Конструкция конденсатора: Что такое конденсатор, его конструкция, принцип работы и виды простым языком

Конструкции конденсаторов

Пакетная конструкция. В настоящее время конденсаторы делают из нескольких пластин в виде слоеного торта, т.е. создают многослойный конденсатор

В этом случае емкость такого конденсатора можно рассчитать:

где n – это количество пластин

Таким образом, площадь обкладок конденсатора увеличивается без увеличения площади, которую занимает конденсатор на подложке.

Пакетная конструкция присуща слюдяным, стеклоэмалевым, стеклокерамическим и некоторым типам керамических конденсаторов.

Пакет образован чередующимися слоями диэлектрика и обкладок, которые могут быть выполнены из металлической фольги или нанесены в виде пленок металла напылением или вжиганием. Пакетную конструкцию опресовывают, герметизируют или покрывают влагозащитной эмалью.

Рулонная конструкция

характерна для бумажных пленочных и электролитических конденсаторов сухого типа. В этом случае для бумажных и пленочных конденсаторов одновременно свертывают фольговые обкладки 2, разделенные бумагой или пленкой из полимера . Толщина бумаги берется не более 5 мкм, толщина пленки – 10 – 20 мкм, толщина обкладок из алюминия – 8 мкм. Для металлобумажных и металлопленочных конденсаторов обкладки выполняют нанесением тонкого слоя (сотые доли мкм) на поверхность ленты диэлектрика. В электролитических конденсаторах между двумя обкладками (оксидированной и неоксидированной) прокладывают ленту из бумаги или бязи, пропитанной электролитом, которую сворачивают в рулон одновременно с обкладками. Роль диэлектрика выполняет окисная пленка алюминия (относительная диэлектрическая проницаемость 10) или тантала (относительная диэлектрическая проницаемость 25) толщиной в сотые доли – единицы микрона. Такая толщина диэлектрика обеспечивает электролитическим конденсаторам повышенную удельную емкость. Электролит выполняет роль второй обкладки.

Современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечке заряда. Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах. Такие конденсаторы неполярны. Неполярные электролитические конденсаторы имеют емкость от 1 до 100 мкФ и рассчитаны на действующее значение напряжения 50 В. Кроме того, они дороже обычных (полярных) электролитических конденсаторов.

При использовании электролитического конденсатора необходимо правильно определить полярность его включения. При неправильном включении ток утечки этого конденсатора может влиять на режим усилительного каскада.

В алюминиевых электролитические конденсаторы в качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al₂O₃). Такие конденсаторы работают корректно только на малых частотах и имеют большую емкость.

Характеризуются высокой удельной емкостью. Электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру. Характеризуются высокими токами утечки, имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

В танталовые электролитических конденсаторах металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta

2O₅).

Свойства:

• высокая устойчивость к внешнему воздействию;

• компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя;

• меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Резервуарная конструкция характерна для жидкостных электролитических конденсаторов. В стальном герметизированном корпусе 10 цилиндрической формы расположен объемно-пористый анод 7 конденсатора, помещенный в электролит 6 из серной кислоты (в танталовых резервуарных конденсаторах в качестве электролита используются

HCl и LiCl). Для защиты от ее действия внутренние стенки корпуса покрыты серебром. Выводы конденсатора сделаны от цилиндра анода (ленточный плюсовой вывод 1) и от нижнего торца корпуса (проволочный минусовый вывод 9).

Резервуарная конструкция жидкостного электролитического конденсатора

1 – металлизация, 2, 3 – уплотняющая прокладка, 4 – положительный вывод, 5 – прокладка. 6 – электролит, 7 – объемо-пористый анод, 9 – отрицательный вывод, 10 – корпус.

Применение объемно-пористого анода, получаемого спеканием порошка окиси тантала, резко увеличивает эффективную площадь анода, что позволяет получить большие емкости конденсаторов при малых объемах. Использование сильно действующего (активного) электролита снижает сопротивление конденсатора, что улучшает температурные и частотные зависимости его емкости, но ограничивает предел рабочих напряжений.

