Неполярные конденсаторы большой емкости: Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие, как проверить

волшебные свойства загадочных баночек / Хабр

Было ли лучшее время для энтузиастов и любителей Hi-Fi, чем конец 1970-х и начало 1980-х годов? С одной стороны, так много всего происходило с развитием цифрового аудио, а с другой — наблюдался рост субъективизма. Внезапно проигрыватели и усилители стали оценивать не по уровню детонации, выходной мощности и гармоническим искажениям, а по их звучанию! И можно было даже всерьёз говорить о звучании кабелей. В этой новой атмосфере всё, что когда-то считалось само собой разумеющимся в области Hi-Fi, стало кандидатом на переоценку.

Пристальному изучению подверглось и влияние на звук пассивных электронных компонентов — резисторов, индуктивностей и конденсаторов. В особенности, конденсаторов. Знающие люди начали обсуждать такие явления как эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и диэлектрическое поглощение.

Сегодня мы нечасто слышим об этой теме, но не потому, что проблема была исчерпана. Скорее всего, разработчики нынче уделяют столь же пристальное внимание используемым пассивным компонентам, как и схемам, в которых они применяются, так что общественный фурор несколько стих.

Азы

В простейшем виде конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделённых воздухом (или, ещё лучше, вакуумом) и схематично изображён на рис. 1. Поскольку между пластинами нет проводящего пути, конденсатор блокирует постоянный ток (например, от батареи). При этом конденсатор, напротив, пропускает сигналы переменного тока — как раз такие как звуковые волны.

Рис. 1. Компоненты, из которых состоит конденсатор — две проводящие пластины, разделённые слоем диэлектрика.

Проверенное решение

Мы нечасто сталкиваемся с воздушными конденсаторами, но если вы заглядывали внутрь старого лампового радиоприемника и видели элемент, отвечающий за настройку, который состоит из чередующихся металлических пластин, это как раз воздушный конденсатор переменной ёмкости. В большинстве конденсаторов, с которыми мы сталкиваемся в аудиотехнике и прочей электронике, в качестве изолирующего материала (диэлектрика), разделяющего пластины, не используется воздух, поскольку он имеет низкую диэлектрическую постоянную (1,0), а это означает, что воздушные конденсаторы большой емкости слишком громоздкие, чтобы быть практичными. По этой причине используются, в основном, твёрдые диэлектрики, с более высокими диэлектрическими свойствами, в том числе из керамики и различных видов пластмасс (например, ПВХ с диэлектрической проницаемостью 4,0). Именно здесь история становится особенно интересной, поскольку для всех этих диэлектриков характерны те или иные компромиссы в плане влияния на звук, в то время как воздух практически идеален.

Простые фильтры

Для начала, узнаем побольше о том, как ведут себя конденсаторы и для чего они используются. Конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный, однако они не пропускают переменный ток с разной частотой одинаково. Это объясняется тем, что конденсаторы обладают реактивным сопротивлением, которое снижается с увеличением частоты (к слову, катушки индуктивности тоже обладают реактивным сопротивлением, которое, наоборот, увеличивается с ростом частоты).

Таким образом, конденсаторы пропускают высокочастотные сигналы легче, чем низкочастотные, что делает их крайне полезными в частотно-селективных цепях (то есть, в фильтрах), а также для устранения нежелательных сигналов (например, гул или шум с шины питания постоянного напряжения).

Простые фильтры верхних и нижних частот показаны на рис.2. В фильтре верхних частот (рис. 2а) последовательно включенный конденсатор подключен к шунтирующему резистору. В фильтре нижних частот (рис. 2b) конденсатор и резистор меняются местами.

Рис. 2. RC-фильтр первого порядка верхних (2a) и нижних (2b) частот.

Итак, конденсаторы зачастую используются для объединения цепей, отделения нежелательного шума в цепях постоянного напряжения и в частотно-селективных цепях (фильтрах). Поскольку конденсаторы накапливают электрический заряд, большие из них также применяются в качестве резервуаров в источниках питания переменного и постоянного тока. На рис. 3 показан типовой источник питания, включающий в себя понижающий трансформатор (он понижает напряжение сети), мостовой выпрямитель (который преобразует переменный ток из трансформатора в импульсный постоянный ток) и пару конденсаторов-резервуаров (сглаживающих пульсации после выпрямления переменного тока).

Рис.3. Принципиальная схема двухполупериодного источника питания, состоящего из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и двух резервуарных конденсаторов.

Подобные схемы встречаются во многих твердотельных аудиокомпонентах. Аналогичные решения используются и в ламповом оборудовании, но из-за высоких напряжений, требуемых для работы ламп, трансформатор здесь обычно повышает напряжение сети.

Ёмкость резервуарных конденсаторов, используемых в транзисторных усилителях мощности, может достигать 50 000 мкФ и более, тогда как в других случаях в схеме могут использоваться конденсаторы емкостью 1 НФ (одна тысячная микрофарада) или даже меньше. Таким образом, очевидно, что некоторые типы конденсаторов лучше подходят под определённые задачи, чем другие.

