Схемы применения конденсаторов: Практические аспекты применения конденсаторов

Содержание

Практические аспекты применения конденсаторов

Добавлено 11 декабря 2019 в 00:19

Сохранить или поделиться

Конденсаторы, как и все электрические компоненты, имеют ограничения, которые необходимо учитывать для надежности и правильной работы схемы.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение: поскольку конденсаторы представляют собой не более чем два проводника, разделенных изолятором (диэлектриком), вы должны обратить внимание на максимально допустимое на нем напряжение. Если приложено слишком высокое напряжение, номинальное значение «пробоя» диэлектрического материала может быть превышено, что приведет к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность конденсатора

Полярность: некоторые конденсаторы изготавливаются таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности, но не другой. Это связано с их конструкцией: диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенный во время изготовления на одну из пластин с помощью постоянного напряжения. Они называются электролитическими конденсаторами, и их полярность четко обозначена.

Рисунок 1 – Полярность конденсатора

Изменение полярности напряжения на электролитическом конденсаторе может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства. Однако толщина этого диэлектрика позволяет получать чрезвычайно высокие значения емкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине электролитические конденсаторы имеют тенденцию иметь низкое номинальное напряжение по сравнению с другими типами конструкций конденсаторов.

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: поскольку пластины в конденсаторе имеют некоторое сопротивление, и поскольку ни один диэлектрик не является идеальным изолятором, не существует такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (сопротивление утечки), взаимодействующие с его чисто емкостными характеристиками:

Рисунок 2 – Эквивалентная схема конденсатора

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень маленьким последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечки!

Физические размеры конденсатора

Для большинства применений в электронике минимальный размер является целью для разработки компонентов. Чем меньшие по размеру компоненты можно изготовить, тем большая схема может быть встроена в меньший корпус, при этом, как правило, также уменьшается вес. В случае конденсаторов существуют два основных ограничивающих фактора для минимального размера устройства: рабочее напряжение и емкость. И эти два фактора, как правило, противоречат друг другу. Для любого конкретного выбранного диэлектрического материала единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора – это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы видели, это приводит к уменьшению емкости. Емкость можно восстановить, увеличив площадь пластины, но это делает компонент больше. Вот почему вы не можете судить о емкости конденсатора в фарадах просто по размеру. Конденсатор любого заданного размера может быть относительно высоким по емкости и с низким рабочим напряжением, или наоборот, или иметь некоторый компромисс между двумя этими крайностями. Посмотрим для примера следующие две фотографии:

Рисунок 3 – Масляный конденсатор высокого напряжения

Это довольно большой конденсатор по физическим размерам, но он имеет довольно низкое значение емкости: всего 2 мкФ. Тем не менее, его рабочее напряжение довольно высокое: 2000 вольт! Если бы этот конденсатор был перепроектирован так, чтобы между его пластинами был более тонкий слой диэлектрика, то могло бы быть достигнуто, по крайней мере, стократное увеличение емкости, но за счет значительного снижения его рабочего напряжения. Сравните приведенную выше фотографию с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на нижнем рисунке, представляет собой электролитический компонент, по размерам подобный приведенному выше, но с очень отличающимися значениями емкости и рабочего напряжения:

Рисунок 4 – Электролитический конденсатор

Более тонкий слой диэлектрика дает ему гораздо большую емкость (20000 мкФ) и резко снижает рабочее напряжение (постоянное напряжение 35 В, напряжение 45 В в пике).

Вот некоторые образцы конденсаторов разных типов, все по размеру меньше, чем показанные ранее:

Рисунок 5 – Керамические конденсаторыРисунок 6 – Пленочные конденсаторыРисунок 7 – Электролитические конденсаторыРисунок 8 – Танталовые конденсаторы

Электролитические и танталовые конденсаторы являются полярными (чувствительны к полярности) и всегда помечаются как таковые. У электролитических конденсаторов отрицательные (-) выводы отмечаются стрелками на корпусе. У некоторых полярных конденсаторов полярность обозначена на положительном выводе. У большого электролитического конденсатора на 20 000 мкФ, показанного выше, положительный (+) вывод помечен знаком «плюс». Керамические, майларовые, пленочные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы являются неполярными (они не чувствительны к полярности).

Конденсаторы являются очень распространенными компонентами в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию – каждый компонент, обозначенный на печатной плате буквой «С», является конденсатором:

Рисунок 9 – Конденсаторы на сетевой карте

Некоторые конденсаторы на плате – это стандартные электролитические конденсаторы: C₃₀ (верхняя часть платы, в центре) и C₃₆ (левая сторона, 1/3 от вершины). Некоторые другие представляют собой особый вид электролитических конденсаторов, называемый танталовым, потому что именно этот тип металла используется для изготовления пластин. Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую емкость для своих физических размеров. На плате, показанной выше, танталовые конденсаторы: C₁₄ (чуть ниже слева от C₃₀), C₁₉ (непосредственно под R₁₀, который ниже C₃₀), C₂₄ (нижний левый угол платы) и C₂₂ (внизу справа).

Примеры еще меньших по размеру конденсаторов можно увидеть на этой фотографии:

Рисунок 10 – Конденсаторы на жестком диске

Конденсаторы на этой печатной плате из соображений экономии места являются «устройствами поверхностного монтажа», как и все резисторы. В соответствии с соглашением о маркировке компонентов конденсаторы могут быть идентифицированы по меткам, начинающимся с буквы «C».

Оригинал статьи:

Конденсаторы в электрических и электронных схемах: назначение, устройство, принцип действия

Емкость конденсатора

Электрические заряды

Как вы знаете, существует два типа зарядов: положительный заряд и отрицательный заряд. Ну и все как обычно, одноименные заряды отталкивается, а разноименные – притягиваются. Физика седьмой класс).

Давайте еще раз рассмотрим простую модель конденсатора.

Если мы соединим наш конденсатор с каким-нибудь источником питания постоянного тока, то мы его зарядим. В этот момент положительные заряды, которые идут от плюса источника питания, осядут на одной пластине, а отрицательные заряды с минуса источника питания – на другой.

Самое интересное то, что количество положительных зарядов будет равняться количеству отрицательных зарядов.

Даже если мы отсоединим источник питания постоянного тока, то у нас конденсатор так и останется заряженным.

Почему так происходит?

Во-первых, заряду некуда течь. Хотя с течением времени он все равно будет разряжаться. Это зависит от материала диэлектрика.

Во-вторых, происходит взаимодействие зарядов. Положительные заряды притягиваются к отрицательным, но они не могут соединиться с друг другом, так как им мешает диэлектрик, который, как вы знаете, не пропускает электрический ток. В это время между обкладками конденсатора возникает электрическое поле, которое как раз и запасает энергию конденсатора.

Когда конденсатор заряжается, электрическое поле между обкладками становится сильнее. Соответственно, когда конденсатор разряжается, электрическое поле слабеет. Но как много заряда мы можем “впихнуть” в конденсатор? Вот здесь и применяется такое понятие, как емкость конденсатора.

Что такое емкость

Емкость конденсатора – это его способность накапливать заряд на своих пластинах в виде электрического поля.

Но ведь емкость может быть не только у конденсатора. Например, емкость бутылки 1 литр, или емкость бензобака – 100 литров и так далее. Мы ведь не можем впихнуть в бутылку емкость в 1 литр больше, чем рассчитана эта бутылка, так ведь? Иначе остатки жидкости просто не влезут в бутылку и будут выливаться из нее. Точно такие же дела и обстоят с конденсатором. Мы не сможем впихнуть в него заряда больше, если он не рассчитан на это. Поэтому, емкость конденсатора выражается формулой:

где

С – это емкость, Фарад

Q – количество заряда на одной из обкладок конденсатора, Кулоны

U – напряжение между пластинами, Вольты

Получается, 1 Фарад – это когда на обкладках конденсатора хранится заряд в 1 Кулон и напряжение между пластинами 1 Вольт. Емкость может принимать только положительные значения.

Значение в 1 Фарад – это слишком много. На практике в основном пользуются значениями микрофарады, нанофарады и пикофарады. Хочу вам напомнить, что приставка “микро” – это 10-6 , “нано” – это 10-9 , пико – это 10-12 .

Назначение установок КРМ

Конденсаторные установки известны еще и как установки КРМ – то есть компенсаторы реактивной мощности. Они широко используются в энергетике, трансформаторах, асинхронных двигателях и другом оборудовании с появляющейся реактивной мощностью. Данное явление доставляет определенные неприятности подключенному оборудованию из-за создания дополнительного напряжения в сети. Для снижения негативных последствий и предназначены установки, компенсирующие реактивную мощность.

Очень часто возникает вопрос, зачем нужна конденсаторная установка для чего используется это устройство? Основной функцией данных систем является поддержание заданного уровня коэффициента мощности потребителя. С этой целью в реальном времени отслеживаются изменения нагрузки, после чего в нужный момент происходит включение или отключение нужного количества конденсаторных батарей.

Большая часть нагрузки современных электрических сетей создается на промышленных предприятиях электродвигателями, трансформаторами и другим оборудованием с электромагнитными системами. Для их работы используется реактивная энергия, под действием которой появляется фазовый сдвиг между током и напряжением. При включении нагрузки происходит потребление не только активной, но и реактивной энергии. В связи с этим полная мощность увеличивается в среднем на 20-25% относительно активной мощности. Это соотношение и будет коэффициентом мощности.

Для того чтобы исключить попадание в сеть реактивной мощности применяются различные виды конденсаторных установок. За счет этого она вырабатывается и остается на месте, где и потребляется электрическими нагрузками.

Существует несколько видов установок компенсации реактивной мощности: автоматические высоковольтные и низковольтные, тиристорные, фильтрокомпенсирующие, а также тиристорные установки с фильтрацией высших гармоник. Отдельно следует отметить конденсаторные установки нерегулируемые, компенсирующие реактивную мощность постоянных нагрузок. Типичными примерами такого оборудования различные виды насосов, особенно используемых в системах тепло- и водоснабжения. В этом случае коэффициент мощности повышается за счет приложения постоянной мощности конденсаторов напрямую к реактивной нагрузке.

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Все конденсаторы имеют какое-то предельное напряжение, которое можно на них подавать. Дело все в том, что может произойти пробой диэлектрика, и конденсатор выйдет из строя. Чаще всего это напряжение пишут на самом корпусе конденсатора. Например, на электролитическом конденсаторе.

максимальное рабочее напряжение конденсатора

В технической документации этот параметр чаще всего обозначается, как WV, что с английского Working Voltage (рабочее напряжение), или DC WV – Direct Current Working Voltage – постоянное рабочее напряжение конденсатора.

Здесь есть один нюанс, о котором часто забывают. Дело в том, что на конденсаторе написано именно на какое постоянное напряжение он рассчитан, а не переменное. Если такой конденсатор, как на рисунке выше, с максимальным рабочим напряжением в 50 Вольт вставите в цепь переменного тока с источником питания, который выдает 50 Вольт переменного тока, то ваш конденсатор взорвется. Так как 50 Вольт переменного тока – это действующее напряжение. Его максимальное значение будет 50 × √2 = 70,7 Вольт, что намного больше, чем 50 Вольт.

Расчёт необходимой ёмкости

Выбирая конденсатор, необходимо предупредить ситуацию, при которой фазный ток превысит своё номинальное значение. Поэтому к подсчётам необходимо подойти очень тщательно — неправильные результаты могут привести не только к поломке конденсатора, но и перегоранию обмоток двигателя. На практике для пуска моторов небольшой мощности пользуются упрощённым подбором исходя из соображений, что для каждых 100 Вт мощности двигателя необходимо 7 мкФ ёмкости при соединении в треугольник. При подключении обмотки в звезду это значение уменьшается вдвое. Если в однофазную сеть присоединяют мотор на три фазы с мощностью 1 квт, то необходим конденсатор зарядом 70—72 мкФ при соединении обмоток треугольником, и 36 мкФ в случае подключения звездой.

Расчёт необходимого значения ёмкости для работы производится по формулам.

При схеме соединения звездой:

Ср=2800 I / U

Если обмотки образуют треугольник:

Ср=4800 I / U

I — номинальный ток двигателя. Если по каким-либо причинам его значение неизвестно, для расчёта необходимо воспользоваться формулой:

I = P / (3 U).

При этом U = 220 В при соединении звездой, U = 380в — треугольником.

Р — мощность, измеряемая в ваттах.

При пуске двигателя со значительной нагрузкой на валу параллельно с рабочей ёмкостью необходимо включить пусковую.

Её значение рассчитывают по формуле:

Сп=(2,5÷3,0) Ср

Пусковая ёмкость должна превышать значение рабочей в 2,5 — 3 раза.

