями ESR будут слишком нагреваться и не позволят стабилизировать ток.
Электролитические конденсаторы Yageo Corporation
Электролитические конденсаторы являются довольно востребованным звеном электронной техники. Без них не обходится практически ни одно радиоэлектронное устройство.
На рис. 2 представлена диаграмма, позволяющая оценить степень использования электролитических конденсаторов Yageo в различных областях техники.
Рис. 2. Степень применения электролитических конденсаторов Yageo в различных областях техники
Устройство выводного электролитического конденсатора радиального типа представлено на рис. 3.
Рис. 3. Устройство выводного электролитического конденсатора
Компания Yageo занимает ведущее место в мире по производству электролитических конденсаторов, составляя конкуренцию таким мировыми производителям, как Chemicon, Nichicon, Samsung, Philips/BCC.
На рис. 4 представлена классификация электролитических конденсаторов Yageo Corporation.
Рис. 4. Классификация электролитических конденсаторов Yageo Corporation
В линейку выпускаемой продукции входят следующие конденсаторы: общего назначения, с низким ESR, с низким током утечки, неполярные, а также электролитические конденсаторы поверхностного монтажа.
Основные характеристики некоторых серий электролитических конденсаторов Yageo представлены в таблице.
Остановимся более подробно на некоторых сериях электролитических конденсаторов производства Yageo.
Рис. 5. Электролитический конденсатор Yageo дляповерхностного монтажа
Серия SH
Миниатюрные электролитические конденсаторы с верхней температурной границей 105°С. Срок службы — 2000 часов при температуре 105°С. Рабочее напряжение 6,3–450В, диапазон рабочих температур –40… +105°С, точность ±20%.
Конденсаторы этой серии применяются в устройствах, где требуется высокое качество и надежность.
Серия SB
Электролитические конденсаторы этой серии имеют низкий ток утечки, равный 0,002CV спустя две минуты после начала измерения. Рабочее напряжение 6,3–100 В, диапазон рабочих температур –40…+105°С, точность ±20%.
Серия SX
Низкоимпедансные конденсаторы с малым значением ESR.
Применяются в импульсных источниках питания. Рабочее напряжение 6,3–100 В. Диапазон рабочих температур –40…+105°С. Диапазон емкостей от 22 до 1500мкФ. Точность ±20%. Ток утечки 0,01CV или 3 мкА спустя 2 минуты после начала измерения. Срок службы конденсаторов при температуре 105°С составляет 2000–5000часов.
Серия SG
Серия предназначена для использования в электронных балластах. Срок службы — 5000 часов при температуре 105°С. Рабочее напряжение от 160 до 450 В, диапазон емкостей от 3,3 до 330 мкФ. Точность ±20%.
Серия SN
Миниатюрные неполярные конденсаторы, предназначенные для использования в схемах с реверсивной полярностью постоянного напряжения. Диапазон рабочих температур –40…+105°С, рабочее напряжение 6,3–100В. Диапазон емкостей от0,47 до2200мкФ. Токутечки равен 0,03CV или 3 мкА.
Серии CA, CB, CE
Корпорация Yageo, помимо выводных, выпускает также электролитические конденсаторы поверхностного монтажа.
Выпускаются серии CA, CB, CE. Все серии выпускаются в стандартных типоразмерах поверхностного монтажа (буквенные индексы A-G).
Конденсаторы серии CA имеют срок службы 2000 ч при максимальной температуре 85°С. У конденсаторов серий CB и CE срок службы, соответственно, 1000 и 2000 часов при температуре 105 °С.
Таблица. Краткие характеристики некоторых серий электролитических конденсаторов Yageo
* значение тока утечки измеряется спустя 2 минуты после включения конденсатора в цепь
Заключение
Качество электролитических конденсаторов производства Yageo подтверждается международными сертификатами качества и стандартов ISO-9002 и QS-9000, что допускает их использование, в частности, в автомобильной электронике.
К сожалению, объем журнальной статьи не позволяет подробно рассмотреть всю линейку электролитических конденсаторов, выпускаемых корпорацией Yageo, а также их особенности и сферы применения, поэтому заинтересовавшемуся читателю мы предлагаем посетить сайт корпорации Yageo в России — yageo.alkon.net.
Основные параметры алюминиевых электролитических конденсаторов SMD
Все актуально, требование ESR ниже, тем лучше. Когда номинальное напряжение фиксировано, чем больше, тем меньше емкость ESR. Когда емкость фиксирована, различные варианты выбора высокого номинального напряжения могут снизить ESR. Когда высокая частота, когда СОЭ, высокая частота, низкая СОЭ, высокая температура приведет к повышению СОЭ. Эквивалентное последовательное сопротивление ESR многих марок доступно по спецификациям. Частотная характеристика алюминиевого электролитического конденсатора: с увеличением частоты общая закономерность снижения электрической емкости электролитических конденсаторов.Потеря емкости алюминиевых электролитических конденсаторов под действием электрического поля, внутренняя энергия, потребляемая лихорадкой в единицу времени, называется потерей. Все виды емкости определяют величину потерь в определенном диапазоне частот, потери емкости в основном состоят из диэлектрических потерь, потерь проводимости и емкости, вызванных сопротивлением металлических частей. Под действием постоянного поля, потери в электролитическом конденсаторе из-за потери формы утечки, обычно небольшой, под действием переменного электрического поля, потеря емкости связана не только с направляющей утечки, но и связана с периодическим процессом поляризации.Ток пульсации алюминиевого электролитического конденсатора, ток пульсации для цепи фильтра каменной машины, является очень важным параметром. Пульсации тока очень высоки. Это связано с рабочей частотой: чем выше частота, тем больше ток пульсаций, тем меньше ток пульсаций частоты. Традиционно считается, что нам нужна низкая частота может иметь высокий пульсирующий ток, чтобы получить хорошую характеристику разряда при большом токе, сделать низкую частоту более сильной полной упругостью и хорошей характеристикой привода управления; На самом деле, в высокочастотном высокочастотном пульсационном токе, чтобы звучать положительная помощь, большая, может уменьшить высокую частоту, имеет лучшее расширение и грубое ощущение.Ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора имеет утечку, это определяется физической структурой. Что и говорить, ток утечки, конечно, минимален. Чем выше электролитическая емкость, тем больше ток утечки; Уменьшение рабочего напряжения может снизить ток утечки. В свою очередь, выбор более высокого давления также поможет снизить ток утечки. Комбинируя два вышеуказанных параметра, один и тот же приоритетный выбор в условиях высокого давления действительно является хорошим простым и осуществимым методом; Уменьшите внутреннее сопротивление, чтобы уменьшить ток утечки, уменьшить угол потерь и увеличить срок службы.Хорошего много, только цена будет выше. Есть поговорка, электролитический конденсатор при работе намного ниже номинального рабочего напряжения, не может быть достаточно эффективным для поддержания эффекта деполяризации между электродом и электролитом, может привести к поляризации, а электролитические конденсаторы для уменьшения тока пульсаций, увеличения ESR, таким образом раннее старение. Но эта предпосылка «намного ниже, чем номинальное напряжение», с учетом многолетнего практического опыта, выбор номинального рабочего напряжения номинального значения примерно на две трети от нормального рабочего напряжения является более разумным *.Любительские случаи тока утечки электролитических конденсаторов приблизительно оценивают. Такая же емкость электролитического конденсатора должна быть выполнена в соответствии с номинальным напряжением при зарядке, помещенном через период времени для обнаружения на концах падения напряжения электролитического конденсатора. Пониженное напряжение меньше тока утечки. Номинальный параметр алюминиевого электролитического конденсатора указан числом на статической емкости корпуса электролитического конденсатора (1) с указанием мкФ. (2) рабочее напряжение ( рабочее напряжение) Обозначается как ‘WV, это номинальное TVC, которое применяется в цепи, не должно превышать номинальное напряжение.(3) температура: наиболее распространенная — 85 градусов, 105 градусов. В условиях высокой температуры ( Например, усилители чистого класса а) Выбрать 105 градусов номинала. В целом оптимизация для улучшения работы других параметров с высоким температурным коэффициентом также имеет положительную пользу.Shenzhen Shen MaoXin Electronics Co., Ltd. очень много работает, чтобы понять ваши цели, а затем создать программу, которая поможет вам их достичь.
Шэньчжэнь Shen MaoXin Electronics Co., Ltd. смиренно просит вас опробовать этот продукт в ваших центрах, и мы заверяем вас, что вы будете очень довольны результатами.
Наша приверженность обеспечению равной занятости и разнообразия носит глобальный характер, поскольку мы обслуживаем клиентов и нанимаем людей по всему миру. Компания Shenzhen Shen MaoXin Electronics Co., Ltd. считает это обязательным условием ведения бизнеса, необходимым для процветания на конкурентном глобальном рынке.
дает вам дополнительный выбор поставщиков электролитических конденсаторов для ваших поставщиков электролитических конденсаторов, будь то поставщики электролитических конденсаторов, поставщики электролитических конденсаторов или поставщики электролитических конденсаторов.Посетите Shenmao Capacitors и получите дополнительную информацию.
(PDF) Оценка состояния электролитического конденсатора с параметрической арматурой
ТЕЛКОМНИКА, Том. 11, No. 8, август 2013 г., стр. 4461 ~ 4469
e-ISSN: 2087-278X
4461
Поступила 21 февраля 2013 г .; Отредактировано 14 мая 2013 г .; Принята к печати 24 мая 2013 г.
Оценка состояния электролитического конденсатора с
параметрическим фитингом
Ван Лэй *, Сюй Чуньмэй, Ду Хуэйцин, Мэн Линхуэй
Школа электротехники, Пекинский университет Цзяотун
100044, Пекин, Китай, + 80-010-51687082
* Автор, ответственный за переписку, электронная почта: leiwang @ bjtu.edu.cn
Abstract
Система питания метро, состоящая из выпрямителя с ШИМ, то есть система питания с двунаправленным потоком питания
, вносит большой вклад в улучшение качества электроснабжения. Однако электролитические конденсаторы, работающие как поддерживающий конденсатор
на стороне постоянного тока, являются относительно слабыми во всей системе, поэтому следует принимать во внимание оценку состояния электролитического конденсатора
. Ввиду сложности применения традиционного подхода к оценке конденсатора
с пульсациями напряжения и тока в ШИМ-выпрямитель, в этой статье предлагается новый подход
, который сначала исследует механизм старения конденсатора, представляет приблизительную связь
между емкостью и эквивалентной последовательной сопротивление электролитического конденсатора с помощью математической подгонки,
, а затем выводит дискретные итерационные уравнения емкости и эквивалентного последовательного сопротивления из аналитической модели выпрямителя с ШИМ
.Наконец, оценка состояния конденсатора сочетается с критерием Майнера,
, который подразумевает принцип цифрового накопленного ущерба.
Ключевые слова: электроснабжение метро, выпрямитель с ШИМ, электролитический конденсатор, подгонка параметров и итерация, накопленные
повреждений
Copyright © 2013 Universitas Ahmad Dahlan. Все права защищены.
1. Введение
Применение выпрямителя с ШИМ в системе электроснабжения метро, как показано на рисунке 1,
предлагает возможность подавать избыточную энергию постоянного тока от тормозных транспортных средств в сеть переменного тока, обеспечивая энергосбережение
и предлагает характеристика регулируемого коэффициента мощности на стороне переменного тока,
заметно регулируется до 1.0 [1-3]. Среди всех компонентов выпрямителя с ШИМ конденсатор
на стороне постоянного тока действует как выходной фильтр и устройство стабилизации напряжения, что делает его ключевым элементом целостной системы. Из всех существующих типов конденсаторов
электролитический конденсатор выбирается в основном из-за его достоинств меньшего объема
, более низкой стоимости и лучшего доступа. Тем не менее, электролитический конденсатор хрупок к внешним факторам
(температура окружающей среды, пульсации тока), и его ожидаемый срок службы сильно колеблется в условиях электроснабжения метро
, что приводит к серьезной последующей аварии и, таким образом, делает оценку состояния
важной для прогнозирования неисправности. во время операции.