Важное уточнение

Как правило, самые большие резервуарные конденсаторы являются электролитическими, ведь они обеспечивают высокую ёмкость в сравнительно небольшом объёме. Такие конденсаторы содержат электролит (жидкость или гель), который химически реагирует с металлической фольгой внутри банки, образуя слой диэлектрика. Подобные электролитические конденсаторы, а также некоторые другие — например, танталовые, называются полярными, а несоблюдение полярности подключения может привести к их выходу из строя.

Другая разновидность — неполярные конденсаторы, которые можно подключать без учёта полярности. Подобные электролиты иногда использовались в пассивных кроссоверах акустических систем, однако такая практика сегодня устарела, поскольку плёночные конденсаторы справляются с этой задачей лучше, хоть и занимают больше места.

Конденсаторы также могут иметь различное расположение выводов — аксиальное (осевое) или радиальное. Преимущество радиальных электролитов заключается в том, что они занимают меньше площади на плате, однако их минус — в том, что они увеличивают её высоту. В больших электролитических конденсаторах обычно отказываются от выводов под пайку — в пользу винтовых клемм.

Что скрывают конденсаторы

Настоящие конденсаторы, как и настоящие политики, ведут себя не идеально, и именно здесь кроется причина их влияния на качество звука. Во-первых, на практике ни один конденсатор не является только ёмкостью — он также имеет индуктивность и сопротивление. На принципиальной схеме конденсатор обычно обозначается одним из символов на рис. 4 (все они визуально отсылают к двум разделенным пластинам), однако в реальности он представляет собой что-то вроде схемы, представленной на рис. 5. Резистор обозначенный на рисунке как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) может быть не постоянным — сопротивление может зависеть от частоты. В случае с электролитическими конденсаторами, ESR обычно уменьшается с частотой.

Рис. 4. Варианты обозначения конденсаторов на схеме

Одним из последствий того, что у конденсаторов есть индуктивность (ESL или эквивалентная последовательная индуктивность на рис. 6), является то, что они, по сути, являются электрически резонансными. Если проанализировать импеданс конденсатора в зависимости от частоты, он не будет продолжать уменьшаться с ростом частоты. На рис. 6 показано, что импеданс достигает минимума (эквивалентного значению ESR) на резонансной частоте, а затем, по мере увеличения частоты, он снова начинает расти из-за ESL.

Рис. 5. Схематичный эквивалент реального конденсатора демонстрирует паразитное сопротивление (ESR) и индуктивность (ESL)Рис. 6. Паразитная индуктивность приводит к тому, что у конденсаторы имеют электрический резонанс, иногда — в пределах слышимого диапазона частот.

У больших электролитических конденсаторов частоты электрического резонанса обычно находятся в пределах звукового диапазона. У небольших конденсаторов частоты электрического резонанса могут превышать 1 МГц. Для увеличения частоты электрического резонанса для заданной емкости следует уменьшить ESL — последовательную индуктивность.

Для достижения этой цели, при разработке электролитических конденсаторов, где такая проблема стоит наиболее остро, применяются различные методы. Например, в конденсаторах DNM T-Network для снижения индуктивности используются специальные Т-образные соединения из фольги — таким образом, их резонансная частота более чем в два раза выше по сравнению со стандартной конструкцией (от 28 кГц до 75 кГц — в примере, который приводит компания DNM на своём веб-сайте).

ESR оказывает потенциально благотворное влияние на демпфирование электрического резонанса конденсатора, однако, в отличие от индуктивности или ёмкости, сопротивление генерирует тепло в то время, когда через конденсатор проходит ток. В больших ёмкостных конденсаторах, где проходящие через них токи велики, этот эффект внутреннего нагрева ограничивает безопасные условия эксплуатации. Тем не менее, электролитические конденсаторы лучше всего работают именно тёплыми.

Микрофонный эффект

Не секрет, что ламповое оборудование чувствительно к вибрации. Внутри вакуумированной стеклянной оболочки лампы находятся тонкие металлические электроды, расстояние между которыми влияет на работу лампы. Таким образом, если встряхнуть лампу достаточно сильно, это отразится на её электрической мощности — эффект, который называют «микрофонным», поскольку лампа в таком случае ведёт себя подобно микрофону.

Твердотельная электроника меньше подвержена этому эффекту, однако приведём в пример некий крайний случай: разработчики первых систем управления двигателем в гоночных автомобилях вскоре научились не прикреплять электронные блоки к двигателю, либо использовать хорошую изоляцию, иначе вибрации от двигателя могли нарушить её работу. Уровни вибрации, которые испытывает Hi-Fi оборудование при повседневном использовании, гораздо ниже, однако некоторые производители, среди которых, например, Naim Audio, по-прежнему прилагают большие усилия, чтобы свести к минимуму вероятное воздействие микрофонного эффекта.

Способность конденсатора накапливать заряд (его ёмкость) пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними, а «пластины» обычно представляют собой тонкую фольгу с тонкими слоями диэлектрика между ними. Это приводит к тому, что конденсаторы подвержены воздействию микрофонного эффекта, поскольку из-за вибрации расстояние между пластинами и, следовательно, значение ёмкости может меняться.