Очень важен правильный выбор значения напряжения для конденсатора. Этот параметр, так же как и ёмкость, влияет на цену и габариты прибора. Если напряжение сети больше номинального значения конденсатора, пусковое приспособление выйдет из строя. Но и использовать оборудование с завышенным напряжением также не стоит. Ведь это приведёт к неэффективному увеличению габаритов конденсаторной батареи. Оптимальным является значение напряжения конденсатора в 1,15 раз превышающее значение напряжения сети: Uk =1,15 U с.

Очень часто при включении мотора с тремя обмотками в однофазную сеть используются конденсаторы типа КГБ-МН или БГТ (термостойкие). Они выполнены из бумаги. Металлический корпус полностью герметичен. Имеет прямоугольный вид. Необходимо учитывать, что допустимые значения напряжения и ёмкости, обозначенные на приборе, указаны для постоянного тока. Поэтому при работе на переменном токе необходимо уменьшать показатели напряжения конденсатора в 2 раза.

Расчёт необходимой ёмкости.

Для чего нужен конденсатор

Конденсаторы широко используются во всех электронных и радиотехнических схемах. Они вместе с транзисторами и резисторами являются основой радиотехники. Применение конденсаторов в электротехнических устройствах и бытовой технике:

Важным свойством конденсатора в цепи переменного тока является его способность выступать в роли емкостного сопротивления (индуктивное у катушки). Если подключить последовательно конденсатор и лампочку к батарейке, то она не будет светиться. Но если подключить к источнику переменного тока, то она загорится. И светиться будет тем ярче, чем выше емкость конденсатора. Благодаря этому свойству они широко применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока.
Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.

Способность конденсатора накапливать и сохранять электрический заряд на продолжительное время, сделало возможным использование его в элементах для сохранения информации. А так же в качестве источника питания для маломощных устройств. Например, пробника электрика, который достаточно вставить в розетку на пару секунд пока не зарядится в нем встроенный конденсатор и затем можно целый день прозванивать цепи с его помощью. Но к сожалению , конденсатор значительно уступает в способности накапливать электроэнергию аккумуляторной батареи из-за токов утечки (саморазряда) и неспособности накопить электроэнергию большой величины.
Конденсаторы используются при подключении электродвигателя 380 на 220 Вольт. Он подключается к третьему выводу, и благодаря тому что он сдвигает фазу на 90 градусов на третьем выводе- становится возможным использования трехфазного мотора в однофазной сети 220 Вольт.
В промышленности конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной энергии.

Конденсатор переменного тока.

Где и для чего применяются

Всё же ответим на вопрос «для чего предназначен конденсатор?» с практической точки зрения. Для этого рассмотрим несколько схем.

Самое широкое применение электролитические конденсаторы нашли в качестве уже не раз упомянутого фильтра сетевых пульсаций в блоках питания. На схеме ниже изображено, где именно устанавливается электролит. Чем больше нагрузка – тем большая ёмкость электролита нужна для сглаживания пульсаций.

Следующее место, где применяются конденсаторы – это фильтры высоких и низких частот. Ниже на схеме приведены типовые включения. Таким образом в акустических системах разводят басы, средние и высокие частоты по динамикам без применения активных компонентов.

Балластные блоки питания часто используются для зарядки небольших аккумуляторов и питания маломощных устройств, таких как дешевые светодиодные лампочки, радиоприёмники и прочие. Плёночный конденсатор устанавливается последовательно с питающим устройством, ограничивая ток за счёт своего реактивного сопротивления – в этом и заключается принцип работы такой простой схемы.

Снабберы – это устройства, предназначенные для защиты полупроводниковых ключей и контактов реле от нагрузок, возникающих при коммутации. В современных импульсных высокочастотных БП нашли применение снабберы из резистора и конденсатора, таким образом улучшаются основные параметры в цепи и снижаются нагрузки на ключи, как и потери мощности на его нагрев. Принцип действия снаббера состоит в замедлении фронтов роста и спада напряжения на ключе за счет использования постоянной времени заряда ёмкости.

Принцип действия и для чего нужен конденсатор

Из обозначения и схематического изображения можно сделать заключение, что в качестве простейшего конденсатора могут выступить даже две металлические пластины, расположенные рядом. В качестве диэлектрика при этом справится воздух. Теоретически нет никакого ограничения на площадь пластин и расстояние между ними. Поэтому даже при разводе на огромные расстояния и уменьшении их размера, пускай и незначительная, но какая-то емкость сохраняется.

Такое свойство нашло использование в высокочастотной технике. Так, их научились делать даже в виде обычных дорожек печатного монтажа, а также просто скручивая два провода, которые находятся в полиэтиленовой изоляции. При использовании кабеля емкость конденсатора (мкф) увеличивается вместе с длиной. Но следует понимать, что если передаваемый импульс короткий, а провод длинный, то он может просто не дойти до точки назначения. Может использоваться конденсатор в цепи постоянного и переменного тока.

Работа конденсатора в электрической цепи

Уже давно мы отошли от понимания электричества в терминах движения, действия зарядов и так далее. Теперь мы мыслим понятиями электрических цепей, где обычными вещами являются напряжения, токи, мощность. И к рассмотрению поведения зарядов прибегаем только, чтобы понять, как работает в цепи какое-нибудь устройство.

Например, конденсатор в простейшей цепи постоянного электрического тока является просто разрывом. Обкладки ведь не соприкасаются друг с другом. Поэтому, чтобы понять принцип действия конденсатора в цепи, придется все-таки вернуться к поведению зарядов.

Зарядка конденсатора

Соберем простую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, конденсатора, резистора и переключателя.

Конденсатор: принцип действия

ε_c – ЭДС аккумулятора, C – конденсатор, R – резистор, K – переключатель

Когда переключатель никуда не включен, тока в цепи нет. Если подключить его к контакту 1, то напряжение с аккумулятора попадет на конденсатор. Конденсатор начнет заряжаться настолько, насколько хватит его емкости. В цепи потечет ток заряда, который сначала будет довольно большим, а по мере зарядки конденсатора будет уменьшаться, пока совсем не сойдет на нуль.

Конденсатор при этом приобретет заряд такого же знака, как и сам аккумулятор. Разомкнув теперь переключатель К, получим разорванную цепь, но в ней стало два источник энергии: аккумулятор и конденсатор.

Конденсатор

Разрядка конденсатора

Если теперь перевести переключатель в положение 2, то заряд, накопленный на обкладках конденсатора, начнет разряжаться через сопротивление R.

Причем, сначала, при максимальном напряжении, и ток будет максимальным, величину которого можно вычислить, зная напряжение на конденсаторе, по закону Ома. Ток будет течь, то есть конденсатор будет разряжаться, а напряжение его падать. Соответственно и ток будет все меньше и меньше. И когда в конденсаторе заряда совсем не останется, ток прекратится.

Процессы внутри конденсатора

У ситуации, описанной в этих двух случаях, есть интересные особенности:

Электрическая батарея постоянного напряжения, работая в цепи с конденсатором, дает, тем не менее, переменный ток: при зарядке он изменяется от максимального значения до 0.
Конденсатор, имея некоторый заряд, при разряжении через резистор, даст тоже переменный ток, изменяющийся от максимального значения до 0.
В обоих случаях после непродолжительного действия ток прекращается. Конденсатор в обоих случаях после этого демонстрирует разрыв в цепи — ток больше не течет.

Описанные процессы называются переходными. Они имеют место в электрических цепях с постоянным напряжением питания, когда в них установлены реактивные элементы. После прохождения переходных процессов реактивные элементы перестают влиять на режимы токов и напряжений в электрической цепи. Время, в течение которого переходный процесс завершается, зависит как от емкости конденсатора C, так и от активного сопротивления нагрузки R. Очевидно, что чем они больше, тем больше нужен и интервал времени, пока переходный процесс не завершится.

Параметр, характеризующий время переходного процесса, называется «постоянной времени» для данной схемы, обозначается греческой буквой «тау»:

Формула

Произведение сопротивления в омах на емкость в фарадах, если рассмотреть внимательно эти единицы измерения, действительно дает величину в секундах.

Однако переходный процесс разрядки конденсатора — это процесс плавный. То есть, грубо говоря, он не заканчивается никогда.

Временная диаграмма разрядки конденсатора через резистор

U_c – напряжение на конденсаторе (вольт), U – первоначальное напряжение заряженного конденсатора, t – время (сек)

На рисунке видно, что конденсатор будет разряжаться «всегда», так как чем меньше на нем остается зарядов, тем меньший ток будет бежать по цепи, следовательно, тем медленнее будет идти процесс разрядки. Процесс экспоненциальный. По времени отложены значения в секундах величин, кратных постоянной времени. С некоторых значений можно считать процесс практически законченным, например, при 5t, когда напряжения на конденсаторе осталось порядка 0,7%.

Режим, когда переходный процесс завершен, называется стационарным, или режимом постоянного тока.

Основные параметры конденсаторов

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.). Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF). Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

400 В – 10000 часов;
450 В – 5000 часов;
500 В – 1000 часов.

Неполярные конденсаторы

К неполярным конденсаторам относят конденсаторы, для которых неважна полярность. Такие конденсаторы обладают симметричностью. Обозначение неполярных конденсаторов на электросхемах выглядит вот так.

обозначение конденсатора на схеме

Конденсаторы переменной емкости

Эти виды конденсаторов имеют воздушный диэлектрик и могут менять свою емкость под действием внешней силы, например, такой как рука человека. Ниже на фото советские типы таких переменных конденсаторов.

переменные конденсаторы

Современные выглядят чуточку красивее

подстроечные конденсаторы

Переменный конденсатор от подстроечного отличается лишь тем, что переменный конденсатор крутят чаще, чем подстроечный. Подстроечный крутят раз в жизни)

На схемах обозначаются так.

переменный конденсатор обозначение на схеме

Слева -переменный, справа – подстроечный.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы являются самыми распространенными в большом семействе конденсаторов. Они названы так потому, что вместо диэлектрика здесь используется тонкая пленка, которая может состоять из полиэстера, полипропилена, поликарбоната, тефлона и много еще из чего. Такие конденсаторы идут от номинала 5 пФ и до 100 мкФ. Они могут быть сделаны по принципу бетерброда

А также по принципу рулета

Давайте рассмотрим К73-9 советский пленочный конденсатор.

к73-9 советский конденсатор

Что же у него внутри? Смотрим.

Как и ожидалось, рулончик из фольги с диэлектриком-пленкой

что внутри конденсатора

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы – это конденсаторы, которые изготавливают из керамики или фарфора, которые покрывают серебром. Берут диск квадратной или круглой формы, напыляют с с двух сторон серебро, выводят выводы и вуаля! Конденсатор готов! То есть и есть самый простой плоский конденсатор, о котором мы говорили выше в этой статье.

Хотите получишь емкость больше? Не вопрос! Складываем диски в бутерброд и увеличиваем емкость

Выглядеть керамические конденсаторы могут вот так:

керамические конденсаторыкерамические каплевидные конденсаторы

SMD конденсаторы

smd конденсаторы

SMD конденсаторы – это керамические конденсаторы, которые построены по принципу бутерброда.

строение SMD конденсатора

Они используются в микроэлектронике, так как обладают крошечными размерами и удобны в плане промышленного производства с помощью роботов, которые автоматически расставляют SMD компоненты на плату.Такой тип конденсаторов вы без труда можете найти на платах своих мобильных телефонов, на материнских платах компьютеров, а также в современных гаджетах.

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Основное свойство конденсатора это емкость.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратиться. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. НО если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.
Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный.Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Особенности устройства с переменным электротоком

Чтобы определить, будет ли проходить переменный электроток, необходимо устройство подключить в соответствующую цепь. Основным источником электроэнергии в таком случае должно являться устройство, генерирующее именно переменный электроток.

Постоянный электрический ток не идет через конденсатор, а вот переменный, наоборот, протекает, причем устройство постоянно оказывает сопротивление проходящему через него электротоку. Величина этого сопротивления связана с частотой. Зависимость здесь обратно пропорциональная: чем ниже частота, тем выше сопротивление. Если к источнику переменного электротока подключить кондер, то наибольшее значение напряжения здесь будет зависеть от силы тока.

Убедиться в том, что конденсатор может проводить переменный электроток, наглядно поможет простейшая цепь, составленная из:

Источника тока. Он должен быть переменным.
Конденсатора.
Потребителя электротока. Лучше всего использовать лампу.

Однако стоит помнить об одном: лампа загорится лишь в том случае, если устройство имеет довольно большую емкость. Переменный ток оказывает на конденсатор такое влияние, что устройство начинает заряжаться и разряжаться. А ток, который проходит по сети во время перезарядки, повышает температуру нити накаливания лампы. В результате она и светится.