Рис. 1. Система питания Metro с ШИМ-выпрямителем
Как читать паспорт конденсатора — Блог пассивных компонентов
Источник: блог Capacitor Faks
, автор: Энтони Келли, Capacitor Faks
Конденсаторыиспользуются в электронных схемах для широкого спектра применений, включая связь, синхронизацию, фильтрацию, развязку и формирование волны. Эти пассивные компоненты бывают самых разных форм, размеров и конструкций, и обычно нелегко определить компонент, отвечающий конкретным требованиям приложения.В большинстве электронных схем общие характеристики схемы во многом определяются выбором конденсаторов.
Таким образом, определение компонента, отвечающего требованиям приложения, является критическим шагом в проектировании электронных схем. Рабочие характеристики любого электронного компонента указываются производителями в технических паспортах продукта. Это делает технический паспорт одним из самых полезных ресурсов для проектировщиков схем и инженеров.
Несмотря на свою полезность, таблицы данных могут содержать много информации, что затрудняет пользователям извлечение сведений, которые им требуются для данного компонента.Типовой лист данных конденсатора содержит следующую информацию о компоненте:
- Тактико-технические характеристики
- Типовые области применения
- Ограничения компонента
В этом руководстве мы дадим вам советы, которые помогут вам максимально эффективно использовать технические характеристики конденсатора. Итак, откуда вы берете нужную таблицу данных? Паспорта конденсаторов обычно доступны на веб-сайте производителя. В качестве альтернативы, вы можете легко скачать здесь любой технический паспорт конденсатора.Важно дважды проверить номер модели и дату публикации, чтобы убедиться, что вы используете правильный лист данных.
Таблицы данных конденсаторов, как и другие спецификации продуктов, различаются по конструкции и компоновке в зависимости от производителя. В этом руководстве мы рассмотрим различные разделы типовой спецификации конденсатора.
Обзор
В этом разделе приведены характеристики, функции и типичные области применения компонента.
Приложения
Большинство производителей предоставляют примеры приложений, для которых можно использовать конденсатор.Этот раздел помогает разработчикам схем легко находить компоненты, подходящие для их приложений. Этот список обычно не является исчерпывающим.
Электрические характеристики
В этом разделе представлены электрические параметры, представляющие интерес для разработчиков схем. Некоторые параметры указаны непосредственно в таблице данных, а другие нет. Важно отметить, что большинство этих параметров задаются при определенных условиях.
Напряжение
Это один из ключевых параметров, который следует учитывать при выборе конденсатора для вашего приложения.Для большинства типов конденсаторов производители указывают характеристики напряжения в виде номинального напряжения, импульсного напряжения, рабочего напряжения, переходного напряжения, обратного напряжения и пульсирующего напряжения. Номинальное напряжение определяет максимальное пиковое значение напряжения, которое может быть приложено между выводами компонента. Это номинальное напряжение обычно указывается на компоненте производителем. Для сравнения, рабочее напряжение определяет диапазон допустимых напряжений, которые могут быть приложены к компоненту без его повреждения.
Емкость
В большинстве технических паспортов конденсаторов емкость компонента указывается с точки зрения номинальной емкости, емкости переменного / постоянного тока и свойств защиты от заряда-разряда. Подробная информация о том, как емкость компонента изменяется в зависимости от температуры и частоты, обычно приводится в этом подразделе.
Для некоторых типов конденсаторов емкость компонента может значительно измениться со временем. Необратимые изменения в основном зависят от характеристик используемого диэлектрического материала.Скорость, с которой дрейфует емкость компонента, зависит от изменений температуры, которым подвергается компонент. Среднее изменение емкости в диапазоне температур обычно описывается температурным коэффициентом. В большинстве технических паспортов эти изменения представлены в виде кривых производительности.
Пример кривой зависимости от температуры. Источник изображения www.vishay.com
Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
Для типичной эквивалентной схемы эквивалентным последовательным сопротивлением является резистивный компонент цепи.Так же, как емкость и коэффициент рассеяния, этот параметр в значительной степени зависит от изменений температуры и частоты. ESR и коэффициент рассеяния конденсатора тесно связаны. В большинстве технических паспортов характеристики ESR компонента представлены в виде кривых производительности.
Импеданс
Основные составляющие полного импеданса конденсатора варьируются в зависимости от конденсаторной технологии. Величина импеданса зависит от отдельных реактивных и резистивных компонентов эквивалентной схемы конденсатора.Три составляющих — индуктивное реактивное сопротивление, емкостное реактивное сопротивление и эквивалентное последовательное сопротивление — меняются в зависимости от рабочей частоты. Последние два также зависят от температуры. В большинстве технических паспортов характеристики импеданса конденсатора обычно представлены в виде рабочих характеристик.
Пример зависимости импеданса от частоты. Источник изображения www.vishay.com
Коэффициент рассеяния (tanδ)
Этот электрический параметр описывает соотношение между эффективной мощностью и реактивной мощностью, когда на компонент подается синусоидальное напряжение.Если мы рассмотрим типичную эквивалентную схему, этот параметр связывает составляющую емкостного реактивного сопротивления и эквивалентное последовательное сопротивление. Изменение этого параметра в зависимости от частоты и температуры обычно указывается в технических характеристиках, обычно в виде кривых рабочих характеристик.
Источник изображения: www.vishay.com
Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL)
ESL является одним из ключевых компонентов базовой эквивалентной схемы типичного конденсатора.Этот параметр в первую очередь определяется внутренней конструкцией компонента и его конфигурацией клемм. Эквивалентная последовательная индуктивность компонента относительно не зависит от температуры и частоты.
Ток утечки
Этот параметр зависит от многих факторов, включая конструкцию компонента, внутреннюю температуру и приложенное напряжение. Время и условия хранения в значительной степени определяют начальный ток утечки компонента. В большинстве технических паспортов характеристики тока утечки конденсатора представлены в виде рабочих характеристик.