Трубчатая конструкция присуща многим керамическим конденсаторам. Обкладки конденсаторов 4 и 5 образованы на внутренней и внешней поверхностях трубки 6 методом вжигания серебра в керамику. Толщину стенок трубки берут 0,25 мм и выше. В случае применения гибких проволочных выводов 1 нижнюю обкладку выводят на внешний цилиндр и создают между ней и верхней обкладкой изолирующий «поясок» 2.

Трубчатая конструкций керамических конденсаторов: а — с проволочными выводами, б — с ленточными выводами; 1 — проволочный вывод. 2 — поясок. 3 — эмаль, 4 — внутренняя обкладка. 5 — внешняя обкладка, 6 — керамическая трубка. 7 — внутренний ленточный вывод, 8 — внешний ленточный вывод.

В случае применения гибких проволочных выводов 1 нижнюю обкладку выводят на внешний цилиндр и создают между ней и верхней обкладкой изолирующий «поясок» 2. При использовании жестких ленточных выводов вывод 7 вставляют во внутреннюю полость трубки, а выводом 8 обжимают ее снаружи. Конструкция трубчатых конденсаторов имеет влагостойкое цветное эмалевое покрытие. Цвет эмали определяет группу стабильности емкости конденсатора.

Дисковая конструкция характерна для некоторых типов постоянных и полупеременных керамических конденсаторов. В этом случае на керамическом диске 5 (см. рис.) сверху и снизу образуют обкладки 2 и 4 конденсатора из вожженного серебра в виде полумесяца (при жестком креплении проволочных выводов 1 (3 – припой), проходящих через толщу диска) или круга (при непосредственной припайке проволочных выводов к обкладкам). Конструкцию дискового конденсатора также покрывают цветной эмалью.

Конструкции конденсаторов | Конденсаторные установки | Архивы

• эксплуатация
• монтаж
• конденсатор

Содержание материала

• Конденсаторные установки
• Конструкции конденсаторов
• Конденсаторные установки
• Измерения в цепях конденсаторных установок
• Защита конденсаторных установок
• Автоматизация конденсаторных установок
• Монтаж и испытания
• Указания по эксплуатации
• Техника безопасности
• Приложения

Страница 2 из 10

В соответствии с ГОСТ 1282-58 современные конденсаторы для повышения коэффициента мощности (cos ϕ) изготовляются на напряжения 0,22; 0,38; 0,5; 1,05; 3,15; 6,3 и 10,5 кВ.
Основными конструктивными элементами конденсатора являются: выемная часть, корпус (бак), стальная крышка, выводные изоляторы.

Выемная часть — собственно конденсатор —- состоит из пакета, который собирается из отдельных секций. Секции электрически соединены параллельно у конденсаторов на напряжения до 1,05 кВ или параллельно-последовательно у конденсаторов на более высокие напряжения. Конденсаторы на напряжения 0,22; 0.38 и