От емкости устройства, подключенного к сети переменного тока, во многом зависит электроток перезарядки. Зависимость прямо пропорциональная: чем большей емкостью обладает, тем больше величина, характеризующая силу тока перезарядки. Чтобы в этом убедиться, достаточно лишь повысить емкость. Сразу после этого лампа начнет светиться ярче, так как нити ее будут больше накалены. Как видно, конденсатор, который выступает в качестве одного из элементов цепи переменного тока, ведет себя иначе, нежели постоянный резистор.

При подключении конденсатора переменного тока начинают происходить более сложные процессы. Лучше их понять поможет такой инструмент, как вектор. Главная идея вектора в этом случае будет заключаться в том, что можно представить значение изменяющегося во времени сигнала как произведение комплексного сигнала, который является функцией оси, отображающей время и комплексного числа, которое, наоборот, не связано со временем.

Конденсатор в сети переменного тока может периодически перезаряжаться: он то приобретает какой-то заряд, то, наоборот, отдает его. Это означает, что кондер и источник переменного электротока в сети постоянно обмениваются друг с другом электрической энергией. Такой вид электроэнергии в электротехнике носит название реактивной.

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Сравнительная таблица применения конденсаторов для асинхронных двигателей, включенных на напряжение 220 В.

Таблица сравнения характеристик.

В связи с тем, что указанные типы конденсаторов имеют относительно большие габариты и стоимость, в качестве рабочего и пускового конденсатора можно использовать полярные (оксидные) конденсаторы. Они обладают следующим достоинством: при малых габаритах они имеют намного большую емкость, чем бумажные. Наряду с этим существует весомый недостаток: включать в сеть переменного тока напрямую их нельзя. Для использования совместно с двигателем, нужно применить полупроводниковые диоды.

Схема включения несложная, но в ней есть недостаток: диоды должны быть подобраны в соответствии с токами нагрузки. При больших токах диоды необходимо устанавливать на радиаторы. Если расчет будет неверным, или теплоотвод меньшей площади, чем требуется, диод может выйти из строя и пропустит в цепь переменное напряжение. Полярные конденсаторы рассчитаны на постоянное напряжение и при попадании на них напряжения переменного они перегреваются, электролит внутри них закипает и они выходят из строя, что может принести вред не только электромотору, но и человеку, обслуживающему данное устройство.

Напряжение 220 В – является напряжением опасным для жизни. В целях соблюдения правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителей, сохранения жизни и здоровья лиц, эксплуатирующих данные устройства, применение данных схем включения должен проводить специалист.

Преимущества использования конденсаторных установок

Основными положительными качествами компенсационных систем является отсутствие каких-либо вращающихся частей, небольшие удельные потери активной мощности, возможность подбора любой практически необходимой мощности компенсации, возможность подключения к любой точке сети, простая эксплуатация и монтаж, отсутствие шумов во время работы, относительно низкие капиталовложения.

Конденсаторные установки бывают в двух вариантах:

Модульные – используют для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях и сетях энергообеспечения на крупных и средних предприятиях.
Моноблочные – имеют широкое применение для компенсирования реактивной мощности в групповых сетях на малых предприятиях.

Если предприятие работает, круглые сутки и образование реактивной энергии случается постоянно, то выгодно чтобы конденсаторные установки работали круглые сутки. Но если на производстве, работа распределена неравномерно, предположим, в ночное время нагрузка значительно снижается, необходимо обеспечивать их выключение, так как непрерывная работа может привести к лишнему увеличению напряжения в электросетях.

Таким производствам больше подходят установки с автоматической регулировкой. Они имеют автоматический регулятор, он постоянно следит за значение коэффициента мощности, и, регулирует количество подключенных батарей, что позволяет максимально возмещать её объем.

Срок окупаемости при правильном выборе, может составить от шести месяцев до полутора лет.

Установка диммера

Установка электросчетчика в квартире

Установка и монтаж ГРЩ

Установка солнечных батарей

Установка подрозетников

Установка распаечных коробок

Принцип работы и назначение

В электрических схемах данные устройства могут использоваться с различными целями, но их основной функцией является сохранение электрического заряда, то есть, конденсатор получает электрический ток, сохраняет его и впоследствии передает в цепь. При подключении конденсатора к электрической сети на электродах конденсатора начинает накапливаться электрический заряд. В начале зарядки конденсатор потребляет наибольшую величину электрического тока, по мере зарядки конденсатора электроток уменьшается и когда емкость конденсатора будет наполнена ток пропадет совсем.

При отключении электрической цепи от источника питания и подключении нагрузки, конденсатор перестает получать заряд и отдает накопленный ток другим элементам, сам, как бы становится источником питания.

Основная техническая характеристика конденсатора, это емкость. Емкостью называется способность конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда он может накопить и соответственно отдать обратно в электрическую цепь. Емкость конденсатора измеряется в Фарадах. Конденсаторы различаются по конструкции, материалов из которых они изготовлены и области применения. Самый распространенный конденсатор это – конденсатор постоянной емкости.

Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются из самых различных материалов и могут быть – металлобумажными, слюдяными, керамическими. Такие конденсаторы как электрокомпонент используются во всех электронных устройствах.

Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.

Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.

Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга. Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд. В таблице ниже подробно рассмотрена маркировка и расшифровка конденсаторов по их основным свойствам.

Таблица типовых обозначений и маркировки конденсаторов.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах, 1 фарад – это огромная величина. Такую ёмкость будет иметь металлический шар размеры которого будут превышать размеры нашего солнца в 13 раз. Шар размером в планету Земля будет иметь иметь емкость всего 710 микрофарад. Обычно, емкость конденсаторов которые мы применяем в электротехнических устройствах обзначается в микрофарадах (mF), пикофарадах (nF), нанофарадах ( nF).

Следует знать что, 1 микрофарад равен 1000 нанофарад. Соответственно, 0.1 uF равен 100 nF. Кроме главного параметра, на корпусе элементов отмечается допустимое отклонение реальной ёмкости от указанной и напряжение, на которое рассчитано устройство. При его превышении прибор может выйти из строя. Этих знаний тебе будет вполне достаточно для начала и для того чтобы самостоятельно продолжить изучение конденсаторов и их физических свойств в специальной технической литературе.

10 советов схемотехнику / Хабр

Недавно один мой знакомый, начавший интересоваться электроникой и схемотехникой, обратился ко мне с просьбой дать ему какие-то практические советы по разработке электронных устройств. Поначалу этот вопрос немного озадачил меня: как-то так получилось, что для себя я никогда не выделял какие-то перечни обязательных правил проектирования, всё это было у меня где-то на уровне подсознания. Но этот вопрос послужил хорошим толчком для того, чтобы сесть и сформулировать хотя бы небольшой список таких рекомендаций. Когда все было готово, я подумал, что, возможно, это будет интересно почитать кому-то еще, таким образом и получилась данная статья.

Введение

Статья представляет собой перечень из десяти основных правил проектирования, которые актуальны при разработке широкого класса устройств. В статье я намеренно не затрагиваю моменты, касающиеся проектирования печатных плат – это тема для отдельного разговора. Правила приведены в случайном порядке без каких-либо сортировок по алфавиту, значимости, частоте использования на практике и др. Этот перечень правил также не претендует на какую-то полноту и абсолютную истину, в нем содержится мой опыт разработки электронных устройств и не более того.

1. Ставьте конденсаторы по питанию микросхем

Наличие конденсаторов по питанию является необходимым условием нормальной работы любой микросхемы. Дело в том, что они обеспечивают импульсный ток, который потребляет микросхема при переключении внутренних транзисторов. Если в непосредственной близости от микросхемы нет конденсатора, то из-за индуктивности дорожек печатной платы фронт тока может быть завален, и необходимая скорость его нарастания не будет обеспечена. Вполне может быть, что микросхема вообще при этом не будет работать, такие случаи встречаются. В связи с этой особенностью, выбирать следует конденсаторы с низкими ESR и ESL (эквивалентным последовательным сопротивлением и эквивалентной последовательной индуктивностью). В подавляющем большинстве случаев хорошо себя показывают керамические конденсаторы, а если вдруг требуется большая емкость – танталовые.

Количество конденсаторов у каждой микросхемы должно быть не менее количества ножек питания данной микросхемы. То есть, если микросхема имеет 10 выводов питания, то надо ставить не менее 10 конденсаторов только на одну эту микросхему, причем располагать эти конденсаторы на печатной плате надо как можно ближе к выводам питания. Часто производители рекомендуют ставить еще один дополнительный конденсатор большего номинала общий для всех выводов питания микросхемы. Ниже на рисунке приведен пример из документации на сверхпопулярный микроконтроллер STM32F103: как видим, помимо 5 конденсаторов 0,1 мкФ у выводов VDD, производитель рекомендует также ставить один общий конденсатор 4,7 мкФ.

Отдельного внимания заслуживает выбор емкости конденсатора. В большинстве случаев вы не ошибетесь, если выберете емкость 0,1 мкФ. Однако не поленитесь заглянуть по данному вопросу в документацию на микросхему: здесь тоже могут быть тонкости. Например, ВЧ-микросхемы часто требуют наличие конденсатора меньшей емкости. Ниже приведена картинка из документации на микросхему смесителя LT5560. Как видно из рисунка, производитель советует применять конденсаторы 1 мкФ и 1 нФ.

Возможны отклонения и в другую сторону: например, 4G модуль WP7502 требует установки конденсатора в целых 1500 мкФ рядом с выводами питания:

В общем, лучше всегда уточнять номиналы требуемых конденсаторов в документации на конкретную микросхему.

2. Учитывайте предельные параметры компонентов

К сожалению, не так редко встречаются схемы, где резистор в корпусе 0402 стоит в цепи 220 В или что-то аналогичное. Так делать нельзя! Перед установкой любого (абсолютно любого) компонента на схему вы должны убедиться, что ни при каких условиях не превышены максимально допустимые параметры по току, по напряжению и по рассеиваемой мощности для этого компонента. Все расчеты необходимо производить для наихудших условий эксплуатации (в частности, для максимально возможного напряжения на схеме), а предельные параметры смотреть в документации на конкретный компонент.

Рассмотрим простой пример с резистором. Допустим, мы рассчитали схему и нам требуется обеспечить сопротивление 25 кОм, а максимально допустимое напряжение в этой цепи составляет 100 В. Какой резистор мы заложим в схему? Открываем документацию на резисторы серии RC от Bourns и видим основные предельные параметры:

В цепях с напряжением 100 В могут работать резисторы серии CR0805 или CR1206. CR0603 туда ставить нельзя. А что с рассеиваемой мощностью? Как гласит школьный курс физики, для цепи постоянного тока она считается по формуле:

Такую мощность не выдержит ни один из представленных резисторов в таблице, однако мы можем соединить их несколько штук параллельно: 4 штуки CR0805 или 2 штуки CR1206. Только не забывайте, что при параллельном соединении резисторов их эквивалентное сопротивление уменьшается. Например, мы можем взять 4 шт. CR0805-JW-104ELF (100 кОм): соединив их параллельно, получим как раз 25 кОм. Для ответственных применений можно еще дополнительно снизить нагрузку на каждый из резисторов, соединив параллельно не 4 штуки, а 6 штук.

Максимально допустимый ток для резистора серии RC составляет 2 А, и он тут явно не будет превышен, это легко проверяется по закону Ома. Более того, данный параметр в основном актуален для резисторов с маленьким сопротивлением, для остальных гораздо быстрее вы уткнетесь в превышение мощности.

А как выбирать конденсаторы? После определения типа применяемого конденсатора (керамика, тантал, пленка, электролит и др.), необходимо обеспечить запас по напряжению хотя бы в 25-30%. Если есть возможность, то для ответственных применений лучше брать запас в два раза. В ряде случаев, помимо напряжения необходимо еще учитывать и импульсный ток через конденсатор. Про этот параметр очень часто забывают, хотя перегрузка конденсатора по току в цепях какого-нибудь импульсного источника питания ничем хорошим не закончится. Рассмотрим пример. Допустим, мы рассчитали наш импульсный источник питания и определили, что он:

Работает на частоте 100 кГц.
Напряжение выходной цепи равно 30 В.
Требуется конденсатор емкостью не менее 100 мкФ.
Через него будет протекать импульсный ток в 2 А (действующее значение).

Емкость и напряжения конденсатора достаточно велики, поэтому оправданным будет применение электролитического конденсатора. Например, подойдут конденсаторы EEH-ZA от Panasonic.

Открываем на них документацию:

На первый взгляд, вроде бы, 35 В больше 30 В, и нам должен подойти этот конденсатор. Однако в данном случае запас будет всего 5 В, что очень мало. Правильным решением будет выбрать конденсатор на 50 В.