Таким образом, физические свойства материалов, из которых изготовлен конденсатор, могут быть столь же важны, как и электрические параметры. Но что ещё интереснее, вибрация извне не является необходимым условием для того, чтобы конденсаторы страдали от её воздействия, ведь силы, формируемые напряжениями и токами внутри самого конденсатора, также могут вызывать механические резонансы. Из-за этого эффекта можно даже услышать, как некоторые конденсаторы издают звук, когда через них проходит сигнал. В кроссовере акустической системы, где уровни вибраций, напряжения и токи высоки, присутствует «идеальный шторм» факторов, которые делают выбор подходящего конденсатора особенно важной задачей.

Ключевые слова

Проблема микрофонного эффекта и механических резонансов конденсаторов активно обсуждалась на протяжении многих лет, однако исследований по этому вопросу было достаточно мало. Во всяком случае, мало опубликованных исследований. Но те, что существуют, подтверждают мнение, что данный эффект может оказывать заметное влияние качества звучания.

К тому же, в некоторых случаях конденсаторы могут приводить к необычайно высоким уровням гармонических и интермодуляционных искажений. Понимание того, как и почему это происходит, позволяет разработчикам сосредоточить свои усилия на доработке электронной схемы и тщательном выборе электронных компонентов — таким образом, чтобы это принесло наибольшую пользу.

Как выбрать конденсатор?

Во время работы над разделом о конденсаторах я подумал, что было бы полезно объяснить, почему один тип конденсаторов может быть заменен другим. Это важный вопрос, так как существует множество факторов (температурные характеристики, тип корпуса и так далее), которые делают тот или иной тип конденсаторов (электролитический, керамический и пр.) наиболее предпочтительным для вашего проекта.

В статье будут рассмотрены популярные типы конденсаторов, их достоинства и особенности, а также области применения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий наиболее популярных конденсаторов из каталога компании Терраэлектроника.

Например, результат поиска для DIP конденсаторов  c рабочим напряжением 450 В серии HP3 производства компании Hitachi с емкостью 56…680 мкФ приведен на Рис.1.

Рис. 1. Результат поискового запроса для  имеющихся на складе конденсаторов серии HP3 с рабочим напряжением 450 В от Hitachi  с емкостью в диапазоне  56…560 мкФ

Конденсаторы (Рис. 2) представляют собой двухвыводные компоненты, используемые для фильтрации, хранения энергии, подавления импульсов напряжения и других задач. В самом простом случае они состоят из двух параллельных пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком.

Рис. 2. Конденсаторы различных типов

Конденсаторы хранят электрический заряд. Единицей емкости является Фарад (Ф). Это название было дано в честь Майкла Фарадея, который в свое время стал пионером в области практического использования конденсаторов.

Конденсаторы могут быть полярными и неполярными. К полярным относятся почти все электролитические и танталовые конденсаторы. Они должны подключаться с учетом полярности напряжения. Если перепутать выводы «-» и «+», то это приведет к короткому замыканию. К неполярным относятся керамические, слюдяные и пленочные конденсаторы. Они могут работать при любой полярности приложенного напряжения, что делает их подходящими для применения в цепях переменного тока.

Несмотря на широкое распространение конденсаторов, выбор конкретной модели бывает достаточно сложным. Вы можете знать емкость и рабочее напряжение, которые требуются в вашем проекте, но у конденсаторов есть и множество других характеристик, таких как полярность, температурный коэффициент, стабильность, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR) и так далее. Это делает каждый конкретный тип конденсаторов пригодным для конкретного приложения. Ниже перечислены наиболее популярные типы конденсаторов с кратким описанием их достоинств и особенностей.

Типы конденсаторов

Существует несколько типов конденсаторов, которые отличаются электрическими характеристиками и стоимостью. Ниже приведено описание наиболее популярных типов конденсаторов: алюминиевых электролитических, керамических, танталовых, пленочных, слюдяных и полимерных (твердотельных). Кроме того, для каждого типа представлены наиболее подходящие приложения, а также информация о корпусных исполнениях и примеры конкретных серий.

Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

Описание: алюминиевые электролитические конденсаторы (Рис. 3) являются полярными, поэтому их нельзя использовать в цепях переменного напряжения. Они могут иметь высокую номинальную емкость, но отклонение от номинала обычно составляет до 20%.

Приложения

: алюминиевые электролитические конденсаторы оптимальны для приложений, которые не требуют высокой точности и работы с переменными напряжениями. Чаще всего они применяются в качестве развязывающих конденсаторов в источниках питания, то есть для уменьшения пульсаций напряжения. Они также широко используются в импульсных DC/DC-преобразователях напряжения.

Корпусное исполнение: как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа.

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

• 25 В серия TKR производства Jamicon с диапазоном доступных емкостей 10…5000 мкФ.
• 50 В серия ECA-1HM  от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 4.7…3300 мкФ.
• 450 В серия HP32 от Hitachi AIC с диапазоном доступных емкостей 56…1000 мкФ.

Для поверхностного монтажа:

• 16 В серия EEE-FK от Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…4700 мкФ.
• 50 В серия CA050 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,22…220 мкФ.