Рис. 3. Схемы внутренних соединений конденсаторов.
0,5 кВ нормально имеют трехфазное исполнение и соединение фаз треугольником. Остальные типы конденсаторов выполняются однофазными. Схемы внутренних соединений конденсаторов приведены на рис. 3.
Каждая секция представляет собой единичный конденсатор, собранный из металлических обкладок с разделяющими изолирующими прослойками и двух выводов для соединения данной секции с другими.
Обкладки конденсаторов выполняются из алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм, а прослойками служит высокосортная конденсаторная бумага толщиной 0,007—0,012 мм, пропитанная жидким диэлектриком. Ширина бумаги берется на 10—15 мм больше ширины фольги. Число слоев конденсаторной бумаги между обкладками зависит от величины напряжения, на которое рассчитана секция.
Высокосортная бумага, применяемая для изготовления конденсаторов, все же имеет недостатки (пористость, загрязненность), поэтому для увеличения надежной работы конденсаторов прокладывают несколько слоев конденсаторной бумаги между обкладками. Загрязненность, т. е. наличие в конденсаторной бумаге частиц, являющихся хорошими проводниками электрического тока, приводит к тому, что при повышении приложенного напряжения в отдельных местах возникает так называемый тлеющий разряд, вследствие чего происходит разложение жидкого диэлектрика. Выделяемый при разложении диэлектрика водород стремится вспучить бак конденсатора. Поэтому необходимо, чтобы работа конденсаторов протекала при их номинальном напряжении.
В процессе изготовления секций бумагу и фольгу наматывают на цилиндрическую оправу, а затем прессуют для придания им плоской формы. Все секции плотно сжимаются в один пакет металлическими пластинами, которые стягиваются стальными хомутами. Выемная часть в отечественных конденсаторах опирается на дно корпуса и изолируется от дна и стенок изоляционными прокладками, а в зарубежных конденсаторах большей мощности применяется также крепление к крышке корпуса подобно выемной части трансформаторов небольшой мощности.
Секции конденсаторов на напряжение 1,05 кВ и ниже снабжены индивидуальными предохранителями (секции соединяются с выводами или другими секциями проводниками диаметром около 0,25 мм), отключающими их в случае повреждения при эксплуатации. При этом конденсатор продолжает работать при весьма незначительном снижении емкости. Бак конденсатора сварной, изготовляется из листовой стали и имеет прямоугольную форму. Швы бака и соединения с крышкой выполняются герметическими, чтобы исключить возможность проникновения воздуха и вытекания жидкого диэлектрика. Конструкция бака допускает температурные изменения объема жидкого диэлектрика, а форма поверхности обеспечивает хорошее охлаждение конденсатора.
На баке конденсатора для его переноски приварены откидные ручки или специальные скобы (подъемные кольца), а также укрепляется маркировочная табличка, на которой обозначены: номинальное напряжение конденсатора, частота, емкость и реактивная мощность.
Стальная крышка конденсатора герметически соединяется с корпусом электросваркой. На крышке крепятся проходные (выводные) фарфоровые изоляторы с арматурой и токоведущнми частями (стержнями), скоба со шпилькой и гайками для заземления.
Выводные изоляторы изготовляются из фарфора, а их токоведущие стержни — из круглой латуни сплошного или трубчатого сечения. Количество выводных изоляторов в трехфазных конденсаторах равно трем, а в однофазных — двум. Герметическое соединение выводных изоляторов с крышкой обеспечивается пайкой. Бак и крышка окрашиваются краской, стойкой к атмосферным воздействиям.
Жидкий диэлектрик предназначен для заполнения пор конденсаторной бумаги, чем повышает надежность работы изоляции и улучшает охлаждение секций.
В конденсаторах отечественного производства в качестве диэлектрика применяется минеральное масло либо специальная синтетическая негорючая жидкость — совол. Минеральное масло отличается от масла, применяемого в силовых трансформаторах и выключателях, боле тщательной очисткой.
Совол представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, имеющую значительную вязкость и более высокое значение диэлектрической проницаемости (5,1 вместо 2,2 у минерального масла). В результате этого емкость конденсатора, пропитанного соволом, примерно на 40—50% выше емкости конденсатора такой же мощности, пропитанного минеральным маслом.
Совол негорюч, что полностью устраняет возможность возгорания конденсаторов при коротких замыканиях.
Недостатками совола являются его высокая чувствительность к загрязнению и токсичность, что значительно осложняет процесс его обработки и производства конденсаторов. Большими недостатками совола являются также увеличение вязкости и уменьшение объема при понижении температуры, что ведет к образованию в застывшем соволе пустот и трещин при температурах 20н-30°С ниже нуля. Совол, попадая на слизистые оболочки, вызывает их раздражение, а продукты разложения его действуют раздражающе на дыхательные пути.
В связи с тем, что диэлектрическая проницаемость при пропитке конденсаторной бумаги соволом более высока, чем при пропитке минеральным маслом, для изготовления конденсатора одинаковой мощности требуется меньше материалов (уменьшаются вес и размеры), и, несмотря на более высокую стоимость совола по сравнению с маслом, стоимость конденсатора снижается.
Основные данные минерального масла и совола приведены в табл. 1.
Таблица 1