Смотрим дальше: у нас есть конденсатор на 50 В с требуемой емкостью в 100 мкФ. Можно было бы взять его, но у него максимальный ток равен нашим ожидаемым 2 А (для частоты 100 кГц), то есть опять запаса по этому параметру не будет.

Поэтому правильно будет взять два конденсатора на 68 мкФ 50 В и соединить их параллельно. Таким образом, мы получим общую емкость в 132 мкФ, максимальное напряжение в 50 В и максимальный импульсный ток в 3,6 А. Такая система будет надежной и проработает долго.

Аналогичным образом выбираются и дроссели, и транзисторы, и вообще любые другие компоненты. Всегда надо помнить про их предельные параметры и брать компоненты с запасом минимум 25-30%.

К предельным параметрам можно также отнести и температуру. Существует три основные температурные группы:

Commercial (0 ℃…+70 ℃)
Industrial (-40 ℃…+85 ℃)
Military (-55 ℃…+125 ℃)

Данное деление не является абсолютным, существуют также и всякие расширенные поддиапазоны. Но важно одно – все (абсолютно все) компоненты на вашей схеме должны попадать в заданный техническим заданием температурный диапазон. То есть, при проектировании схемы всегда надо держать в голове требуемый диапазон рабочих температур и выбирать компоненты в соответствии с ним. Диапазоны рабочих температур (а также и диапазоны предельных температур) всегда приводятся в документации.

Стоит также отметить, что микросхемы диапазона Military вы, скорее всего, не сможете купить: они продаются далеко не всем желающим.

3. Защищайтесь от статики

Электростатический разряд способен за долю секунды выжечь порты микросхемы стоимостью в тысячи долларов. По этой причине следует всегда помнить о нем и предпринимать меры по защите своих устройств. Вообще тема защиты от статического электричества довольно обширна и уже сама по себе заслуживает отдельной статьи. В рамках этой попробуем лишь кратко рассмотреть основные правила, которые я выработал для себя:

Все интерфейсные разъемы (USB, UART, RS-232 др.), с которыми потом будет контактировать пользователь, однозначно должны иметь защиту от статического электричества.
Все кнопки, на которые нажимает пользователь, должны иметь защиту от статики, при условии, что они заведены на чувствительные микросхемы.
В случае, если оконечный драйвер уже имеет встроенную защиту от статики, и если эксплуатация изделия не предполагает суровых условий, дополнительную защиту можно не ставить. Примером может послужить преобразователь RS-232 SN65C3223, у него уже есть встроенная защита от статики.

В случае, если предполагается эксплуатировать изделие в суровых условиях, встроенной защиты может быть недостаточно и потребуется ставить дополнительно еще и внешние элементы.
Защищать ли от статики внутриблочные разъемы – это зависит от культуры вашего производства. Если монтаж происходит в специальных комнатах с антистатической мебелью и покрытием полов, а все монтажники применяют антистатические браслеты – это может быть и не обязательно. При других условиях защита тоже лишней не будет.

К элементам защиты от статики предъявляются следующие требования:

Они должны выдерживать заданную энергию электростатического разряда.
Они должны быть рассчитаны на соответствующее рабочее напряжение. Мало смысла ставить защитный диод на 15 В в цепь, максимальное допустимое напряжение для которой 3,6 В.
Они должны иметь малую паразитную емкость (для высокоскоростных цепей – единицы пикофарад максимум). Если вы поставите какой-нибудь мощный защитный диод (который почти наверняка будет обладать большой емкостью) в цепь USB 3.0, то просто завалите фронты сигналов и ничего работать не будет.
Они должны иметь маленькие токи утечки. Типовое значение – единицы нА.
На печатной плате они должны располагаться в непосредственной близости от разъема, и дорожка печатной платы должна проходить строго «вывод разъема -> элемент защиты-> защищаемый компонент».
После защитного диода и перед микросхемой нелишним будет поставить резистор в единицы-десятки Ом, если это допустимо. Этот резистор будет способствовать рассеиванию возможного всплеска напряжения на защитном диоде при сильном разряде.

Что именно использовать в качестве защиты от статики? Сейчас имеется достаточно богатый выбор:

Защитные диоды с фиксированным уровнем напряжения. Примером может служить диод CDSOS323. Существуют как однонаправленные, так и двунаправленные варианты таких защитных диодов:
Защитные диоды с уровнем напряжения, определяемым источником питания. Примером может служить диодная сборка TPD4E001: рабочий диапазон напряжения Vcc составляет от 0,9 до 5,5 вольт.

Рядом с такими диодами рекомендуется располагать конденсатор небольшой емкости, включенный по питанию.
Варисторы. Есть специальные виды, предназначенные для защиты от статики. Примером может служить CG0402. Благодаря ультра маленькой емкости в сотые доли пикофарад, они могут применяться в таких высокоскоростных устройствах как USB 3.0 или HDMI:
Не используете для защиты от статики стабилитроны! Они предназначены для другого.
В особо тяжелых случаях может потребоваться использование газовых разрядников, но это уже не совсем про статику 🙂

4. Безопасность – превыше всего

Главное правило врача – не навреди. Главным правилом разработчика должно стать «Создавай безопасные для окружающих устройства». В данном разделе я рассмотрю некоторые наиболее часто встречающиеся моменты, за которыми может таиться опасность:

Как только напряжения в вашей схеме превышают 30 В (а при эксплуатации в условиях повышенной влажности 12 В), начинайте думать о том, как обезопасить пользователя от них.
При работе с сетями 220 В будьте предельно внимательны. Обеспечиваете надежную гальваническую развязку между первичными и вторичными цепями. Вырезы в печатной плате будут здесь совсем нелишними. Контакт пользователя с первичной цепью должен быть совершенно исключен!
Если проектируете устройства, питающиеся от сети, разберитесь, что такое конденсаторы Х и Y типа, применяйте их в соответствующих местах и никогда не заменяйте их на обычную пленку или керамику.
При работе с высокими напряжениями металлический корпус вашей аппаратуры должен быть заземлен.
Предохранители и другие устройства защиты – совсем нелишняя вещь
При организации цепей защитного отключения не полагайтесь на микроконтроллеры, они склонны зависать. Всегда дублируйте такие важные цепи какой-нибудь дубовой логикой.
Предусматривайте цепи разряда для высоковольтных конденсаторов. После выключения прибора они должны разряжаться как можно быстрее.
Медицинская техника – отдельная история. Не начинайте ее разрабатывать, не ознакомившись со всеми требования безопасности, которые предъявляются к аппаратуре данного типа.

Более подробную информацию на тему безопасности можно получить в ГОСТах и других стандартах.

Примеры

ГОСТ 12.2.091-2012 Безопасность электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения
ГОСТ 27570.0-87 Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и методы испытаний
ГОСТ Р 12.1.019-2009 Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

5. Ставьте защиту от дурака

Если вы думаете, что пользователь не перепутает распиновку вашего разъема питания или не подаст 27 В вместо 12 В, то вы заблуждаетесь, такое рано или поздно случится. Этого еще как-то можно избежать, если у вас аппаратура питается через какой-нибудь стандартный разъем, но в любом другом случае я рекомендую защищать входные цепи питания от ошибок пользователя. Конечно, от ядерного взрыва или от прямого подключения к подстанции 10 кВ мало что спасет, но базовые элементы защиты должны быть. В рамках данной статьи я очень кратко рассмотрю два типа защит: от переполюсовки и от повышенного входного напряжения.

Схем для защиты от переполюсовки изобретено уже довольно много, но в своей практике я широко использую две из них: с использованием диода и с использованием полевого транзистора.
Схема защиты от переполюсовки с использованием диода приведена на рисунке:

Достоинством данной схемы является предельная простота, но она обладает большим недостатком: диод VD1 может сильно греться. Выделяемую на нем мощность можно грубо прикинуть, умножив 0,4…0,8 (падение напряжения на открытом диоде) на ток потребления схемы. Для точного расчета можно воспользоваться ВАХ диода, которая всегда есть в документации на него. Но и так очевидно, что при токе в 1 А на диоде будут выделяться несколько десятых долей ватта, которые не только пропадут впустую, но, при отсутствии теплоотвода, скорее всего, быстро убьют диод (особенно, если он в маленьком корпусе). Поэтому такую схему защиты можно применять, только если потребляемый ток не превышает единиц-десятков миллиампер.

Для более мощных схем лучше применять схему защиты на полевом транзисторе, она приведена на рисунке:

В рамках данной статьи я не буду рассказывать, как эта схема работает и как ее считать, про это уже написано много где, и у заинтересованного читателя не будет проблем с поиском информации. Поэтому сразу перейдем к схемам защиты от перенапряжения.

Для защиты от перенапряжения существует как минимум два подхода: установка каких-либо электронных предохранителей (хотсвапов, контроллеров питания) на входе схемы, либо же установка ограничителей напряжения. Безусловно, можно объединить эти два подхода в одной схеме.

Микросхемы электронных предохранителей бывают с самым разным функционалом: они могут уметь мониторить повышенное напряжение, пониженное напряжение, обеспечивать защиту по току, температуре, мощности, обеспечивать плавное нарастание тока и еще много всего. Примером неплохого электронного предохранителя может служить микросхема TPS1663, типовая схема включения которой приведена ниже:

Эта микросхема обеспечивает защиту от перенапряжения, однако у нее самой максимально допустимое напряжение составляет 67 вольт. Как же защититься в этом случае? К сожалению, бесконечно наращивать защиту не получится, и в таком случае остается один-единственный вариант: допустить, чтобы в схеме сгорело что-то дешевое и разорвало цепь, спасая всю ценную начинку схемы. И тут мы плавно перемещаемся к ограничителям напряжения.

В качестве ограничителя напряжения может выступать варистор, защитный диод (TVS) или вообще газовый разрядник. Говорить о плюсах и минусах каждого потянуло бы на отдельную статью, поэтому в рамках данной рассматриваться не будет. Применять ограничители напряжения имеет смысл совместно с плавким предохранителем: при таком подходе варистор или защитный диод ограничивают напряжение, пропуская через себя большой ток, что вызывает сгорание плавкого предохранителя и разрыв цепи. Если обстоятельства сложатся не очень удачно, сгореть может также и сам ограничитель, однако ценные микросхемы на плате должны быть спасены и, что тоже очень важно, возможное возгорание предотвращено. Простейшая схема защиты устройства с использованием варистора приведена ниже:

Мы рассмотрели основные схемы защиты платы от переплюсовки питания и от перенапряжения. Разработчик должен выбрать оптимальную комбинацию схем защиты, исходя из требований к надежности, вероятности ошибки пользователя, места на печатной плате и стоимости изделия. В качестве заключения для этого раздела, приведу фрагмент схемы входного каскада, реализованного в одной из последних моих разработок. В этой схеме представлен полный комплекс защит: защита от переполюсовки на полевом транзисторе, защита от пониженного и повышенного напряжения, а также защита по току на микросхеме TPS1663, и в довершении всего защита с помощью варистора и плавкого предохранителя.

6. Практикуйте системный подход к разработке

Очень частая ошибка начинающих разработчиков – нарисовать схему, развести плату (может быть, даже изготовить ее) и только после этого задуматься о корпусе устройства. И вот тут начинается самое интересное: вроде бы вот, есть в продаже отличный корпус под устройство, практически подошел бы… если бы плата была миллиметра на два покороче. А следующий типоразмер корпуса уже в полтора раза больше, но приходится брать его, потому что альтернатива – изготовление корпуса на заказ – слишком дорога. В результате имеем неоправданно большой корпус, в котором болтается маленькая печатная платка. А ведь этого можно было избежать, если бы вопрос проработки корпуса аппаратуры не оставлять на потом, а решать одновременно с разработкой печатной платы.

Когда разрабатывается какое-то сложное устройство с кастомным корпусом, то тут качественная разработка в принципе не может происходить без плотной совместной работы конструктора, схемотехника и тополога (иногда, правда, это один и тот же человек :)). Важно понимать, что эта работа происходит одновременно: схемотехник рисует схему и передает ее топологу, конструктор в это время определяет габариты печатных плат в зависимости от конструкции изделия, а также выдает всевозможные ограничения на высоту компонентов и запретные зоны, тополог делает предварительную расстановку компонентов на печатной плате и передает ее конструктору для интеграции в общую 3D-модель, схемотехник все согласовывает и, при необходимости, реагирует на пожелания типа «вот тут бы дроссель подобрать на пару миллиметров пониже».

Но комплексный подход к разработке не ограничивается только конструкцией.