Пульсации тока
Ток, протекающий через устройство при приложении переменного напряжения, эквивалентен среднеквадратическому значению пульсирующего тока. Этот ток вызывает потери мощности и определяет самонагревающиеся свойства компонента. Для большинства конденсаторов разработчик схемы должен рассчитать максимальный ток пульсации.
Некоторые из факторов, которые следует учитывать при определении максимально допустимого значения тока, включают температуру окружающей среды, термическое сопротивление, эквивалентное последовательное сопротивление и используемые методы охлаждения.В большинстве технических паспортов производители указывают номинальное значение пульсирующего тока при определенных температурных и частотных условиях.
Прочность на пробой
Этот параметр в значительной степени определяется конструкцией компонента и варьируется от одного типа конденсатора к другому. Для алюминиевых электролитических конденсаторов большинство производителей используют изолирующие гильзы для повышения прочности на пробой.
Температурные характеристики
Большинство рабочих параметров конденсатора в значительной степени зависят от температуры, при которой работает компонент.В техническом паспорте указан температурный диапазон, для которого разработан компонент. Он также предоставляет информацию о том, как изменения температуры влияют на другие параметры, обычно в виде кривых производительности.
Другие рабочие характеристики, представляющие интерес для разработчиков схем, включают следующие:
Сопротивление изоляции
Вносимое убыток
- Скорость старения
Графики производительности
Большинство параметров конденсаторов зависят от таких условий, как температура и частота.Для таких параметров производители используют кривые производительности для описания характеристик компонента. Разработчик схемы может определить конкретное значение для такого параметра, прочитав значение, которое соответствует условиям, при которых компонент будет использоваться.
Размеры
При разработке схемы одним из ключевых факторов, которые следует учитывать, является размер компонента. Производители предоставляют эту информацию, чтобы вы могли выбрать компонент, который соответствует требованиям к пространству вашей схемы.Размер обычно указывается как в дюймах, так и в миллиметрах.
Источник изображения: kemet.com
Строительство
Для некоторых приложений проектировщика схем может интересовать технология изготовления компонента. В этом разделе представлены детали конструкции, которые могут быть интересны разработчикам схем.
Механическое напряжение
Если вы собираетесь использовать конденсатор в приложении, где он может подвергаться ударам и вибрации, очень важно учитывать его устойчивость к механическим воздействиям.Некоторые из параметров, которые приведены в таблицах данных, чтобы помочь вам оценить пригодность компонента для такого применения, включают высоту эксплуатации, устойчивость к вибрации и надежность клемм и проводов.
Пайка
Рабочие характеристики конденсатора могут значительно ухудшиться, если не соблюдены требования к пайке, указанные производителем. Воздействие на конденсатор чрезмерных температур, более длительное время пайки и нанесение излишка паяльного материала — вот некоторые из факторов, которые могут снизить производительность компонента.Типовой лист данных содержит инструкции по процедуре пайки, условиям и ограничениям пайки, а также рекомендуемые продукты для пайки. Эта информация предназначена для конденсаторов, требующих пайки.
Источник изображения: www.kemet.com
Крепление
Электронная схема может выйти из строя, если компонент установлен неправильно. Чтобы обеспечить оптимальную работу вашей схемы, производители конденсаторов предоставляют рекомендации по установке в технических паспортах компонентов.В большинстве случаев предусмотрено несколько рекомендуемых монтажных положений, чтобы обеспечить гибкость при проектировании. Перед установкой компонента всегда важно обращать внимание на предостережения, содержащиеся в паспорте. В дополнение к монтажным позициям производители компонентов также указывают в этом разделе рекомендуемые моменты затяжки.
Охлаждение
Некоторые типы конденсаторов, например, алюминиевые электролитические конденсаторы, выделяют тепло в обмотках. Избыточный нагрев может существенно повлиять на ток пульсаций и срок службы компонента.Для компонентов, которые могут выделять значительное количество тепла, естественной конвекции недостаточно, и необходимо обеспечить внешнее охлаждение для достижения оптимальной производительности. Некоторые из наиболее распространенных методов охлаждения конденсаторов включают использование принудительной вентиляции или радиаторов. Обычно производители указывают в технических паспортах, требуется ли внешнее охлаждение.
Климатическая категория
Рабочие характеристики конденсатора в значительной степени зависят от климатических условий, в которых используется компонент.Одним из наиболее важных условий окружающей среды, которые следует учитывать, является температура. Производитель указывает в техническом паспорте, как характеристики компонента меняются в зависимости от температуры и других условий окружающей среды.
Соображения безопасности
Некоторые из наиболее распространенных рисков, связанных с использованием конденсаторов, включают опасность поражения электрическим током, вентиляцию и возгорание. Эти риски различаются в зависимости от конденсаторной технологии и характеристик конкретного компонента.Например, алюминиевые электролитические конденсаторы, особенно те, которые предназначены для работы при высоком напряжении, могут вызвать смертельный удар электрическим током, и с ними следует обращаться с особой осторожностью. Информация о потенциальных рисках, связанных с компонентом, обычно включается в лист данных.
Условия хранения
Для большинства типов конденсаторов рабочие характеристики в значительной степени зависят от того, как компоненты хранятся и как долго. Чтобы свойства вашего компонента не сильно пострадали, вы должны хранить их в соответствии с указаниями производителя.Подробная информация о рекомендуемых условиях хранения и инструкции о том, как использовать компонент после хранения в течение определенного периода времени, обычно приводятся в технических данных.
Источник изображения: tdk.com
Информация об испытаниях
Для некоторых конденсаторов производитель может предоставить тестовую информацию, чтобы разработчики могли оценить, подходит ли компонент для конкретного применения или нет. Например, для пленочных конденсаторов большинство производителей предоставляют подробную информацию о различных испытаниях, включая испытание на надежность выводов, испытание сухим теплом, циклическое испытание влажного тепла, испытание с быстрым изменением температуры, испытание на холод и испытание в устойчивом состоянии при влажном тепле.