Основные физико-химические свойства	Масло	Совол
Относительная диэлектрическая проницаемость при 20° С ..	2,2	5,1
То же при 90° С	2,1	4.4
Относительная диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги	3,5	5.5
Тангенс угла диэлектрических потерь при 20° С	0,0002	0.0002
То же при 90° С	0,008	0,002
Удельный вес при 20° С. ..	0,89	1.51
Пробивная прочность при 20° С, кВсм . . .	225	240
То же при 90° С	250	250
Температура застывания, °С…	—45	—8
Теплоемкость при 20° С, кал/град…	0,40	0,36

Собранные конденсаторы освобождаются от воздуха и влаги посредством сушки при вакууме. После сушки конденсатор под вакуумом заполняется через отверстия на крышке соответствующим диэлектриком. После окончания пропитки (заполнения конденсаторов) все отверстия забалчиваются и запаиваются.
Реактивная мощность однофазного или трехфазного конденсатора, соединенного треугольником, равна-
квар,
где Ск — емкость однофазного конденсатора или сумма емкостей всех трех фаз трехфазного конденсатора, соединенного треугольником, мкф;
U — линейное напряжение на зажимах конденсатора, кВ; со— угловая скорость, сек-1.
Реактивная мощность конденсатора пропорциональна его емкости, квадрату напряжения на зажимах и частоте приложенного напряжения.
Таким образом, фактическая мощность конденсатора определяется фактическим напряжением на его зажимах.
Отечественной промышленностью выпускаются бумажно-масляные конденсаторы типов КМ, КМВ (модернизированная конструкция), а также бумажно-соволовые типов КС, КСВ.
Они подразделяются на два габарита: 1-й габарит мощностью до 10 квар, 2-й — 25 квар.
Внешний вид конденсаторов и их размеры приведены на рис. 4 и в приложениях 1—3.
Конденсаторы типов КМ, КМВ, КС и КСВ предназначены для установки в закрытых помещениях и рассчитаны на работу при температуре окружающего воздуха ±35° на высоте не более 1 000 м над уровнем моря. Они допускают длительную (не свыше 4 часов в сутки) работу при повышении напряжения в сетях до 110% номинального значения и действующем значении тока до 130% номинального. Отклонение емкости конденсатора от номинального значения (каталожного) допускается в пределах от —5 до +15%. Тангенс угла диэлектрических потерь (собственные потери конденсатора), измеренный при температуре +20° С и частоте напряжения 50 гц, не должен превышать величины 0,0045 для конденсаторов на напряжения до 0,5 кВ и 0,003 для всех остальных типов бумажно-масляных конденсаторов, а с соволовым диэлектриком соответственно 0,005 и 0,0035.
Конденсаторы не предназначены для работы в среде, насыщенной пылью или содержащей едкие газы и пары, а также во взрывоопасной среде и в местах, подверженных тряске и ударам.

Рис. 4. Внешний вид и размеры конденсаторов. а — типа КМ-1.05; КМ-3,15; КМ-6,3; КМ-10,5; б —типа КМ-0.22; КМ-0.38; КМ-0,5; в —типа КМ2-0.22; KM2-0.38; КМ2-0.5; г — типа KM2-1.05; КМ2-3.15;
КМ2-6.3; КМ2-10.5.

Незначительное число электроустановок промышленных предприятий оборудовано косинусными конденсаторами типов КК, КРМ, КТМ на напряжения выше 1 000 в довоенного производства, из которых наиболее распространены однофазные конденсаторы. Трехфазные конденсаторы были выпущены в незначительном количестве с соединением фаз как треугольником, так и звездой с изолированной нейтралью.

• Назад
• Вперед

• Назад
• Вперед

• Вы здесь:  
• Главная
• Книги
• Архивы
• Комплектные конденсаторные установки

Читать также:

• Комплектные конденсаторные установки
• Руководство по устройству электроустановок
• Инструкция по эксплуатации ограничителей перенапряжения (ОПН)
• Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления
• Электросварщик оборудования АЭС

Конструкция конденсатора

 

 

Конструкция конденсатора

ВВЕДЕНИЕ

Как мы видели, емкость зависит от площади пластины, расстояния между пластинами и диэлектрической проницаемости, поэтому для данной емкости в заданном пространстве большая площадь пластины, малое расстояние между пластинами и высокая диэлектрическая проницаемость являются основные требования. Существует множество проблем, связанных с конструкцией конденсаторов для практического использования в схемах, и их можно условно разделить на две группы.