Рис.4. Керамические конденсаторы

Описание: существует два основных типа керамических конденсаторов (Рис. 4): многослойные чип-конденсаторы (MLCC) и керамические дисковые. MLCC пользуются большой популярностью и широко применяются в электронных устройствах, поскольку обладают высокой стабильностью и малым уровнем потерь. Они отличаются низким последовательным сопротивлением (ESR) и минимальной погрешностью номинала по сравнению с электролитическими или танталовыми конденсаторами. Вместе с тем их максимальная емкость невелика и достигает всего нескольких десятков мкФ. Из-за высокой удельной емкости MLCC имеют очень малые габариты и отлично подходят для размещения на печатных платах.

Приложения: поскольку керамические конденсаторы являются неполярными, то их можно применять в цепях переменного тока. Они широко используются в качестве «универсальных» конденсаторов, например, для высокочастотной развязки, фильтрации, подстройки резонаторов и подавления электромагнитных помех. Как MLCC, так и керамические дисковые конденсаторы подразделяются на два класса:

Керамические конденсаторы I класса – точные (+/- 5%) и стабильные конденсаторы с минимальной зависимостью емкости от температуры. Конденсаторы NP0/C0G отличаются минимальным температурным коэффициентом 30 ppm/K. К сожалению, их максимальная емкость ограничена несколькими нанофарадами (нФ). Поскольку они очень стабильны и точны, то их чаще всего используют в системах с частотным регулированием, например, в резонансных схемах для радиочастотных приложений.

Керамические конденсаторы II класса менее точны, но обеспечивают более высокую удельную емкость (номинальные значения – до десятков мкФ) и, следовательно, подходят для фильтрации и развязки. Среди их недостатков можно отметить большой коэффициент напряжения. Например, даже при приложении напряжения, равного половине рабочего, обычно наблюдается снижение емкости на 50%.

• X5R может работать в диапазоне – 55…85°C с изменением емкости +/- 15%;
• X7R может работать в диапазоне – 55…125°C с изменением емкости +/- 15%;
• Y5V – в диапазоне от – 30…+ 85°C с изменением емкости -20/ +80%.

Корпусные исполнения: наиболее распространены корпуса для поверхностного монтажа 0201, 0402, 0603, 0805, 1206 и 1812. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе. Например, 0402 составляет 0,04х0,02″, 0603 – 0,06х0,03″ и так далее.

Примеры:

Тип NP0/C0G:

• 0402 – серия CC0402JRNPO9 производства компании Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,01…1 нФ;
• 0603 – серия CC0603JRNPO9 от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,008…2,7 нФ.

Тип X7R:

• 0402 – серия CC0402KRX7R9BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…10 нФ;
• 0603 – серия CC0603KRX7R7BB от Yageo с диапазоном доступных емкостей 0,1…1 мкФ;
• 1206 – серия GRM31 от Murata с диапазоном доступных емкостей 470 пф…22 мкФ;
• 0805 – серия CL21 от Samsung с диапазоном доступных емкостей 150 пф…10 мкФ.

Для монтажа в отверстия:

• Серия C315C производства компании Kemet с диапазоном доступных емкостей 1 пФ …1 мкФ.

Танталовые конденсаторы

Рис. 5. Танталовые конденсаторы

Описание: танталовые конденсаторы (Рис. 5) – это подтип электролитических конденсаторов с высоким уровнем поляризации. При их использовании необходимо проявлять осторожность, поскольку они имеют склонность к катастрофическим отказам даже при воздействии импульсов напряжения с амплитудой, лишь немного превышающей номинальное рабочее напряжение. Танталовые конденсаторы могут иметь высокую номинальную емкость и отличаются высокой временной стабильностью. Они меньше по размеру, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Но алюминиевые электролиты могут выдерживать более высокие максимальные напряжения.

Приложения: из-за малого тока утечки, стабильности и высокой емкости танталовые конденсаторы часто используются в схемах выборки-хранения, в которых требуется обеспечивать минимальный ток утечки для продолжительного хранения заряда. Также, благодаря малым размерам и долговременной стабильности, они применяются для фильтрации по цепям питания.

Корпусные исполнения: танталовые конденсаторы выпускаются как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа (SMD). Тем не менее, чаще всего используются именно SMD-компоненты. В дюймовой системе типоразмер А соответствует размеру 1206 (0,12х0,06″), типоразмер В соответствует размеру 1210, типоразмер C соответствует размеру 2312, типоразмер D – размеру 2917.

Примеры:

• Типоразмер A: серия TAJA от AVX с диапазоном доступных емкостей 1…10 мкФ;
• Типоразмер B: серия TAJB от AVX с диапазоном доступных емкостей 10…47 мкФ;
• Типоразмер C: серия TAJC от AVX с диапазоном доступных емкостей 47…220 мкФ;
• Типоразмер D: серия TAJD от AVX с диапазоном доступных емкостей 220…680 мкФ;
• Типоразмер A-E: серия 293D компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ;
• Типоразмер A-X: серии T491 компании Vishay с диапазоном доступных емкостей 0,1…1000 мкФ.

Пленочные конденсаторы

Рис. 6. Пленочные конденсаторы

Описание: пленочные конденсаторы (Рис. 6) являются неполярными, что позволяет использовать их в цепях переменного напряжения. Они отличаются малыми значениями эквивалентного сопротивления (ESR) и последовательной индуктивности (ESL).