Квалификация / Сертификация
Для некоторых приложений требуются конденсаторы, отвечающие строгим требованиям к характеристикам и надежности. Эта информация включает методы тестирования и помогает разработчикам схем узнать, соответствует ли компонент конкретным требованиям данной отрасли.
Источник изображения: www.vishay.com
Информация для заказа
Этот раздел помогает разработчику схем ознакомиться с системой нумерации, используемой производителем.В этом разделе также приведены другие рекомендации производителя, которые могут помочь разработчику схем легко заказать компоненты.
Источник изображения: kemet.com
Утилизация конденсаторов
Некоторые конденсаторы содержат токсичные материалы, поэтому важно обеспечить их правильную утилизацию, чтобы предотвратить загрязнение. Этот раздел помогает разработчикам схем и инженерам узнать о рисках, связанных с неправильной утилизацией той или иной конденсаторной технологии, и о том, как их уменьшить.
Прочие
Другие разделы / подразделы, которые являются общими в технических паспортах конденсаторов, включают следующее:
Источник рекомендуемого изображения: Техническое описание конденсаторов Kemet и AVX
Низкотемпературные воздействия на алюминиевые электролитические конденсаторы
Срок службы всех остальных конденсаторов, алюминиевый электролитический конденсатор состоит из двух слоев проводящего материала, разделенных слоем диэлектрического материала.Алюминиевая фольга очень высокой чистоты используется в качестве анода, а проводящая жидкость (электролит) используется в качестве катода. Две алюминиевые фольги алюминиевого электролитического конденсатора обеспечивают большую площадь контакта, необходимую для прохождения тока к проводящему рабочему электролиту. Для достижения высоких значений емкости эффективную площадь контакта анода обычно увеличивают электрохимическим травлением. Тип и степень травления определяется желаемой эффективной площадью контакта.
В алюминиевом электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется слой оксида алюминия (Al2O3), что позволяет изготавливать компоненты с высокой емкостью с очень тонкими слоями диэлектрического материала, часто толщиной менее 1 мкм.Этот тонкий диэлектрический слой в сочетании с большой площадью контакта протравленного анода означает, что алюминиевые электролитические конденсаторы обладают более высокой емкостью на единицу площади, чем другие семейства диэлектриков.
Низкотемпературные характеристики алюминиевых электролитических конденсаторовРазличные параметры алюминиевых электролитических конденсаторов, включая рабочие температуры и электрические параметры, в значительной степени зависят от характеристик электролита. Свойства жидкого электролита, на которые существенно влияют колебания температуры, включают электропроводность и вязкость.Электропроводность электролита увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры. Температурные колебания больше влияют на характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов, чем на другие типы конденсаторов. Некоторые из функциональных параметров алюминиевых электролитических конденсаторов, на которые значительно влияют изменения температуры, включают емкость, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), касательную дельту, ток утечки и импеданс.
ЕмкостьТемпературные изменения существенно влияют на емкость алюминиевого электролитического конденсатора.По мере снижения температуры электролита его вязкость увеличивается, что приводит к снижению электропроводности. Следовательно, емкость алюминиевых электролитических конденсаторов уменьшается с понижением температуры. На низких частотах зависимость между температурой и емкостью алюминиевых электролитических конденсаторов почти линейна. При работе при -400 ° C низковольтные алюминиевые электролитические конденсаторы с низкотемпературным номиналом -550 ° C демонстрируют потерю емкости от -10% до -20%.Потери емкости высоковольтных конденсаторов могут достигать 40%. При работе на пределе низких температур емкость алюминиевых электролитических конденсаторов с номиналом -550 ° C снижается менее чем на 20%.
Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)Активный компонент эквивалентной последовательной цепи конденсатора называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). На ESR алюминиевых электролитических конденсаторов значительно влияют изменения температуры и частоты.В мокрых алюминиевых электролитических конденсаторах при понижении температуры наблюдаются резкие изменения емкости. Изменения емкости в основном связаны с влиянием изменения температуры на электролит, а не на диэлектрик. Удельное сопротивление электролита увеличивается с понижением температуры. Например, когда температура падает с 250 ° C до -550 ° C, удельное сопротивление электролита может увеличиваться примерно в 100 раз, что приводит к значительному увеличению ESR.В влажных алюминиевых конденсаторах при понижении температуры наблюдаются резкие изменения ESR. Для алюминиевого электролитического конденсатора, работающего на низкотемпературном пределе, ESR более чем в 10 раз. Если конденсатор с низкотемпературным номиналом -200C работает при -400C, его эквивалентное последовательное сопротивление может увеличиться более чем в два раза.
Ток утечкиТок утечки электролитического конденсатора в первую очередь зависит от характеристик диэлектрического материала.Дефекты кристаллов, трещины, напряжения и повреждения, связанные с установкой, являются одними из основных причин тока утечки. Хотя значение тока утечки можно уменьшить за счет минимизации этих дефектов, полностью исключить его невозможно. Ключевые факторы, влияющие на ток утечки, включают температуру, время, приложенное напряжение и конструкцию конденсатора. Ток утечки увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры. Для алюминиевых электролитических конденсаторов этот функциональный параметр обычно стабилен при низких температурах.Кроме того, начальный ток утечки алюминиевого электролитического конденсатора зависит от продолжительности и условий хранения.
ИмпедансИмпеданс алюминиевого электролитического конденсатора зависит от частоты и температуры. Он включает в себя емкостное сопротивление конденсатора, омические и диэлектрические потери фольги, электролита и выводов, а также индуктивное сопротивление обмоток конденсатора. Емкостное реактивное сопротивление и эквивалентное последовательное сопротивление зависят как от частоты, так и от температуры, в то время как индуктивное реактивное сопротивление зависит только от частоты.Импеданс алюминиевого электролитического конденсатора увеличивается с понижением температуры. Когда алюминиевый электролитический конденсатор работает на пределе низких температур, его полное сопротивление увеличивается до 10 раз.