Электрические проблемы

Основная электрическая проблема связана с диэлектрической прочностью, но есть также проблемы, связанные с выделением тепла из-за переноса электронов. Это особенно важно на высоких частотах, где происходит постоянное и быстрое изменение полярности пластин.

Механические проблемы

Механические проблемы конструкции конденсатора в значительной степени зависят от трех факторов: требуемой емкости, максимального рабочего напряжения, при котором он должен использоваться, и от того, должен ли он использоваться на постоянном токе и низких частотах или на высоких частотах. частоты.

 

Воздушные конденсаторы переменной емкости если они могут предоставлять. Обычно они используются только в схемах настройки, где изменение емкости достигается путем превращения набора подвижных пластин в набор неподвижных пластин или из него. Примеры конденсаторов с переменным воздушным зазором показаны на рис. 5.9.0003

Конденсаторы с обмоткой

Пластины представляют собой две длинные полоски алюминиевой фольги, разделенные двумя полосками вощеной бумаги и свернутые в рулон, как показано на рис. 6. К каждой из металлических полосок и вся сборка затем запечатывается в металлическую трубку, которая затем маркируется и закрывается пластиковой изолирующей втулкой.

                      
Во многих современных конденсаторах в качестве диэлектрика вместо вощеной бумаги используется пластиковая пленка. Широко используемые пластмассы полистирол , полиэтилентерефталат ( ПЭТ ) и майлар . Большинство пластиковых диэлектрических конденсаторов имеют более высокое сопротивление изоляции, чем бумажные конденсаторы, но их работа ограничена частотами ниже примерно 100 МГц из-за диэлектрических потерь.
Рис. 6

Слюдяные конденсаторы

Это высококачественные конденсаторы со слюдой в качестве диэлектрика. Старые типы состоят из слоев металлической фольги, чередующихся со слоями из 9 слоев.слюда 0015 (рис. 7). Чередующиеся металлические фольги соединяются вместе и подключаются к двум клеммам. Затем сборка упаковывается, часто в формованный пластиковый или смоляной корпус. Некоторые конденсаторы с очень высокой стабильностью изготовлены из серебра , нанесенного непосредственно на одну сторону каждой полоски слюды. Они дороги, но могут использоваться на очень высоких частотах (примерно до 1 ГГц). Рис. 7

Керамические конденсаторы

Это высококачественные устройства, выполненные в различных формах, каждый тип конструкции зависит от требуемой емкости. На рис. 8 показана типичная конструкция, которая должна иметь диск из керамического материала (такого как титанат бария ), на противоположных сторонах которого нанесены серебряные электроды. Они широко используются для настройки и синхронизации на частотах примерно до 5 ГГц.

Рис. 8

Электролитические конденсаторы
Рис. 9
В электролитических конденсаторах используется анодирующее действие электролита борной кислоты на алюминиевые электроды, как показано на рис. 9. Чрезвычайно тонкая диэлектрическая пленка, образованная таким образом, позволяет изготавливать конденсаторы чрезвычайно высокой емкости в очень компактной форме. К сожалению, диэлектрическая пленка существует только до тех пор, пока приложенная ЭДС правильно поляризована. Неправильное подключение или подключение к источнику переменного тока разрушит пленку и, следовательно, конденсатор.

Во всех электролитических конденсаторах в качестве диэлектрика используется пленка из оксида металла . Конструкция (рис. 10) аналогична бумажному конденсатору с алюминиевой фольгой для пластин, разделенных бумагой, пропитанной электролитом типа борат аммония . Электролитические конденсаторы изготавливаются с рабочим напряжением от 6В до 500В, хотя точность, как правило, не очень высока.