Приложения: пленочные конденсаторы часто применяются в схемах с аналого-цифровыми преобразователями. Кроме того, они способны работать с высоким пиковым током и, таким образом, могут применяться в снабберных цепочках для фильтрации индуктивных выбросов напряжения в DC/DC-преобразователях.

Примеры:

• серия B32021 производства компании EPCOS с диапазоном доступных емкостей 1 нФ…10 нФ и рабочим напряжением 300В AC.
• серия ECHU от Panasonic c диапазоном доступных емкостей 0,1 нФ…220 нФ и рабочим напряжением 16 В и 50 В DC.

Слюдяные конденсаторы

Рис. 7. Слюдяной конденсатор

Описание: слюдяные конденсаторы (Рис. 7) являются неполярными, отличаются малой величиной потерь, высокой стабильностью и обладают отличными характеристиками на высоких частотах.

Приложения: эффективны при работе в составе радиочастотных схем. Они могут стоить несколько долларов за штуку, поэтому в маломощных приложениях чаще используют керамические конденсаторы. Однако слюдяные конденсаторы благодаря высокому напряжению пробоя остаются практически незаменимыми для таких приложений, как  радиопередатчики высокой мощности.

Примеры:

• серия CD производства CDE с диапазоном доступных емкостей 0,001…47 нФ (монтаж в отверстия) рабочим напряжением до 500 В .

Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

Описание: твердотельные конденсаторы являются полярными, так же как и другие электролитические конденсаторы, но имеют ряд преимуществ, например, меньшие потери благодаря низкому последовательному сопротивлению ESR и длительный срок службы. Для обычных алюминиевых электролитов существует риск высыхания электролита при низких температурах, но твердотельные конденсаторы благодаря применению твердого полимерного диэлектрика обладают высокой надежностью даже при очень низких температурах.

Приложения: используются вместо электролитов в высококачественных материнских платах и DC/DC-преобразователях.

Примеры:

• серия OS-CON производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 3,3…2700 мкФ. 

• серия SP-Cap производства Panasonic с диапазоном доступных емкостей 10…560 мкФ в SMD исполнении. 

• серия ECAS производства компании Murata с диапазоном доступных емкостей 10…150 мкФ.

Конденсаторные сборки

Описание: конденсаторная сборка (capacitor array)  – это группа конденсаторов, конструктивно объединенных в одном корпусе, причем любой из конденсаторов может быть отдельно от остальных подключен к внешней цепи. Существует много различных типов сборок, которые отличаются количеством конденсаторов, типом диэлектрика, величиной отклонения емкости конденсатора от номинального значения, максимальным рабочим напряжением, типом корпуса и др.

Приложения: конденсаторные сборки широко применяются в мобильной и носимой аппаратуре, в материнских платах компьютеров и цифровых приставках, в радиочастотных модемах и усилителях, в автомобильных и медицинских приложениях и т.д.

Корпусные исполнения: конденсаторные сборки выпускаются как в DIP корпусах, так и в SMD исполнении. Наиболее популярные типоразмеры сборок для поверхностного монтажа 0508, 0612, 0805 представлены в нашем каталоге.

Примеры:

• Серия CA конденсаторных сборок общего назначения от компании Yageo типоразмера 0612 с диапазоном доступных емкостей от 22 пФ до 100 нФ.

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

1. использовать параметрический поиск в соответствующем разделе каталога, для чего необходимо зайти в раздел конденсаторов, выбрать соответствующий задаче тип конденсатора, а далее заполнить ряд фильтров с параметрами. Фрагмент скриншота поиска MLCC конденсатора с параметрами: номиналом 1 нФ, точностью 10 %, диэлектриком X7R, напряжением  250 В и корпусом 0805 представлен на Рис. 9.
2. воспользоваться интеллектуальным поиском конденсатора по параметрам. Для этого достаточно скопировать строку из спецификации “Конденсатор 1 нФ, X7R, 10%, 250 В, 0805″ или ввести «1n X7R 10% 250V 0805» в строку поиска и получить тот же самый  список подходящих по указанным параметрам компонентов.

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Заключение

В данном руководстве были рассмотрены некоторые наиболее популярные типы конденсаторов. Кроме них существуют суперконденсаторы, кремниевые конденсаторы, оксид-ниобиевые и подстрочные конденсаторы, которые обладают уникальными преимуществами по величине емкости, уровню надежности или возможности подстройки. Однако в большинстве электронных схем вы чаще всего увидите один из шести рассмотренных выше типов конденсаторов.
 

Автор: Санкет Гупта Перевод: Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

Разделы: Конденсаторы керамические, Пленочные конденсаторы

Опубликовано: 15.03.2018

Что такое неполяризованный конденсатор? По полярности конденсатора конденсатор можно разделить на неполяризованный конденсатор и поляризованный конденсатор. И в этой статье будет подробно рассказано: что такое неполяризованный конденсатор? Для чего его используют? Как выбрать неполяризованные конденсаторы? В чем разница между поляризованным конденсатором и неполяризованным конденсатором? давайте посмотрим

 

Сравнение поляризованного конденсатора с неполяризованным

Как проверить неполяризованный конденсатор?