Если изделие предполагает написание встроенного софта, необходимо взаимодействие схемотехника с программистами еще на этапе разработки структурной схемы будущего устройства. Это необходимо как для планирования сроков разработки, так и для определения возможности программной реализации заложенный схемотехнических решений. К сожалению, при недостатке у схемотехника знаний об особенностях разработки программного обеспечения, некоторые заложенные в схему решения могут оказаться в принципе неосуществимыми с точки зрения написания софта, а выяснится это все только после изготовления печатных плат. Поэтому для того, чтобы избежать такой грустный сценарий, стоит продумать и согласовать все принципиальные с точки зрения ПО вопросы с теми, кто потом это ПО будет писать.

Кроме того, при разговоре о комплексном подходе, нельзя не упомянуть и такой важный момент, как организация будущего производства. Уже на этапе рисования схемы необходимо задуматься о том, как потом эта плата будет производиться, как ее отлаживать, проверять, тестировать. Уже сейчас нужно заложить контрольные точки для измерения напряжения источников питания, подумать про рабочие места, про всевозможные кабели и куда их подключать, про методику проверки. Очень может быть, что для тестирования вашей платы в условиях серийного производства понадобится специальная оснастка – ее разработку (хотя бы в эскизном виде) надо начинать параллельно с проверяемой платой, потому что это два взаимосвязанных устройства.

В общем, в качестве краткого резюме по текущему разделу – подходите к разработке комплексно. Думайте о конструкции изделия, о корпусе, о разработке программного обеспечения, о том, как будут производиться и тестироваться ваши устройства в самом начале проектирования, а не тогда, когда уже большая часть работ сделана, и любой шаг в сторону сопровождается огромными затратами ресурсов.

7. Используйте нулевые резисторы

Я уверен, что любому разработчику знакома такая ситуация: схема разработана, плата разведена, компоненты запаяны, и вот изделие попадает на отладку. Включаем – и не работает. Начинаем искать причину – вот незадача, перепутаны RX и TX у UART. Или D+ и D- у USB. Или MOSI и MISO в SPI. Или… да ошибиться можно где угодно, особенно если данный кусок схемы делается в первый раз. Приходится брать скальпель, резать дорожки на печатной плате, зачищать маску и пытаться припаяться к этим самым дорожкам проводами. А что если дорожки во внутренних слоях печатной платы? А микросхемы – в BGA корпусе? Да еще и с использованием технологии Via-In-Pad? Вот где настоящая боль. В такие моменты невольно начинаешь завидовать программистам, у которых проблему можно решить путем перекомпиляции программы, тогда как здесь маячит перспектива полной переделки печатной платы без возможности оживить текущую. Можно ли как-то избежать такого грустного финала? Зачастую да. В случае, когда какой-то кусок схемы делается впервые, а топология печатной платы не располагает к экспериментам, «сомнительные» цепи лучше соединять не напрямую, а через нулевой резистор (резистор с сопротивлением 0 Ом).

В таком случае, даже если вы ошибетесь в схеме, ошибка не будет фатальной. Достаточно будет снять запаянные резисторы и скоммутировать схему правильным образом. Обойдется без перерезания дорожек и, тем более, без ковыряния меди на внутренних слоях платы.
Может возникнуть вопрос – а не слишком ли расточительно вот так вот ставить резисторы на плату, которые не очень-то и нужны? Ну, на момент написания статьи, цена на DigiKey нулевого резистора в корпусе 0402 составляла порядка 2$ за 1000 штук. Пусть каждый сам для себя решит дорого это или нет. Кроме того, замечу, что нулевые резисторы необходимы только на опытных образцах, когда еще нет уверенности в правильности схемы. При запуске серийного производства, когда все недостатки схемы устранены, в новой ревизии платы вполне можно их исключить.
К выбору типа нулевого резистора необходимо подходить комплексно. Необходимо учитывать как минимум следующие параметры:

Максимально допустимый ток через резистор
Паразитную индуктивность и емкость резистора
Тип корпуса и занимаемую площадь на печатной плате

Например, если вы поставите проволочные резисторы в высокоскоростные цепи, то схема, скорее всего, не будет работать: паразитная индуктивность их слишком велика. Для большинства цифровых цепей хорошо подходят SMD резисторы. Обычно я использую корпус 0402 – это некий компромисс по занимаемому месту на печатной плате и удобству монтажа. Нулевые резисторы в корпусе 0402 не оказывают существенного влияния даже на относительно высокочастотные цепи: High Speed USB (480 Мбит/с) и гигабитный Ethernet устойчиво функционируют. Не возникало проблем даже в суб-гигагерцовом диапазоне у радиотрактов: нулевые резисторы случалось применять и там как элемент согласования. Но, конечно, при проектировании высокочастотной схемы всегда стоит помнить про паразитные параметры нулевых резисторов (да и не только их) и при необходимости выполнить моделирование.

8. Разделяйте земли и фильтруйте питание

На практике очень часто встречаются случаи, когда на одной печатной плате присутствуют одновременно высокочувствительные аналоговые тракты и шумные цифровые процессоры. Или мощные импульсные преобразователи и склонные к сбоям цифровые системы управления. В общем, когда по соседству на одном куске текстолита находится какой-то источник помех и рядом с ним чувствительные к ним компоненты. Как в таком случае быть? Практика говорит, что 90% успеха при создании таких устройств – это грамотно разведенная печатная плата. С правильной компоновкой элементов, с грамотным стеком и с формированием полигонов земель и питания по определенным правилам. Но текущая статья не про печатные платы, кроме того, нельзя недооценивать и таким вещи, как фильтрация питания и разделение земель, про которые мы и поговорим в настоящем разделе.

Основная суть процесса разделения земель заключается в том, чтобы возвратные токи «шумной» цифровой или силовой частей схемы не протекали совместно с возвратными токами чувствительных цепей: в противном случае чувствительные цепи могут улавливать колебания напряжения шумов на земляных полигонах и интерпретировать их как часть полезного сигнала, что неминуемо приведет к ошибкам в работе. Для этого в проекте создаются две цепи с разными именами (например, A_GND и D_GND). Чувствительные земляные цепи подключаются к A_GND, а «шумные» – к D_GND. Но если цифровые и аналоговые блоки общаются между собой (а такое бывает практически всегда), необходимо соединить цепи A_GND и D_GND между собой (иначе возвратным токам негде будет протекать). Как это правильно сделать? Существуют разные мнения на этот счет. Я обычно соединяю эти цепи между собой нулевым резистором, располагая его вблизи источника питания на печатной плате.

Если вы работаете в Altium Designer, то для этих целей там предусмотрен специальный тип компонента под названием Net Tie, можно использовать и его.

Иногда для соединения этих земляных цепей рекомендуют использовать индуктивность, мотивируя это тем, что она хорошо блокирует высокочастотные помехи. Но я это делать категорически не советую: не стоит забывать, что через эту индуктивность будут течь и возвратные токи сигналов между цифровой и аналоговой частями схемы. Это приведет к сильному искажению формы сигналов и, возможно, к полной неработоспособности схемы. Индуктивности полезно применять в цепях питания для его фильтрации, однако делать это тоже надо аккуратно. Давайте рассмотрим этот вопрос немного подробнее.

Прежде всего необходимо запомнить одно простое правило: индуктивность фильтра всегда должна идти в паре с конденсатором. Схема без конденсатора, скорее всего, вообще работать не будет. Почему? См. первый раздел настоящей статьи.

Тип и номинал индуктивности выбирается исходя из ожидаемой интенсивности помех по питанию, спектра помех и особенностей вашей схемы. Разумеется, должен быть соблюден запас по току. В своей практике для фильтрации питания я достаточно часто использую индуктивности серии BLM от Murata: они предназначены специально для фильтрации помех в аппаратуре самого разного типа. Краткая характеристика индуктивностей серии BLM приведена на рисунке.

9. Учитывайте переходные процессы

Переходные процессы – это как себя ведет система до момента наступления установившегося состояния. В частности, под переходными процессами можно понимать моменты включения питания, моменты подключения нагрузки к источнику, коммутацию ключей и многое другое. Вообще подробное рассмотрение переходных процессов – это тема под целую серию статей. В данной же статье мы рассмотрим более подробно вопрос включения питания, как встречающийся наиболее часто.

Ситуация 1. Вы подключили какую-нибудь плату проводами к лабораторному источнику питания. Подаете питание и обнаруживаете, что у вас плата вместо того, чтобы запустится, находится в режиме циклической перезагрузки. Что происходит и что делать?

Действительно такие ситуации могут возникать и причина – в переходном процессе. В момент старта ваша плата может потреблять в несколько раз больше тока, чем в момент штатной работы. Особенно это хорошо заметно, если на плате стоит какой-нибудь мощный процессор.
Нарастающий импульс тока проходит от источника питания к плате через провода, которые, увы, совсем не идеальны: у них есть и паразитное сопротивление, и паразитная индуктивность. Все это приводит к провалу напряжения на плате: этот провал отрабатывает супервизор процессора и по итогу имеем циклическую перезагрузку. Решений у проблемы несколько: укоротить провода и увеличить площадь их сечения, использовать лабораторные источники питания с обратной связью, либо же вообще поставить на плате преобразователь питания и подавать на плату более высокое напряжение.

Ситуация 2. Вы подаете питание на свою плату и тут замечаете, что в начальный момент почему-то слегка подмигивает светодиод, который должен быть выключен. Или на короткий момент начинает работать какой-нибудь преобразователь питания, который, вроде как, должен быть заблокирован в ПО процессора. Либо хаотично щелкает реле. В чем же дело? Ошибка в коде? Все может быть и проще, и сложнее одновременно. Возможно, вы просто не учли состояние портов ввода-вывода процессора (или же какой-то другой микросхемы) в моменты сброса и начальной инициализации. А между тем, это важный параметр, про который нельзя забывать. Обычно такие моменты прописаны в документации. Например, STMicroelectronics в документации на свой микроконтроллер STM32F750 явно пишет, что все ножки, кроме тех, которые отвечают за программирование и отладку, в течение сброса и сразу после него сконфигурированы как входы, не подтянутые ни к питанию, ни к земле.

Чем нам это грозит? Дорожка на печатной плате, где с обоих сторон высокоимпедансные входы – отличная антенна для улавливания всевозможных помех. И если она заведена, например, на вход EN какого-нибудь источника питания, либо управляет реле, то в моменты начальной загрузки этот источник питания может хаотично включаться и выключаться, а реле щелкать с безумной скоростью буквально по мановению руки. К счастью, данная проблема решается достаточно просто: достаточно поставить подтягивающие резисторы к GND либо к VCC номиналом 10…100 кОм на критичные цепи. Они надежно зафиксируют уровень сигнала в моменты инициализации и не допустят хаотичного переключения периферийных устройств.

Однако стоит помнить, что состояние выводов микросхемы в моменты сброса и начальной инициализации очень индивидуально и зависит от конкретной микросхемы. И если в том же STM все довольно просто и понятно, то, например, в процессоре AM4376 от Texas Instruments все гораздо хитрее: часть GPIO имеет состояние HIGH-Z, часть имеют подтяжки PU, другие PD:

Ситуация 3. Вы полностью обесточили свою плату, но на ней продолжает гореть светодиод или микросхемы проявляют какую-то активность? В чем дело, неужто вечный двигатель? Увы, все гораздо проще. Скорее всего, у вас остался подключен к плате какой-нибудь преобразователь USB-UART или другая периферия, запитанная на стороне и имеющая высокий логический уровень на своих выводах. Дело в том, что любая микросхема имеет на своих входах по два диода, включенных между GND и VCC. Через эти диоды напряжение с входа микросхемы может проникать на вывод питания микросхемы и дальше распространяться по всей плате, как это показано на рисунке.

Конечно, полноценно запитать всю плату таким образом вряд ли получится. Однако на цепи VCC может образоваться какой-нибудь промежуточный уровень напряжения: меньший, чем напряжение питания микросхемы, но тем не менее достаточный, чтобы микросхемы оказались в «непонятном» состоянии. К счастью, большинство микросхем все-таки не особо чувствительны к подобным натеканиям напряжения, однако про эту проблемы нельзя забывать, и в случае необходимости следует ставить в критичные цепи специальные изолирующие буферы.

Ну и теперь у нас остался последний пункт настоящей статьи.

10. Читайте документацию на применяемые компоненты

Внимательно. Всегда. В ней действительно находятся ответы на большинство вопросов, в том числе и на те, которые мы рассмотрели в данной статье. Да, порой эта документация содержит десятки, сотни или даже тысячи страниц, но потраченное время на их изучение на этапе проектирования устройства, с лихвой окупится в процессе запуска изделия и отладки. Изучайте также схемы на отладочные платы, предоставляемые производителем, а также проглядите примеры топологии печатных плат: обычно лучше производителя никто вам не скажет, как правильно обвязывать микросхему и разводить под нее печатную плату. Не забывайте про Errata, там иногда таятся неожиданности. Всегда старайтесь понять, что делает каждая ножка в применяемой вами микросхеме: казалось бы ничем не примечательный вывод, не подключенный как надо, может испортить всю работу.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели десять основных правил проектирования электрических схем. Надеюсь, это поможет начинающим разработчикам избежать хотя бы самых простых ошибок при проектировании схем. Ну и самое главное – разрабатывайте устройства и не бойтесь экспериментов, потому что практика, в конечном итоге, все равно лучший учитель.