 

Рис. 10

 

 

 

Источник: https://moodle.cambria.ac.uk/pluginfile.php/54150/mod_resource/content/0/E_E_Principles/Capacitor_construction.doc

Веб-сайт для посещения: https // moodle.cambria.ac.uk

Автор текста: указан в исходном документе вышеуказанного текста

Если вы являетесь автором вышеуказанного текста и не согласны делиться своими знаниями для обучения, исследований, стипендия (для добросовестного использования, как указано в законе об авторском праве США), пожалуйста, отправьте нам электронное письмо, и мы быстро удалим ваш текст. Добросовестное использование — это ограничение и исключение исключительного права, предоставленного авторским правом автору творческого произведения. В законе США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, новостные репортажи, исследования, обучение, библиотечное архивирование и стипендию. Он предусматривает законное нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работу другого автора в соответствии с четырехфакторным тестом баланса. (источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте, носит общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине ни в коем случае не может заменить совет врача или квалифицированного лица на законных основаниях профессия.

 

Конструкция конденсатора

 

Тексты являются собственностью их соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться ими со студентами, преподавателями и пользователями Интернета, их тексты будут использоваться только в иллюстративных целях. только в образовательных и научных целях.

Вся информация на нашем сайте предоставлена ​​в некоммерческих образовательных целях

Основы выбора конденсаторов в автомобильных конструкциях

Что вы узнаете:

• Четыре основных типа конденсаторов.
• Ключевые параметры, необходимые для выбора подходящего конденсатора для автомобильных конструкций.
• Преимущества и недостатки электролитических и электростатических конденсаторов.

 

Выбор надежного конденсатора для современной автомобильной электроники требует понимания как рабочих характеристик различных технологий, так и условий эксплуатации. Среда приложения может значительно повлиять на фактическую производительность схемы по сравнению с техническими характеристиками и, следовательно, будет иметь решающее значение при выборе наиболее эффективного и экономически эффективного решения.

Рисунок 1 показывает типичные диапазоны емкости и напряжения популярных конденсаторных диэлектриков. Часто выбор конденсаторов может пересекаться.

Хотя емкость и напряжение обычно являются основными параметрами, влияющими на выбор устройства, многие другие параметры также влияют на выбор. На рис. 2 показаны типичные значения диэлектрической проницаемости (K) и диэлектрической прочности для четырех основных типов конденсаторов.

Ключевые параметры Помимо емкости и напряжения

Сочетание низкого значения K и низкой диэлектрической прочности на пробой (например, в случае полипленочных конденсаторов) приводит к низкому объемному КПД. Тем не менее, относительно большой физический размер этих устройств может быть приемлемым, поскольку они обеспечивают чрезвычайно низкие потери и стабильные электрические характеристики при низкой стоимости.

При рассмотрении конденсаторов во время работы эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) представляет собой действительную часть импеданса и представляет собой потери конденсатора в эквивалентной цепи. Эти значения зависят от температуры, частоты и типа диэлектрика.

Сопротивление изоляции (IR) определяет величину постоянного тока утечки, который пропускает конденсатор при заданном приложенном напряжении; этот ток утечки обычно намного ниже для электростатических (пленочных и керамических) конденсаторов. Такая утечка зависит от температуры и величины приложенного напряжения, а индуктивность зависит от типа электрода.

Соотношение конденсаторов

На рис. 3 показаны важные соотношения конденсаторов: емкостное реактивное сопротивление, коэффициент рассеяния, индуктивное реактивное сопротивление и импеданс. Резистор очень высокого номинала используется для моделирования IR. Им пренебрегают для простоты получения общего импеданса (Z).

Полное сопротивление важно для определения того, как конденсатор влияет на входящие сигналы. Во время циклов зарядки/разрядки низкое значение ESR имеет решающее значение для достижения высокой эффективности, низких тепловых потерь и надежности. Емкостное реактивное сопротивление (XC) и индуктивное реактивное сопротивление (XL) указывают емкость накопления энергии и индуктивное поле, создаваемое конденсатором.