 

Ⅱ Концепция

Неполяризованные конденсаторы  являются конденсаторами без положительной или отрицательной полярности. Два электрода неполяризованных конденсаторов могут быть вставлены в цепь случайным образом и не будут протекать, в основном используются в цепях связи, развязки, обратной связи, компенсации и генерации. На рисунке ниже показана эталонная схема неполяризованного конденсатора.

Рисунок 1. Неполяризованный конденсатор

Идеальный конденсатор не имеет полярности. Однако на практике для получения большой емкости применяют какие-то специальные материалы и конструкции, что приводит к тому, что собственно конденсаторы несколько поляризованы. Обычные поляризованные конденсаторы включают алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы обычно имеют относительно большую емкость. Неполяризованный конденсатор большой емкости сделать не так просто, потому что объем станет очень большим. Вот почему в реальной схеме так много поляризованных конденсаторов. Поскольку его размеры малы, а напряжение в этой цепи имеет только одно направление, могут пригодиться поляризованные конденсаторы.

Мы используем поляризованные конденсаторы, чтобы избежать недостатков и воспользоваться преимуществами. Мы можем понять это следующим образом: Поляризованный конденсатор на самом деле является конденсатором, который можно использовать только в одном направлении напряжения. Для неполяризованных конденсаторов можно использовать оба направления напряжения. Таким образом, только с точки зрения направления напряжения неполяризованные конденсаторы лучше, чем поляризованные. Вполне возможно заменить поляризованные конденсаторы на неполяризованные, если емкость, рабочее напряжение, объем и т. д. могут соответствовать требованиям.

 

Ⅲ Функция

Неполяризованные конденсаторы, применяемые в цепях чистого переменного тока, и из-за их небольшой емкости они также могут применяться для фильтрации высоких частот. Вот пример, иллюстрирующий применение конденсатора:

В этом случае в основном используется RC-схема подавления искр. При приеме радио- и телепрограммы на антенну, если люминесцентная лампа включена и люминесцентная лампа мигает, будет слышен неравномерный звук радио или динамика телевизора. Многие четкие яркие линии и яркие пятна на экране телевизора являются высокочастотными помехами, вызванными электрическими искрами.

При отключении цепей с индуктивностью между контактами возникает искра. Как показано в схеме слева на рис. 2, переключатель S внезапно выключается, и ток быстро исчезает, то есть изменение тока велико, поэтому на обоих концах катушки создается большая собственная индуктивность. . Эта электродвижущая сила может препятствовать изменению тока, и ее направление соответствует приложенному напряжению. Когда они накладываются друг на друга, напряжение U1 на переключателе будет очень высоким, а когда напряжение выше определенного значения, это «резкое» напряжение пробьет воздух и образует электрическую искру.

Искра может привести к абляции и окислению контактов, что приведет к неисправности. Поэтому важно устранить искру между контактами. При отключении цепи, пока ток управляющей катушки не падает, напряжение на двух концах катушки не будет слишком большим, поэтому искры не будет, как показано на схеме справа внизу. , цепь подавления искры RC подключена к обоим концам катушки индуктивности. Когда переключатель внезапно выключается, i1 заряжает конденсатор. Часть энергии магнитного поля в индукторе рассеивается на резисторах R и r, а часть преобразуется в энергию электрического поля в конденсаторе С, что вызывает повторный разряд конденсатора С, тем самым устраняя искру.

    

Рис.2. Цепь с индуктивностью и искрогасительной цепью

 

Ⅳ Как выбрать неполяризованные конденсаторы?

    Неполяризованные конденсаторы очень удобны в выборе и использовании. Вы можете напрямую выбрать конденсаторы той же модели и с одинаковыми характеристиками. Если ни одно из вышеперечисленных условий не выполняется, вы можете обратиться к следующим методам:

     1.   Выберите разумную точность конденсатора. В большинстве случаев требования к емкости не очень высоки, и допустимо иметь емкость примерно такую ​​же, как эталонная емкость. В схемах колебаний, схемах фильтрации, схемах задержки и схемах тона абсолютное значение ошибки должно быть в пределах 0,3–0,5%.

     2.  Выберите конденсатор в соответствии с требованиями схемы. Бумажный конденсатор обычно используется для цепи обхода низкочастотного переменного тока. Слюдяной конденсатор или керамический конденсатор обычно используются в цепях высокой частоты или высокого напряжения.

     3.  Конденсаторы могут быть выбраны с номинальным напряжением, большим или равным фактическим потребностям.

     4.  ВЧ конденсаторы нельзя заменять низкочастотными.

     5.  Учитывайте рабочую температуру, рабочий диапазон, температурный коэффициент конденсатора в зависимости от случая применения.

     6. Последовательный или параллельный метод может использоваться, когда номинальная емкость не может быть обеспечена, но напряжение, добавляемое к конденсатору, должно быть меньше выдерживаемого напряжения конденсатора.