Чему не учат о конденсаторах

Davide Bortolami

|&nbsp Создано: 8 Февраля, 2021 &nbsp|&nbsp Обновлено: 16 Июня, 2021

В инженерной деятельности мы часто применяем сотни эмпирических правил для упрощения тех аспектов, над которыми работаем.

Если бы мы запускали квантово-физическое моделирование всякий раз, когда необходимо поморгать светодиодом, мы бы никогда ничего не добились. Тем не менее, многие из этих правил были сформулированы в прошлом, когда индустрия электроники радикально отличалась от нынешней.

Сегодня мы собираемся забыть, чему нас учили о том, что такое конденсатор. Кроме того, мы рассмотрим, как использовать конденсаторы с учетом современной электроники.

Чем конденсатор больше не является

Одно из общераспространенных мнений состоит в том, что основная роль конденсатора заключается в хранении заряда, подобно тому, как ведро с водой наполняется одной чашкой и в то же время опустошается другой.

Если вы когда-либо вступали в дискуссию “протекает ли ток через конденсатор” и уходили больше в политику, чем в физику, вы знаете, что типовые аналогии не имеют особого смысла, когда речь идет о переменном токе. Конденсатор – это просто два проводника, разделенных диэлектриком, и нигде в основных физических объяснениях его свойств вы не найдете объяснения того, что с этим делать.

Хранение энергии – это лишь одно из множества применений конденсатора, таких как фильтрация, формирование и инвертирование электрических сигналов и импедансов. Мы привыкли думать, что это основное применение конденсатора, поскольку это было его первым применением на заре электричества постоянного тока и электроскопа Уильяма Гилберта, изобретенного в XV веке.

Назначение конденсатора

Такие термины, как развязывающий и байпасный (шунтирующий) конденсатор, часто используются как синонимы – я сам совершал эту ошибку бесчисленное количество раз.

Это приводит к большой путанице, поскольку для разных целей часто требуются конденсаторы с разными электрическими и физическими параметрами, такими как форм-фактор, номинальное напряжение, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) и профиль собственного резонанса.

Конденсаторы называют по-разному не только исходя из технологии, по которой они созданы (керамический, электролитический), но и их назначения.

В следующих разделах рассмотрено несколько из наиболее распространенных назначений конденсаторов.

Рис. 1. Конденсаторы на современной плате. Если присмотреться, вы заметите различные типы конденсаторов, используемые в цепях разного назначения. Изображение от Michael Dziedzic

Байпасный конденсатор

Назначением байпасного конденсатора является передача радиочастотной энергии (переменного тока достаточно высокой частоты) от одной части платы к другой. Соответственно, о хранении заряда речи не идет вообще. Байпасный конденсатор предназначен для проведения, а не для хранения.

Для этого необходим тщательный подбор конденсатора с минимально возможным импедансом на нужных частотах. Этого можно достичь максимально близким соответствием собственной резонансной частоты конденсатора и частоты сигнала.

Собственная резонансная частота – это частота, на которой резонирует емкость и паразитная индуктивность и на которой конденсатор имеет наименьшее возможное сопротивление. Математически емкость и индуктивность как будто пропадают и остается только эквивалентное последовательное сопротивление.

Для частот выше собственной резонансной частоты конденсатор начинает всё меньше работать как конденсатор и всё больше – как индуктивность.

Рис. 2. Зависимость импеданса от частоты для различных конденсаторов. Изображение от Elcap, Jens Both

На что следует обращать внимание

Одна из наиболее распространенных ошибок, которые допускаются при использовании байпасных конденсаторов для контроля электромагнитного излучения (особенно при шунтировании экранов земли), заключается в том, что их размещение ограничивается только источником шума, который нужно устранить.

Для постоянного тока это имело бы смысл – закоротить сигнал максимально близко к источнику, чтобы получить как можно более низкие его значения, минимизировать сопротивление (импеданс) между коротким замыканием (конденсатором) и источником.

Для переменного тока и особенно для радиочастотного диапазона, из-за волновой природы электрических сигналов быстрое увеличение импеданса между областью рядом с источником шума и остальной частью заземляющего слоя может быть источником отражений, т.е. энергии, отраженной из-за несоответствия импедансов. Опять же, это противоречит традиционному описанию “энергии, отраженной из-за рассогласования линий”, которое верно лишь отчасти.

При использовании байпасных конденсаторов нужно попытаться снизить импеданс экранов питания и земли, распределив конденсаторы по плате. В зависимости от используемой частоты, структуры слоев и диэлектрического материала платы, могут понадобиться конденсаторы в диапазоне от пикофарад до нанофарад

Развязывающий конденсатор

У линейных регуляторов, таких как широко используемый 7805, есть внутренний контур обратной связи, который сравнивает выходное и опорное напряжение и соответствующим образом регулирует ток для поддержания стабильного выходного сигнала.

Теоретически линейные регуляторы можно использовать без внешнего конденсатора – по крайней мере, если мы игнорируем любые проблемы, связанные с автоколебаниями. Чтобы получить стабильный выходной сигнал, требуемый ток должен изменяться с достаточно медленной скоростью нарастания, чтобы линейный регулятор мог успевать за ним. Учитывая, что большинство из них построено на технологии BJT начала 80-х годов, эти скорости нарастания совсем не высокие.

Рис. 3. Пример внутренней схемы типового линейного регулятора, подобного 7805

Аналогичным образом, импульсные преобразователи DC-DC имеют основную частоту переключения и не могут регулировать выходной сигнал быстрее этой частоты.

Многие современные цифровые устройства генерируют переходные процессы тока с частотными составляющими в сотни мегагерц, что намного больше, чем может обеспечить любой регулятор (если мы не говорим об экзотических драйверах лазерных диодов).

Развязывающие конденсаторы работают на границе между стабильным напряжением, регулируемым схемой источника питания постоянного тока, и потреблением прерывистого тока современными цифровыми устройствами.

Даже небольшой импеданс между источником питания и устройством быстро приведет к выходу напряжения питания за пределы допустимого диапазона при возникновении пика тока.

Развязывающие конденсаторы действуют как временные локализованные накопители энергии, что уменьшает импеданс источника для значений в диапазоне между нескольких мегагерц и нескольких сотен мегагерц.

Для частот выше сотен мегагерц большинство SMD-конденсаторов имеют высокий импеданс и являются неэффективными. Вместо этого необходимо использовать такие методы, как скрытая емкость (buried capacitance) в стеке слоев.

На что следует обращать внимание

Развязывающие конденсаторы полезны только в относительно узком частотном диапазоне, в основном из-за ограничений, связанных с их паразитными свойствами.

Главный параметр, на который следует обратить внимание – это, опять же, собственная резонансная частота. Разделительные конденсаторы эффективны только на частотах ниже их собственной резонансной частоты.

При выборе конденсатора часто бывает полезно придерживаться следующих эмпирических правил:

От постоянного тока до килогерц – конденсатор не требуется, источник питания может работать сам по себе.
От килогерц до мегагерц – электролитические конденсаторы высоких номиналов полезны для более низкого диапазона частот, но их высокое последовательное сопротивление ограничивает их работу из-за низкой резонансной частоты. В диапазоне МГц многие электролитические конденсаторы уже являются сильно индуктивными.
От мегагерц до 200 МГц – керамические конденсаторы, в зависимости от диэлектрика, размера корпуса и технологии изготовления, обычно подходят для этого диапазона.
Свыше 200 Мгц – керамические конденсаторы становятся неэффективными. В этих случаях, будет лучше использовать вместо них скрытую емкость.

Сглаживающий конденсатор

Сглаживающие конденсаторы используются для поддержания стабильного напряжения во время недостающих циклов линии питания и поддержки пикового тока. Для этого нужны конденсаторы высокой емкости, и поэтому они обычно являются электролитическими.

Их можно считать маленькими источниками бесперебойного питания.

Чему не учат о керамических конденсаторах

Керамические конденсаторы, несомненно, являются фундаментальными пассивными компонентами в современной электронной промышленности, и их удельная емкость увеличивается со скоростью, сравнимой с плотностью транзисторов в кремнии, что делает доступными многие современные конструкции с высокой плотностью.

Они действительно являются чудом техники, но у них также есть несколько особенностей, о которых нужно знать.

Чем меньше, тем лучше

Керамика – замечательный, но хрупкий материал. Керамические конденсаторы могут треснуть из-за изгиба печатной платы, например, при сборке больших плат (или панелей), неправильном разделении плат скрайбированием или неправильном обращении во время транспортировки.

Растрескивание при изгибе – опасное явление, поскольку если конденсатор используется в силовых устройствах с высокими токами, он зачастую может выйти из строя и вызвать возгорание.

Вопреки распространенному мнению, конденсатор меньшего размера имеет превосходные электрические и механические характеристики. Они с меньшей вероятностью треснут, и они имеют более высокую собственную резонансную частоту.

Если вашему продукту требуется высокая надежность при механических нагрузках, есть несколько методов, которые вы можете использовать для уменьшения соответствующих отказов:

Не размещайте конденсаторы длинной стороной в том же направлении, в котором изгибается плата.
Используйте конденсаторы минимально возможного размера, например 0402.
Используйте конденсаторы типа “soft-terminated”, которые не замыкаются под нагрузкой, и/или керамические конденсаторы X2/Y2.
Размещайте трассировку вокруг конденсаторов для снятия механического напряжения.
Если вы выбрали конденсаторы, которые размыкаются, всегда используйте параллельно как минимум два из них, чтобы ваша схема могла иметь достаточную емкость для нормальной работы при выходе из строя одного из них.

Типы диэлектриков

C0G, X7R… У диэлектриков странные названия и набор самых разных свойств. Далее представлены их характеристики и случаи, когда их использовать лучше всего:

C0G/NP0 – самые модные керамические конденсаторы на рынке. Обычно они доступны в диапазоне от 1 пФ до 100 нФ и имеют допуск 5%. NP0 означает “положительный-отрицательный-ноль”, для формы графика ТКЕ конденсатора, которая выглядит плоской во всем диапазоне температур. Именно их следует использовать, когда требуются точные значения и стабильность.
X7R – современная рабочая лошадка. Они имеют отличные коэффициенты напряжения и температуры и популярны в диапазоне от 100 пФ до 22 мкФ. Они наиболее широко используются для развязки и имеют широкий диапазон температур от -55°C до 125°C.
X5R – аналогичен X7R, но рассчитан на 85°C вместо 125°C.
Y5V – может достигать чрезвычайно высокого значения емкости, но при низких отклонениях от номинального напряжения и температуры (допускается потеря до 82% емкости).
Z5U – аналогично Y5V, конденсаторы Z5U имеют плохие характеристики по напряжению и температуре и стоят очень дешево. Допускается использование только до -10°C и применяются только для развязки в недорогом бытовом оборудовании.

На что следует обращать внимание

Использование конденсаторов с разными диэлектриками может привести к неожиданным результатам.

Например, конденсаторы Z5U очень дешевы и используют диэлектрик из титаната бария. Этот материал имеет высокую диэлектрическую постоянную, что обеспечивает отличное отношение емкости к объему, а также собственную резонансную частоту, обычно от 1 до 20 МГц.

Конденсаторы NP0 лучше работает на частотах выше 10 МГц, так почему бы не использовать их вместе для работы в более широком диапазоне частот?

К сожалению, когда конденсаторы Z5U и NP0 соединены параллельно, материал с более высокой диэлектрической проницаемостью снижает резонансную частоту NP0, и это сочетание приводит к худшим общим характеристикам, чем просто качественный Z5U.

Однако вопрос «почему» определенно выходит за рамки моей компетенции. Если вы понимаете это явление, пожалуйста, напишите мне.

Диэлектрические потери

Если вы закоротите выход заряженного конденсатора, то обнаружите, что полностью разряженный конденсатор сидит на скамейке и смотрит на вас печальными глазами. Однако это не всегда так. Почти все конденсаторы, за единственным заметным исключением вакуумных конденсаторов, сохраняют часть своего заряда после разрядки.

Это происходит потому, что случайно ориентированные молекулярные диполи со временем выравниваются электрическим полем, и их новая ориентация сохраняется даже в отсутствии этого поля.