Обратите внимание, что при равенстве XC и XL достигается резонансная частота устройства. Это важно при выборе развязывающего конденсатора для удаления шума компонентов переменного тока из сигнала постоянного тока. Для эффективного удаления компонентов сигнала переменного тока из шины питания постоянного тока следует выбрать конденсатор с резонансной частотой, близкой к частоте нежелательных шумов переменного тока, для обеспечения минимального импеданса и максимальной развязки с землей.

Соображения для автомобильной промышленности

Автомобильные приложения регулярно делятся на такие категории, как управление мощностью (ЭБУ и трансмиссия) и безопасность и комфорт (например, подушки безопасности и климат-контроль), которые могут быть важны при рассмотрении критически важных характеристик, надежности и точности. Еще одним важным отличием является расположение в автомобиле и соответствующие условия эксплуатации.

При использовании под капотом возможны солевые брызги, вода, контакт топлива/масла или погружение в воду, рабочая температура 125°C или даже выше, уровень вибрации 15 g, до 200 Гц. Эти условия существенно отличаются от условий в салоне. Фактически, другая технология с высокой емкостью (электрический двухслойный конденсатор или EDLC) ограничена использованием в салоне в таких приложениях, как резервное питание eLatch, из-за ограничений рабочей температуры (85 ° C).

Типы конденсаторов

Обычно электролитические конденсаторы (танталовые, алюминиевые и EDLC) обладают высокой емкостью, но являются поляризованными. С другой стороны, электростатические конденсаторы (полипленочные и керамические) неполяризованы и обычно имеют очень низкие ESR и импеданс.

Тантал Устройства имеют рекомендуемое снижение напряжения на 50 % для твердых танталовых и 80 % для полимерных и мокрых осевых блоков для сохранения надежности. Для достижения очень низких уровней ESR, которые часто требуются для деталей с высокой емкостью, требуется тестирование/скрининг перенапряжения. Типичная частота отказов составляет от 5 FIT (отказов на миллиард часов) до 15 FIT со снижением номинального напряжения, а их электрические характеристики очень стабильны во времени и температуре.

Высокая емкость является ключевой особенностью алюминиевых конденсаторов . Тем не менее, температура оказывает значительное влияние на производительность устройства, и доступны различные семейства продуктов для работы при 85, 105, 125 и 150°C. Нет необходимости в экранировании по току, так как устройства имеют ресурс до износа до 10 000 часов при полной номинальной температуре и пульсирующем токе. Это время жизни можно увеличить, уменьшив любой параметр.

Керамические конденсаторы не требуют снижения номинальных значений напряжения в целях надежности, но необходимо учитывать коэффициент емкости по напряжению. Это связано с тем, что они могут потерять до 40 % своей емкости при работе с номинальным напряжением или вблизи него. Типичная частота отказов составляет менее 1 FIT, а некоторые диапазоны могут легко работать при 150°C. Вид отказа – короткий или параметрический сдвиг.

Наконец, полипленочные устройства обычно рассчитаны на температуру 105°C, хотя детали из полифениленсульфида (PPS) могут нагреваться до 125°C (полиэстер или PET) или даже 150°C (полиэтиленнафталат, или PEN). Снижение номинального напряжения не требуется, и типичная частота отказов составляет около 5 FIT, но предложения для поверхностного монтажа ограничены.

Важность этих характеристик варьируется в зависимости от применения и желаемого физического размера, стоимости и технологичности. Тем не менее, они позволяют выбирать общие технологии при рассмотрении фактической функции схемы.

Фильтрация мощности требует высокой емкости, низкого ESR и более высоких температурных характеристик, что делает тантал, алюминий и некоторые виды керамики наиболее применимыми. Объемное накопление энергии требует высокой емкости и низкого ESR для быстрых разрядов и импульсных применений.

Опять же, чаще всего используются тантал и алюминий, а также некоторые полиэтиленовые пленки. Для схем настройки и синхронизации требуется очень стабильная емкость в зависимости от температуры и частоты, и они должны быть воспроизводимыми в условиях теплового цикла. Здесь керамика класса I (C0G/NP0 и высокая добротность) и полипленки обычно являются лучшими решениями.