Коэффициент рассеяния (тангенс угла потерь или Tan δ)Коэффициент рассеяния или тангенс угла потерь конденсатора относится к отношению эквивалентного последовательного сопротивления к емкостному реактивному сопротивлению. Коэффициент рассеяния алюминиевого электролитического конденсатора зависит как от температуры, так и от частоты.Этот параметр увеличивается с понижением температуры. При работе на низкотемпературном пределе коэффициент рассеяния алюминиевого электролитического конденсатора с низкотемпературным номиналом -550 ° C увеличивается более чем в 10 раз. Когда тот же конденсатор работает при -400С, параметр увеличивается до 5 раз.
дрейф параметра | Центр усовершенствованной инженерии жизненного цикла
Описание дефекта
Пассивные части с электрическими параметрами, которые выходят за установленные пределы или находятся в незначительных пределах при комнатной температуре.
Процесс (ы) образования дефектов
Многие причины могут привести к отклонению параметров в пассивных частях. Примеры двух обычно используемых конденсаторов приведены ниже:
В электролитических конденсаторах испарение электролита является основным механизмом деградации, который вызывает увеличение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и уменьшение емкости [1, 2]
В твердотельных танталовых конденсаторах высокое ESR может быть вызвано следующими причинами:
• Механические напряжения во время захвата и установки, монтажа платы и т. Д.может поставить под угрозу внутренние соединения [3].
• Термомеханические напряжения во время оплавления могут привести к высокому ESR, поскольку материалы, используемые в конструкции типичного танталового конденсатора, имеют очень разный коэффициент теплового расширения (CTE) [3].
• Воздействие высокой относительной влажности при повышенной температуре может привести к окислению внешних проводов, вызывая высокое СОЭ [3].
• Электрическое сопротивление диоксида марганца как покрытия диэлектрика из оксида тантала увеличивается при воздействии влаги, что приводит к увеличению ESR конденсатора [3, 4].
Из-за множества различных механизмов деградации различных пассивных устройств, эти дефектные части можно выявить с помощью различных стресс-тестов.
Список тестов для выявления этого дефекта | Ускорение при отказе | Вероятность преципитировать дефект (состояние) | Механизм (ы) отказа |
Напряжение холодного шага | • Обнаружен дрейф параметров в компонентах при напряжении на холодном этапе [5] | ✇ | НЕТ |
Напряжение горячего шага | • Высокая температура ускоряет механизмы деградации, зависящие от температуры | ✇ | Испарение электролита электролитических конденсаторов |
Тепловой удар | • Термомеханическое напряжение ускоряет растрескивание или межфазное расслоение внутренних соединений. | ✇ | Термическая усталость Термическое механическое перенапряжение |
Случайная вибрация | • Случайная вибрация ускоряет рост механических дефектов, которые приводят к отклонениям параметров | ✇ | Механическая усталость Механическое перенапряжение |
Комбинированная среда | • Комбинация теплового удара и случайной вибрации | ✇ | Комбинация теплового удара и случайной вибрации |
Ссылки
[1] Шанкаран В.А., Рис Ф. Л., Авант С. С., «Тестирование и прогнозирование срока службы электролитических конденсаторов», 32 th Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений (IAS) , том. 2. pp. 1058-1065, 1997.
.[2] Стивенс Дж. Л., Шаффер Дж. С., Ванденхам Дж. Т., «Срок службы больших алюминиевых электролитических конденсаторов: влияние конструкции и применения», 36 th Ежегодное собрание Общества отраслевых приложений (IAS), vol. 4. С. 2493-2499, 2001.
.[3] Кази Дж., «Обзор анализа отказов танталовых конденсаторов», Анализ отказов электронных устройств, вып. 16, вып. 2, стр. 18-23, 2013.
[4] Фрезия Э. Дж., Экфельдт Дж. М., «Режимы и механизмы отказов в твердотельных танталовых конденсаторах», 2 nd Annual Symposium on Physics of Failure in Electronics , pp. 483-497, 1963.
[5] Сильверман М., «Сводка результатов HALT и HASS в центре ускоренного тестирования надежности», Труды ежегодного симпозиума по надежности и ремонтопригодности , стр.30-36, 1998.
Электролитический конденсатор с пятью основными характеристическими параметрами
У электролитического конденсаторапять основных характеристических параметров: номинальная емкость и допустимое отклонение, номинальное напряжение, сопротивление изоляции, потери и частотные характеристики.
- Номинальная емкость и допустимое отклонение электролитического конденсатора
Номинальная емкость — это емкость, указанная на конденсаторе. Отклонение между фактической емкостью конденсатора и номинальной емкостью называется погрешностью, а точность в пределах допустимого диапазона отклонения.
Соответствие между уровнем точности и допустимой погрешностью: 00 (01) — ± 1%, 0 (02) — ± 2%, I- ± 5%, II- ± 10%, III- ± 20%, Ⅳ — (+ 20 % -10%), Ⅴ — (+ 50% -20%), Ⅵ — (+ 50% -30%)
Конденсаторы общего назначения обычно используются в классах Ⅰ, Ⅱ и Ⅲ, а электролитические конденсаторы используются в классах Ⅳ, Ⅵ и Ⅵ, в зависимости от области применения.
- Номинальное напряжение электролитического конденсатора
При самой низкой температуре окружающей среды и номинальной температуре окружающей среды можно непрерывно добавлять к максимальному действующему значению постоянного напряжения конденсатора, как правило, непосредственно на корпусе конденсатора, если рабочее напряжение превышает выдерживаемое напряжение конденсатора, конденсатор выходит из строя, вызывая непоправимый постоянный ток. повреждать.
- Сопротивление изоляции электролитического конденсатора
На конденсатор подается постоянное напряжение и возникает ток утечки. Соотношение между ними называется сопротивлением изоляции. Когда емкость мала, она в основном зависит от состояния поверхности конденсатора. Когда емкость> 0,1 мкФ, это в основном зависит от производительности носителя. Постоянная времени конденсатора: чтобы правильно оценить изоляцию конденсаторов большой емкости, вводится постоянная времени, которая равна произведению сопротивления изоляции конденсатора на емкость.