 

Ⅴ Разница между неполяризованными и поляризованными конденсаторами

Как полярные, так и неполяризованные конденсаторы имеют одинаковый принцип, то есть накопление и высвобождение зарядов; напряжение на пластине (здесь электродвижущая сила накопления заряда называется напряжением) не может внезапно измениться

Различные среды, разные характеристики, разная емкость и разная структура приводят к разным условиям использования и использованию. И наоборот, с развитием науки и техники и открытием новых материалов будут появляться более совершенные и разнообразные конденсаторы.

Рис.3. Различные типы конденсаторов

 

5.1 Различные диэлектрики      

Что такое диэлектрик? Другими словами, — это вещество между двумя пластинами конденсатора. В большинстве конденсаторов с полярностью в качестве диэлектрика используются электролиты, благодаря чему конденсатор с полярностью имеет большую емкость по сравнению с другими конденсаторами того же объема. Кроме того, конденсаторы с разной полярностью, изготовленные из разных электролитных материалов и процессов, будут иметь разную емкость. Между тем, выдерживаемое напряжение в основном связано с диэлектрическим материалом. А также существует множество неполяризованных материалов, в том числе наиболее часто используемая пленка из оксида металла и полиэстер. Использование полярных и неполяризованных конденсаторов определяется тем, является ли природа диэлектрика обратимой.

Рис.4. Неполяризованный конденсатор и поляризованный конденсатор

 

5.2 Различная производительность

Производительность и максимизация требований являются требованием использования. Если в блоке питания телевизора в качестве фильтра используется металлооксидно-пленочный конденсатор, и если для удовлетворения фильтра требуется емкость и выдерживаемое напряжение, боюсь, внутрь корпуса можно установить только блок питания.

Таким образом, фильтр может использовать только полярный конденсатор, а полярная емкость необратима. Как правило, электролитический конденсатор выше 1 мФ, который участвует в соединении, развязке, фильтрации источника питания и так далее. Неполярный конденсатор в основном меньше 1 мФ, что связано с резонансом, связью, выбором частоты, ограничением тока и так далее. Конечно, существуют также неполярные конденсаторы большой емкости и высокого напряжения, которые в основном используются для компенсации реактивной мощности, сдвига фазы двигателя, сдвига фазы мощности преобразования частоты и других целей. Существует много видов неполяризованных конденсаторов.

　

Рис.5. Конденсаторы

 

5.3 Разная емкость

Как было сказано ранее, конденсаторы одного объема имеют разную емкость при разном диэлектрике.

5.4 Другая конструкция

В принципе, можно использовать конденсатор любой формы в окружающей среде без учета точечного разряда. Чаще всего используются электролитические конденсаторы круглой формы, редко встречаются квадратные. Форма конденсаторов разнообразна, например трубчатая, деформированная прямоугольная, пластинчатая, квадратная, круглая, комбинированная квадратная или круглая и так далее, в зависимости от того, где они используются. Конечно, есть и невидимые, называемые распределенным конденсатором, которые нельзя игнорировать в высокочастотных и промежуточных устройствах.

5.5 Различное использование Окружающая среда и использование

Из-за внутреннего материала и структуры емкость конденсатора с полярностью (например, электролиз алюминия) может быть очень большой, но его высокочастотные характеристики не очень хорошие, поэтому он подходит для питания фильтры и другие случаи. Есть еще конденсаторы полярности с хорошими ВЧ характеристиками – танталовые электролизные, цена которых сравнительно высока;

Включая керамические конденсаторы, монолитные конденсаторы, конденсаторы из полиэтилена (CBB) и т. д. Эти неполяризованные конденсаторы имеют небольшие размеры, низкую цену и хорошие высокочастотные характеристики, но они не подходят для большой емкости. Керамические конденсаторы обычно используются в высокочастотной фильтрации, колебательной цепи.

Рис.6. Различные конденсаторы

Магнито-диэлектрические конденсаторы используют керамический материал в качестве мезона и используют серебряный слой на поверхности в качестве электрода. Имея стабильную работу и малую утечку, магнитные диэлектрические конденсаторы подходят для применения в высокочастотных и высоковольтных цепях.

Вообще говоря, в зависимости от изоляционного материала между двумя полюсами конденсатора. Материал с большой диэлектрической проницаемостью (например, сегнетокерамика, электролиты) подходит для конденсаторов большой емкости и малого объема, потери в которых также велики. Материал с малой диэлектрической проницаемостью (например, керамика) имеет низкие потери и подходит для высокочастотных применений.

Электролитические неполярные конденсаторы – Electronix Express

Электролитические неполярные конденсаторы – Electronix Express перейти к содержанию

Посмотреть

Посмотреть

Посмотреть

Посмотреть

Посмотреть

Посмотреть

Просмотр

{% конец%}

{% для продукта в продуктах %} {% присвоить first_available_variant = false %} {% для варианта в product.variants %} {% if first_available_variant == false and variant.available %}{% assign first_available_variant = variant %}{% endif %} {% конец для %} {% if first_available_variant == false %}{% assign first_available_variant = product. variants[0] %}{% endif %} {% если product.images[0] %} {% assign Featured_image = product.images[0] | img_url: ‘350x’ %} {% еще %} {% присвоить Featured_image = no_image_url | img_url: ‘350x’ %} {% конец%}
• {%, если box.template.elements содержит ‘saleLabel’ и first_available_variant.compare_at_price > first_available_variant.price %} {{перевод.продажа}} {% конец%} {% если только продукт.доступен %} {{translation.sold_out}} {% бесконечный %} {{продукт.название}} {% присвоить варианты_размера = продукт.варианты | размер %}