Керамические конденсаторы могут удерживать до 0,6% заряженного напряжения для NP0 и до 2,5% для X7R.

Емкость, зависящая от напряжения

Конденсаторы Y5V могут терять до 82% своей емкости при номинальном напряжении, в то время как конденсаторы NP0 имеют практически горизонтальную характеристику.
Если у вас есть устройства, в которых нужно изменять выходное напряжение, например, с помощью настраиваемого источника напряжения, требуемого стандартом USB-PD, который Марк Харрис обсуждал в своей недавней статье, вы можете столкнуться с непредсказуемой работой схемы.

Инструменты проектирования в Altium Designer® включают в себя всё необходимое, чтобы идти в ногу с новыми технологиями. Поговорите с нами сегодня и узнайте, как мы можем улучшить ваш процесс проектирования.

Особенности коммутации конденсаторов УКРМ тиристорными коммутаторами – Часть 2

В первой части статьи были рассмотрены принципиальные электрические схемы построения ключей тиристорных коммутаторов для коммутации конденсаторов УКРМ.

Вторая часть посвящена анализу процесса включения и выключения конденсаторной батарей различными тиристорными коммутаторами и особенностям их работы.

Для лучшего понимания процессов включения и выключения рассмотрим процесс коммутации конденсаторной батареи коммутатором МТК-3 см. рисунки 1 и 2. Этот коммутатор единственный из доступных автору трёхканальный коммутатор, ключи которого состоят из трёх встречнопараллельно включённых тиристоров, а значит могут коммутировать как положительную, так и отрицательную полуволны сетевого напряжения. Другими словами его работа близка к идеальной. Все остальные коммутаторы имеют ключи другой конструкции и поэтому имеют определённые особенности коммутации, о чём будет рассказано ниже.

Рис.1 Схема коммутации конденсаторов коммутатором МТК-3 с трёхфазной коммутацией тремя полупроводниковыми ключами, состоящими из встречно-параллельно включённых тиристоров.

Измерения напряжений на конденсаторах произведены относительно нулевого провода сети N.

Рис.2 Осциллограмма включения и выключения конденсаторной батареи коммутатором МТК-3

Как видно из осциллограммы, до поступления команды на включение ступени все ключи закрыты и напряжение на конденсаторах близко к нулевому. В течении 10мс включаются все три тиристорных ключа. После поступления команды на отключение ступени, тиристоры закрываются на ближайшем по времени нуле тока, т.е. при смене полярности тока заряда конденсатора. Это время (t_откл), как правило, составляет менее 10мс. После отключения конденсаторы остаются заряженными до некоторого напряжения, взависимости от момента отключения.

Многие производители тиристорных коммутаторов заявляют время включения тиристорного коммутатора не более 5мс. Это не совсем так. Это, как правило, время от момента включения первого ключа до включения последнего. Для двухфазных коммутаторов это время на 1/3 меньше, чем у трёхфазных, так как коммутируются только две фазы. Реально суммарное время включения, от момента подачи команды на включение ступени до включения последнего ключа, для некоторых моделей коммутаторов, может составлять почти 30мс. Это зависит от особенностей (точности) работы узла включения и схемы “детектирования нуля”, т.е. совпадения напряжения на конденсаторе и сетевого напряжения U_cети=U_конд.

Рассмотрим особенности работы двухфазного коммутатора с диодно-тиристроными ключами BEL-TS h3 мощностью 25 квар ф. Beluk (Германия). На рисунке 3 представлена схема подключения такого коммутатора.

Рис.3 Схема коммутации конденсаторов коммутатором BEL-TS h3 с двухфазной коммутацией двумя полупроводниковыми ключами, состоящими из встречно-параллельно включённых диода и тиристора.

Как видно из схемы подключения фаза L2 подключена напрямую к выводу 2 конденсатора, это значит, что независимо от того включена ступень или нет, напряжение в этой точке всегда будет равно напряжению фазы L2. Фазы L1 и L3 подключены к кондесаторам через ключи коммутатора к выводам 2 и 3 соответственно. Так как ключи состоят из встречно-параллельно включённых диода и тиристора, конденсаторы заряжаются через открытый диод ключа до амплитудного значения линейного напряжения, т.е. конденсаторы С1 и С3 оказываются заряженными до напряжения U_с=U_лин*1,41, т.е. напряжение в точках 1 и 3, относительно точки 2 равно примерно минус 566 В (при линейном напряжении сети 400 В). При этом конденсатор С2 остаётся разряженным, т.е. напряжение между точками 1 и 3 конденсатора равно нулю.

Рассмотрим процесс включения/выключения конденсаторов с помощью этого коммутатора на осциллограмме (см. рисунок 4).

Рис.4 Осциллограмма включения и выключения конденсаторной батареи коммутатором BEL-TS h3.

В выключенном состоянии коммутатора, до поступления команды на включение ступени, напряжение на выводе 2 трёхфазного конденсатора равно фазному, так как он подключён напрямую к одной из фаз (на рисунке – канал 2, голубая линия). На двух других выводах конденсатора (выводы 1 и 3 конденсатора на рисунке 3, каналы 3 и 4, зелёная и красная линии) присутствует переменное относительно нулевого провода, но постоянное относительно вывода L2 напряжение равное по величине амплитудному линейному напряжению: U_с= U_лин*1,41, т.е. примерно минус 566 В. В выключенном состоянии ступени УКРМ два из трёх конденсаторов постоянно заряжены до амплитудного значения линейного напряжения. Вряд ли постоянное нахождение конденсаторов под напряжением продлевает срок их службы. Именно наличие постоянного напряжения на конденсаторах обусловило появление в различной технической литературе запрета на использование разрядных дросселей для разряда конденсаторов совместно с тиристорными коммутаторами [1, 14, 16, 17, 18]. На самом деле, этот запрет касается только коммутаторов с двухфазной коммутацией двумя полупроводниковыми ключами, состоящими именно из встречно-параллельно включённых диода и тиристора. Все остальные типы коммутаторов прекрасно работают с разрядными дросселями (см. таблицу ниже).

При поступлении команды на включение ступени (канал 1 – жёлтая линия) все тиристоры включатся только через время t_вкл. Это время определяется особенностью схемы управления коммутатором и варьируется от нескольких миллисекунд до, почти, тридцати миллисекунд. Может быть это особенность работы только экземпляра, имеющегося у автора? – Неизвестно. Но в результате такой работы при попытке осуществить динамическую компенсацию реактивной мощности в реальном времени может возникнуть большая ошибка компенсации при импульсных нелинейных нагрузках.

Закрытие тиристоров происходит менее чем за 10 мс.

Выводы:

– Из-за наличия постоянного напряжения на выходе, с этим коммутатором нельзя использовать разрядные дроссели.

– Разрядные резисторы надо выбирать исходя из воздействия на них постоянного высокого напряжения (566 В).

– В выключенном состоянии ступени, на резисторах выделяется мощность: P=U_r²/R=(U_лин*1,41)²/R, во включённом состоянии: P=U_лин²/R, т.е. в 2 раза меньше.

Теперь рассмотрим работу коммутатора с аналогичными диодно-тиристорными ключами, но только коммутирующего все три фазы. По аналогичной схеме выполнен коммутатор CTU-02-400 ф. BMR (Чехия), см. рисунок 5.

Рис.5 Схема коммутации конденсаторов коммутатором CTU-02-400 с трёхфазной коммутацией тремя

полупроводниковыми ключами, состоящими из встречно-параллельно включённых диода и тиристора.

Рис.6 Осциллограмма включения и выключения конденсаторной батареи коммутатором CTU-02-400, ф. BMR (Чехия)

На рисунке 6 хорошо видно, что в выключенном состоянии коммутатора, до поступления команды на включение ступени, напряжение на всех выводах трёхфазного конденсатора равно выпрямленному фазному напряжению, так как коммутатор, благодаря наличию в ключах неуправляемых диодов, выполняет функцию трёхфазного однополупериодного выпрямителя. При этом все три конденсатора разряжены. При поступлении команды на включение все три ключа включаются в течении времени t_вкл.

С этим коммутатором можно безбоязненно использовать разрядные дроссели.

А как же быть с грозными предупреждениями о невозможности применения разрядных дросселей с тиристорными коммутаторами?

Например:

– “При коммутации конденсаторной батареи тиристорными контакторами различной модификации [2, 3, 10] разрядные дроссели применять нельзя, так как это приведёт к короткому замыканию силовых электронных ключей по цепи постоянного тока” [1].

– “In dynamic PFC systems discharge reactors cannot be used (this would be a short circuit of the high-voltage DC)!” [14]

– “…Интервал переключения конденсаторной установки во время автоматического режима работы можно снизить при помощи подключения разрядного дросселя с двумя V-образными обмотками взамен разрядных резисторов. Такая замена позволяет увеличить допустимое число разрядов конденсаторных батарей за одинаковые интервалы времени в 2-2,5 раза. Но при коммутации ступеней конденсаторных батарей тиристорными контакторами разрядные дроссели применять запрещено!” [17].

– “…Использовать стандартные разрядные резисторные модули или разрядные дроссели не допускается.” [18].

Хотя этот “запрет” касается всего-лишь трёх типов коммутаторов из представленных в таблице ниже 11 моделей.

Указанные в таблице особенности работы тиристорных коммутаторов справедливы для следующих моделей;

– BEL-TS h3 мощностью от 25, 50, 75, 100 и 300 квар ф. Beluk (Германия).

– BEL-TS ф. Beluk (Германия).

– TSM-HV50 ф. Epcos (Германия)

– DSTM3 мощностью 30, 50 и 100 квар ф. Lovato (Италия).

– TSM-LC мощностью 10, 25, 50, 200 квар и TSM-HV мощностью 50 квар ф. Epcos (Германия).

– CTU-02-400, мощностью от 10 до 72 квар ф. BMR (Чехия)

Выводы:

Прежде, чем приступить к разработке УКРМ с коммутацией конденсаторов тиристорными коммутаторами необходимо внимательно изучить все нюансы их работы.
Если тип и модель коммутатора ещё не определены и есть свобода выбора – рекомендую остановить свой выбор на тиристорных коммутаторах с тиристорно-тиристорными ключами (правда тип ключа, как правило, производители не пишут, ограничиваясь общим названием – тиристорный ключ). Это позволит, для ускорения разряда конденсаторной батареи, безбоязненно применять разрядные устройства (например, МДР-1).
В большинстве случаев оправдано применение 2-х фазных тиристорных коммутаторов. Они на 1/3 меньше выделяют тепла чем 3-х фазные, меньше по габаритам и дешевле.
Применение 3-х фазных тиристорных коммутаторов оправдано в некоторых специфических условиях. Например, коммутация конденсаторов по схеме “разорванный треугольник”, использование коммутаторов на рабочее напряжение 400В в сети с линейным напряжением 690В включённых по схеме “звезда с нейтралью”.

Применение тиристорных коммутаторов со встроенными предохранителями позволит неувеличивать объёмы шкафа УКРМ и уменьшить объём монтажных работ.

Сейчас появились новые модели 2-х и 3-х фазных тиристорных коммутаторов (МТК-26 и МТК-34), имеющих не только быстродействующие встроенные предохранители, но и встроенную схему ускоренного разряда конденсаторов, а также, светодиодный индикатор наличия опасного напряжения на конденсаторной батареи, что позволяет значительно уменьшить габариты и цену конденсаторных установок компенсации реактивной мощности.