- потеря электролитического конденсатора
Энергия, потребляемая конденсатором за единицу времени из-за тепла, называется потерями под действием электрического поля. Для всевозможных конденсаторов оговаривается допустимая величина потерь в определенном диапазоне частот. Потери конденсатора в основном вызваны диэлектрическими потерями, потерей проводимости и сопротивлением всех металлических частей конденсатора. Под действием постоянного электрического поля потери конденсатора возникают в виде потерь проводимости утечки, которые обычно невелики.Под действием переменного электрического поля потери конденсатора связаны не только с проводимостью утечки, но и с периодическим процессом установления поляризации.
- Частотные характеристики электролитического конденсатора
По мере увеличения частоты емкость обычных конденсаторов падает по закону.
Электролитический конденсатор— обзор
Электролитический конденсатор
Электролитический конденсатор является предметом отдельного рассмотрения, и его следует рассматривать отдельно от всех других конденсаторов.Принцип заключается в том, что некоторые металлы, в частности алюминий и тантал, могут иметь очень тонкие пленки соответствующих оксидов, образующихся на поверхности, когда напряжение прикладывается с правильной полярностью (положительный металл) между металлом и слабокислой жидкостью. Эти очень тонкие пленки затем изолируют металл от проводящей жидкости, электролита, образуя конденсатор; электролитический конденсатор. Название происходит от сходства с электролитической (металлической) ячейкой.
- •
Тот же самый эффект вызывает проблему поляризации ccll, см. Главу 7.
В электролитических конденсаторах наиболее распространенного типа используется алюминиевая фольга, которая может быть протравлена, иметь ямочки или гофрирование для увеличения полезной площади, заключенная в алюминиевую банку, заполненную слабокислым раствором пербората аммония в форме желе. . Конденсатор формируется путем подачи на конденсатор медленно нарастающего напряжения с положительным полюсом фольги и отрицательным полюсом корпуса до тех пор, пока напряжение не достигнет номинального уровня, а постоянный ток не упадет до минимума, что указывает на то, что изоляция настолько хороша, насколько это возможно быть.С этого момента, когда конденсатор используется, к нему должно подаваться постоянное (поляризационное) напряжение той же полярности, чтобы поддерживать изолирующую пленку. Если конденсатор используется с обратным напряжением, пленка растворяется, удаляя любую изоляцию и позволяя большим токам проходить через жидкость, которая испаряется, разрушая банку. Электролит обычно находится в желеобразной форме, но разрушение, которое может быть вызвано взрывом электролита (не говоря уже о шуме), гарантирует, что ни один из тех, кто достиг этого, не захочет повторить попытку.
Использование тантала в качестве металла электролита позволяет получить совершенно иную конструкцию, в которой оксидная пленка более устойчива и способна выдерживать перепады напряжения. Танталовые конденсаторы ( tantalytics ) могут использоваться без постоянного поляризующего напряжения, могут работать с практически сухим электролитом и, как правило, имеют лучшие характеристики, чем традиционные алюминиевые электролиты. Опыт использования тантала привел к разработке «сухих» электролитов для алюминиевого типа электролитов.
- •
Танталитические конденсаторы не следует использовать в приложениях звуковой связи, в которых напряжение смещения мало или отсутствует.
Из-за очень хрупкой природы изолирующей пленки, толщина которой может составлять всего несколько атомов, электролитические конденсаторы всегда склонны к большой утечке, поэтому указывается ток утечки при номинальном напряжении, а не коэффициент мощности. или коэффициенты рассеяния. Утечка часто связана со значением емкости и рабочим напряжением и формулой:
I утечка = 4 + (0.006 × C × V )
часто используется, с I в μα, C в F и V в вольтах. Например, использование этой формулы для конденсатора 200 мкФ при 12 В дает ток утечки 4 + (0,006 × 200 × 12) = 18,4 мкА. Некоторые производители будут использовать эту формулу для определения значений утечки. Ни один производитель не гарантирует, что электролит имеет низкую величину утечки, но измеренные значения часто бывают на удивление хорошими, если электролит эксплуатируется в разумных условиях.Боб Пиз приводит примеры электролитов 500 мкФ с утечкой 2 нА при рабочем напряжении 10 В.
Рисунок 4.6. Типичные размеры электролитического алюминия (Фото: Nichicon Corp.).
Многие производители также указывают ожидаемый срок службы электролитиков более 100 000 часов при 40 ° C и номинальном напряжении, поскольку все еще существуют некоторые предубеждения против их использования для чего-либо, кроме бытовой электроники. Военные приложения обычно запрещают использование электролитов, но теперь они широко применяются в промышленном оборудовании.Часто указываются диапазоны температур от –40 ° C до + 85 ° C, но при более высоких температурах требуется значительное снижение номинальных характеристик, а при более низких температурах существует риск замерзания гелеобразного электролита. Это до некоторой степени уравновешивается увеличением потерь при замерзании электролита, что приводит к более сильному рассеиванию и последующему оттаиванию. Однако это не тот эффект, на который вам следует полагаться. Некоторые типы могут иметь вентиляционные отверстия для сброса давления газа внутри электролита.
Электролитики используются в основном в качестве резервуаров и сглаживающих конденсаторов для источников питания с частотой сети, поэтому их наиболее важные параметры, кроме емкости и номинального напряжения, касаются величины пульсирующего тока, который они могут пропускать. Для каждого конденсатора производитель указывает максимальный ток пульсации (обычно при 100 или 120 Гц), а также два параметра, которые касаются способности конденсатора пропускать ток, ESR и импеданса. ESR — это эффективное последовательное сопротивление в миллиомах, обычно 50 мОм, для низкочастотных токов, и это значение может устанавливать ограничение на ток пульсаций, который может пройти; также на эффективность конденсатора для сглаживания.Другой параметр — это эффективный импеданс в мОм, измеренный при 10 кГц и 20 ° C, который используется для измерения того, насколько эффективно конденсатор будет пропускать токи на более высоких частотах. Если в цепи развязки используется электролитический конденсатор, который может работать с большим диапазоном частот, следует использовать другие типы конденсаторов для работы с частотами выше 10 кГц, например, конденсаторы из полиэфира для диапазона до 10 МГц и слюдяные или керамический для более высоких частот. Полезное практическое правило — иметь один электролит для пяти керамических или дисковых материалов.