  {% для варианта в product.variants %} {{variant.title}}{%, если только вариант.доступен %} – {{translation.sold_out}}{% endunless %} {% конец для %}

  {%, если box. template.elements содержит ‘цену’ %} {{первый_доступный_вариант.цена | деньги}} {% if first_available_variant.compare_at_price > first_available_variant.price %} {{first_available_variant.compare_at_price | деньги}} {% конец%} {% конец%} {%, если box.template.elements содержит ‘addToCartBtn’ %} {% конец%}
{% конец для %}

{% elsif box.template.id == 2 или box.template.id == ‘2’ %}

{% if box.title и box.title.text и box.title.text != ” %}

{{box.title.text}}

{% endif %} {% if box.subtitle и box.subtitle.text и box.subtitle.text != ” %}

{{box.subtitle.text}}

{% endif %} {% присвоить total_price = 0 %}

{% для продукта в продуктах %} {% присвоить first_available_variant = false %} {% для варианта в product. variants %} {% if first_available_variant == false and variant.available %}{% assign first_available_variant = variant %}{% endif %} {% конец для %} {% if first_available_variant == false %}{% assign first_available_variant = product.variants[0] %}{% endif %} {%, если first_available_variant.available и box.template.selected %} {% присвоить total_price = total_price | плюс: first_available_variant.price %} {% конец%} {% если product.images[0] %} {% assign Featured_image = product.images[0] | img_url: ‘350x’ %} {% еще %} {% присвоить Featured_image = no_image_url | img_url: ‘350x’ %} {% конец%}

{% если только продукт.доступен %} {{translation.sold_out}} {% бесконечный %}

{% конец для %}

{%, если box. template.elements содержит ‘цену’ %}

{{translation.total_price}} {{total_price | деньги}}

{% конец%} {%, если box.template.elements содержит ‘addToCartBtn’ %} {% конец%}

{% для продукта в продуктах %} {% присвоить first_available_variant = false %} {% для варианта в product.variants %} {% if first_available_variant == false and variant.available %}{% assign first_available_variant = variant %}{% endif %} {% конец для %} {% if first_available_variant == false %}{% assign first_available_variant = product.variants[0] %}{% endif %} {% если product.images[0] %} {% assign Featured_image = product.images[0] | img_url: ‘350x’ %} {% еще %} {% присвоить Featured_image = no_image_url | img_url: ‘350x’ %} {% конец%}
• {% if product.id == cur_product_id %} {{translation. this_item}} {% endif %}{{product.title}}{%, если только product.available %} – {{translation.sold_out}}{% бесконечный %} {% присвоить варианты_размера = продукт.варианты | размер %}

  {% для варианта в product.variants %} {{variant.title}}{%, если только вариант.доступен %} – {{translation.sold_out}}{% endunless %} {% конец для %}

  {%, если box.template.elements содержит ‘цену’ %} {{первый_доступный_вариант.цена | деньги}} {% if first_available_variant.compare_at_price > first_available_variant.price %} {{первый_доступный_вариант.compare_at_price | деньги}} {% конец%} {% конец%}
{% конец для %}

{% elsif box.template.id == 3 или box.template.id == ‘3’ %}

{% if box.title и box.title.text и box.title.text != ” %}

{{box.title.text}}

{% endif %} {% if box. subtitle и box.subtitle.text и box.subtitle.text != ” %}

{{box.subtitle.text}}

{% endif %} {% присвоить total_price = 0 %}

{% для продукта в продуктах %} {% присвоить first_available_variant = false %} {% для варианта в product.variants %} {% if first_available_variant == false and variant.available %}{% assign first_available_variant = variant %}{% endif %} {% конец для %} {% if first_available_variant == false %}{% assign first_available_variant = product.variants[0] %}{% endif %} {%, если first_available_variant.available и box.template.selected %} {% присвоить total_price = total_price | плюс: first_available_variant.price %} {% конец%} {% если product.images[0] %} {% assign Featured_image = product.images[0] | img_url: ‘100x’ %} {% еще %} {% присвоить Featured_image = no_image_url | img_url: ‘100x’ %} {% конец%}
• id}}”>

  {% если только продукт.доступен %} {{translation.sold_out}} {% бесконечный %}

  {% if product.id == cur_product_id %} {{translation.this_item}} {% endif %}{{product.title}}{%, если product.available %} – {{translation.sold_out}} {% бесконечный%}

  {% присвоить варианты_размера = продукт.варианты | размер %}

  {% для варианта в product.variants %} {{variant.title}}{%, если только вариант.доступен %} – {{translation.sold_out}}{% endunless %} {% конец для %}

  {%, если box.template.elements содержит ‘цену’ %} {{первый_доступный_вариант.цена | деньги}} {% if first_available_variant.compare_at_price > first_available_variant.price %} {{first_available_variant.compare_at_price | деньги}} {% конец%} {% конец%}
{% конец для %}

{%, если box.