В электролизерах общего назначения используется алюминий, часто с отдельным алюминиевым корпусом с номинальным значением изоляции 1000 В. Физическая форма представляет собой цилиндр с биркой, стержнем или винтовым соединением на одном конце. Диапазон емкости обычно очень велик для блоков с более низким напряжением, до 15 000 мкФ при работе 16 В, но при более высоких номинальных напряжениях 400 В значения от 1 мкФ до 220 мкФ более обычны. Многие конструкторы избегают использования электролита при рабочем напряжении более 350 В. Допуск значения большой (от -10% до + 50%), а допустимые токи пульсации колеблются от 1 А до 7 А в зависимости от размера конденсатора.
- •
Исчерпывающий набор руководящих указаний по применению алюминиевых электролитов см. На веб-сайте:
http://www.nichicon-us.com/tech-info.html
Еще одно полезное правило Практический опыт заключается в том, что вам нужно 1000 мкФ сглаживания на каждый ампер выходного постоянного тока, но это не обязательно удовлетворительно. Предположим, например, что конденсатор емкостью 5000 мкФ используется с питанием 6 В при полном номинальном токе пульсаций 5 А и имеет ESR 50 мОм.Пилообразная пульсация будет составлять 6 В от пика к пику, а еще 5 × 0,05 В = 0,25 В из-за ESR почти незначительна. Рассеивание в конденсаторе также будет слишком большим, и в такой схеме лучше использовать несколько конденсаторов параллельно.
Электролитические компоненты меньшего размера предназначены для непосредственного монтажа на печатных платах для развязки или дополнительного сглаживания, они имеют цилиндрическую форму и имеют концевые заделки для проводов, либо осевые (провод на каждом конце), либо радиальные (оба провода на одном конце).Диапазон напряжения может составлять от 10 В до 450 В, с диапазоном рабочих температур от –40 ° C до + 85 ° C (рекомендуется снижение номинальных значений при более высоких температурах) и с коэффициентом мощности, который может быть от 0,08 до самого высокого. как 0,2. Самый большой диапазон значений, обычно от 0,1 мкФ до 4700 мкФ, доступен для меньших рабочих напряжений. Субминиатюрные версии имеют рабочее напряжение от 6,3 В до 63 В и ток утечки не менее 3 мкА, а для более крупных емкостных устройств утечка рассчитывается по формуле: 0.01 C × V . Например, конденсатор 47 мкФ 40 В может иметь утечку: 0,01 × 47 × 40 = 18,8 мкА, но измеренные значения обычно намного меньше, всего 10 нА или даже меньше для современных конденсаторов.
Специализированный тип с жидким электролитом предназначен для резервного копирования памяти в цифровых схемах. Микросхемы памяти CMOS могут сохранять данные, если на одном из выводов микросхемы поддерживается напряжение ниже нормального напряжения питания. Потребление тока на этом выводе очень низкое, и поэтому оно может обеспечиваться конденсатором в течение значительных периодов времени.Этот метод используется не для вычислителей, в которых используется батарея, а для таких устройств, как контроллеры центрального отопления, которые должны сохранять свои настройки, если электроснабжение отсутствует на сравнительно короткий период времени. Типичные значения для этих электролитов — 1F0 и 3F3. Время разряда составляет от 1 до 5 часов при 1 мА и от 300 до 500 часов при более типичном потребляемом токе 5 мкА, но следует учитывать высокий ток утечки.
Типы твердого электролита теперь доступны в алюминиевом диапазоне электролитов.В отличие от алюминиевых электролитов традиционного типа, они не требуют вентиляции и не подвержены испарению электролита. Кроме того, в отличие от традиционных электролитических, они могут работать в течение периодов без поляризующего напряжения и могут принимать обратное напряжение, хотя оно составляет всего около 30% от номинального прямого напряжения при 85 ° C, что значительно меньше при более высоких температурах. Типичные размеры от 2,2 мкФ до 100 мкФ с номинальным напряжением от 10 В до 35 В при 85 ° C. Диапазон температур составляет от –55 ° C до + 125 ° C, и даже при максимальной рабочей температуре 125 ° C ожидаемый срок службы превышает 20 000 часов.Токи утечки довольно высоки, в диапазоне от 9 мкА до 250 мкА, а номинальные значения тока пульсации находятся в диапазоне от 20 мА до 300 мА. Одна важная особенность заключается в том, что спецификации не накладывают ограничений на величину тока заряда или разряда, протекающего в цепи постоянного тока, при условии, что рабочее напряжение не превышается.
ТАНТАЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТИКИ
Танталовые электролиты неизменно используют твердые электролиты наряду с металлическим танталом и имеют гораздо меньшую утечку, чем алюминиевые.Это делает их в высшей степени подходящими для таких целей, как связь сигналов, фильтры, схемы синхронизации и развязка. Обычные формы этих электролитов представляют собой миниатюрные шарики с эпоксидным покрытием или трубчатые осевые частицы. Диапазон напряжения составляет от 6,3 В до 35 В со значениями от 0,1 мкФ до 100 мкФ. Диапазон температур от –55 ° C до + 85 ° C. Танталовые электролиты могут использоваться без какого-либо смещения постоянного тока, а также могут принимать небольшое обратное напряжение, обычно менее 1,0 В. Ожидается минимальный ток утечки 1 мкА, а для более высоких значений емкости и рабочего напряжения ток утечки определяется из емкости, умноженной на коэффициент напряжения, при минимальном гарантированном значении 1 пА.