Литература:

1. Шишкин С.А. “Разряд конденсаторных батарей установок компенсации реактивной мощности”, Силовая электроника, № 2, 2006. http://www.power-e.ru/2006_02_50.php
2. Шишкин С.А. “Тиристорные контакторы для коммутации низковольтной емкостной нагрузки”, Силовая электроника, № 2, 2005.
3. “Тиристорные коммутаторы КАТКА и основные проблемы их применения в системах компенсации “, Milan Bleha, KMB systems, s.r.o. http://ukrm.ru/content/view/50 , http://www.kmb.cz
4. “KATKA 20/80 – Operating Manual” http://www.kmb.cz/index.php/en/component/phocadownload/category/9-power-…
5. “Discharge resistor EW-22”, EPCOS AG, 2010, B44066T0022E400.
6. “Discharge Reactor “, EPCOS AG, 2004, B44066E9900S001. http://www.service.epcos.in/manuals/discharge%20reactors.pdf
7. “Installation and maintenance instructions for thyristor modules TSM-HV series” EPCOS AG, 2011.
8. “CTU-02 Thyristor switching module for fast PF compensation”, BMR, – http://www.bmrtrading.com/en/downloads/manuals/powerfactor-correction?do…
9. “CTU-03 Thyristor switching module for fast PF compensation”, http://www.bmr-trading.com/en/downloads/manuals/power-factorcorrection?d…
10. “Thyristor switch for reactive current compensation. User manual” KBR, EDEBDA0200-2112-1_EN.
11. Power Factor Correction. Product Profile 2005. Published by Epcos AG. Ordering No EPC: 26013-7600. Germany. 2005. – 103p.
12. Power Factor Correction. Product Profile 2003/2004. Published by Epcos AG. Ordering No EPC: 26011-7600. Germany. 2003. – 87p.
13. Reactive Power Controller Prophi. Operating instructions. Janitza electronics GmbH. Dok Nr 1.020.009.a Serie II. Germany. 2003. – 56p.
14. Thyristor Module TSM-Series. Published by Epcos AG. Germany. July 2006 – http://sashthapower.com/pdf/4._Catalog_of_TSM_-_Dynamic_PFC-1.pdf
15. “Power Factor Correction”, 01 December 2006, http://www.powerguru.org/power-factorcorrection
16. FAQ “Какие дроссели применяются в УКРМ?” – http://ukrm.ru/content/view/17/55/
17. “Выбор конденсаторной установки” – http://forca.ru/stati/podstancii/vyborkondensatornoy-ustanovki.html
18. “Тиристорные контакторы для коммутации конденсаторных батарей “ – http://old.compensation.com.ua/index.php?option=com_content&task=view&id…

Автор статьи – Главный конструктор ЗАО МЕАНДР Е.Н. Васин

Типы конденсаторов. Металлические конденсаторы с воздушным диэлектриком

Огромное многообразие материалов и технологий, используемых при изготовлении обкладок конденсатора и диэлектрика, приводит к огромному количеству вариантов их применения и такому же многообразию конструктивного оформления (рис. 5.4).

Приведенная на рис. 5.4 древовидная схема иллюстрирует деление конденсаторов на основные типы. Две основные ветви образуют конденсаторы, в которых используются полярные и неполярные диэлектрики. Конденсаторы с полярными диэлектриками немедленно выходят из строя при включении в схему с обратной полярностью приложенного напряжения, а также, зачастую, и в цепи переменного тока. Конденсаторы с неполярным диэлектриком различаются, прежде всего, по конструктивному исполнению обкладок: независимые обкладки, фольговые, либо обкладки, в которых металлическая пленка напыляется непосредственно на диэлектрик. Затем более подробная классификация таких конденсаторов производится по типу используемого диэлектрика, хотя некоторые типы диэлектриков могут присутствовать в различных конструктивных вариантах исполнения, а в некоторых и нет (в частности, из-за возможных технологических ограничений).

Рис. 5.4 Разновидности конденсаторов

В самых общих чертах конденсаторы, максимально приближающиеся по своим характеристикам к идеальным для применения в высококачественных усилителях звуковой частоты, располагаются в нижней части схемы, тогда как конденсаторы с максимальной удельной емкостью располагаются в верхней части схемы. Иными словами, конденсаторы высокого качества оказываются по своим геометрическим размерам меньше, но их удельная емкость относительно занимаемого объема уменьшается в сравнении с более крупными конденсаторами.

Металлические конденсаторы с воздушным диэлектриком

Данные конденсаторы, без всяких сомнений, предназначены для использования в качестве подстрочных, либо переменных конденсаторов, что определяет их конструктивное исполнение. Они состоят из набора жестких пластин, имеющих форму сектора, и закрепленных на оси вращения. Прежде всего, они используются в высокочастотных цепях, хотя находят применение и в низкочастотных трактах. Из-за чисто конструктивных ограничений, связанных с креплением подвижных пластин, (которые хотя и должны находиться как можно ближе к неподвижным, но все же минимальное расстояние ограничивается условиями электрической прочности воздушного зазора) конденсаторы с воздушным зазором имеют низкие значения емкости, обычно не превышающие значения 500 пФ. Диапазон изменения емкости составляет у них, как правило, десятикратное значение между максимальным значением (подвижные пластины полностью введены в промежутки между неподвижными) и минимальным значением емкости (подвижные пластины полностью выведены из воздушного промежутка).

Возможные варианты использования конденсаторов в цепях низкочастотного тракта:

• переменный конденсатор с емкостью = 300 пФ включается параллельно входу картриджа с подвижной магнитной системой блока частотной коррекции RIAA, что позволяет оптимизировать нагрузку картриджа со стороны предусилительного каскада;

• конденсаторы с емкостью = 50 пФ используются для настройки конденсаторов схемы эквалайзера до точных значений.

В схемах ламповых коротковолновых радиоприемников часто использовалось множество подстрочных конденсаторов, и хотя они могут и не соответствовать точному значению емкости, необходимому для конкретного использования, их емкость можно уменьшить: так как медные посеребренные пластины просто припаяны к держателю, то они могут быть легко выпаяны, если необходимо уменьшить емкость такого конденсатора (рис. 5.5).

Рис. 5.5 Некоторые типы переменных конденсаторов с воздушным зазором. У показанного справа подстроенного конденсатора ротор несколько выдвинут из корпуса, чтобы были видны пластины конденсатора

Пленочные пластиковые фольговые конденсаторы

Этот класс конденсаторов является наиболее важным для применения в ламповых усилителях, так как они используются в качестве конденсаторов межкаскадной связи, а также для прецизионных фильтров. Характеристики этих конденсаторов достаточно близки к идеальным, поэтому для характеристики их неидеальности достаточно часто используется тангенс угла диэлектрических потерь, tgδ. На практике наблюдается сильная связь между чисто субъективным понятием доброкачественности конденсатора и значением его параметра tgδ: конденсаторы с низким значением параметра tgδ субъективно просто превосходны.

С точки зрения инженерной науки важность параметра tgδ означает не только то, что конденсатор обладает токами утечки, но так же и то, что конденсатор может быть представлен в виде бесконечной эквивалентной схемы лестничного типа, звенья которой состоят из конденсаторов, разделенных резисторами (рис.5.6).

Рис. 5.6 Эквивалентная схема замещения реального конденсатора, используемая для моделирования диэлектрических потерь

Если зарядить конденсатор, одновременно измеряя напряжение на его выводах вольтметром, имеющим бесконечно большое внутреннее сопротивление, а затем разрядить его, закоротив на короткое время выводы перемычкой, то можно было бы ожидать, что напряжение на выводах окажется равным нулю. Однако в момент снятия закорачивающей перемычки можно будет видеть, что вольтметр зафиксирует напряжение, превышающее нулевое значение. Наглядно это можно себе представить таким образом, что разряженным в первый момент оказался только тот конденсатор, который расположен «рядом» с выводами конденсатора, а остальные конденсаторы оказались как бы «изолированными» сопротивлениями между звеньями схемы, и оказались не полностью разряженными. Снятие закорачивающей перемычки позволило не разряженным конденсатором передать часть заряда на конденсаторы, расположенные рядом с выводами, в силу чего напряжение на выводах конденсатора возросло. Это явление известно как остаточная поляризация диэлектрика и проявляется более явственно по мере увеличения тангенса угла диэлектрических потерь, tg6.

Подача на конденсатор переменного напряжения полностью эквивалентна чередующимся циклам его заряда и разряда. Поэтому, любое напряжение, остающееся на выводах конденсатора после прохождения импульса, вызывает искажения. Музыкальный сигнал состоит из последовательности коротких электрических импульсов, поэтому вполне вероятно, что остаточная поляризация диэлектрика является одной из причин, из-за которой, как образно выражаются, «конденсаторы звучат».

Некоторые диэлектрики являются полярными, это, правда, не означает, что конденсатор будет поврежден при изменении полярности приложенного постоянного напряжения, а этот термин означает, что на молекулярном уровне диэлектрик состоит из постоянно заряженных электрических диполей. Их с очень грубым приближением можно рассматривать аналогично магнитным диполям, существующим в магнитных материалах. Под действием внешнего электрического поля эти диполи стремятся выстроиться вдоль силовых линий поля. При приложении переменного напряжения, электрическое поле в диэлектрике будет менять свое направление, постоянно заставляя диполи следовать за изменением поля. Такие постоянные изменения ориентации диполя вызовут так называемые диэлектрические потери, которые должны возрастать с увеличением частоты переменного поля. Однако, при очень высоких значениях частоты диполи уже не будут успевать следовать за изменением электрического поля, поэтому потери сначала перестанут возрастать, а затем будут снижаться.

Очень упрощенно картину можно представить следующим образом. Диполи могут быть представлены в виде индивидуальных блоков, обладающих определенной массой и имеющих центр массы, которые покоятся на резиновом основании и вращаются при натягивании резиновых лент, закрепленных на концах блока. При натягивании одной резиновой ленты ничего не будет происходить до того момента, пока не будет преодолена сила трения (сила статического трения покоя), однако, после начала вращения блока он быстро переходит в новое положение, потому что трение движения всегда меньше трения покоя. В первый момент, если потянуть за все ленты всех блоков, начнут вращаться только некоторые блоки, так как силы трения покоя между отдельными блоками и поверхности резинового основания не будут одинаковыми для всех блоков. Если пытаться поворачивать блоки все быстрее и быстрее, то придется затрачивать все больше энергии для преодоления залипания (трения покоя), пока не наступит момент, при котором частота приложения усилия будет слишком высока, так как при этом будет изменяться только сила натяжения резиновой ленты, поэтому все меньшее количество блоков будет продолжать перемешаться. Так двигается меньше блоков, приходится преодолевать меньшее сопротивление трения покоя, меньше энергии поглощается, и поэтому потери начинают снижаться.

Этот механизм настолько похож на механизм магнитного гистерезиса, что иногда называется диэлектрическим гистерезисом, а данная модель с одинаковым успехом используется для объяснения магнитных потерь.

Из-за этой зависимости потерь от частоты, которые начинают проявляться примерно в середине звукового диапазона и достигают максимума на нижней границе высокочастотного диапазона, конденсаторы, в которых используются полярные диэлектрики, не представляются идеальными для использования в звуковоспроизводящей аппаратуре. Напротив, потери неполярных диэлектриков не зависят от частоты почти до СВЧ диапазона. Практически все диэлектрики, у которых ε_r > 2,5, являются полярными (табл. 5.1).

Таблица 5.1
Диэлектрик	Имя	ε_r	d	Полярность
Политетрафторэтилен	PTFE, дефлон™	2,1	0,0002	север
Полистирол		2,6	0,0002-0,0005	север
Полипропилен		2,2	0,0005	север
Поликарбонат		3,2-3,0	0,001-0,01	юг
Полиэтилентерефталат	PET, полистер	3,2-3,9	0,002-0,015	юг

Пленочные фольговые конденсаторы изготавливаются последовательным чередованием четырех различных слоев из диэлектрика и фольги, которые затем сворачиваются в цилиндр. Плотное свертывание этих четырех слоев в процессе изготовления конденсатора представляет далеко не простую задачу, и эта операция часто является одной из основных причин повышенной стоимости этих конденсаторов. Ленты из фольги при сворачивании в цилиндр располагаются таким образом, что они оказываются слегка смещенными своими боковыми границами одна относительно другой, поэтому с одного торца цилиндра расположена спирально намотанная лента одной обкладки, тогда как противоположенную сторону торца цилиндра образуют спирально расположенные витки второй обкладки конденсатора. Затем на каждый торец распылением наносится цинк, который электрически соединяет все точки спирально намотанной фольги (эта операция позволяет значительно снизить индуктивность конденсатора), к которому затем привариваются или припаиваются контактные выводы.

Из-за низкой температуры плавления полистирола в конденсаторах с небольшой емкостью (менее 100 нФ), в которых в качестве диэлектрика используется полистирол, контактный слой может наноситься не на всю торцевую поверхность цилиндра, образованную спирально намотанной лентой, а только на центральную часть, радиус которой составляет примерно 2/3 всего радиуса, что приводит к значительному возрастанию паразитной индуктивности. Тем не менее, для современных полистироловых фольговых конденсаторов проблема создания сплошного контакта по всей торцевой поверхности была решена (рис. 5.7).

Рис. 5.7 Внутреннее устройство полистиролового конденсатора

Достаточно часто рядом с одним из внешних выводов полистиролового конденсатора наносится красная или желтая полоска. Она вовсе не означает, что полистироловые конденсаторы являются чувствительными к полярности включения в схеме, а просто обозначает, что данный вывод соединен со слоем фольги, который оказывается при намотке внешним относительно второй обкладки конденсатора. Этот фактор может иметь принципиальное значение, если один вывод конденсатора подключается к менее чувствительной части схемы по сравнению с другим своим выводом. Например, если полистироловый конденсатор с небольшой емкостью используется в схеме активного кроссовера и включается как последовательный конденсатор связи (фильтр высоких частот), то помеченный полоской вывод должен быть подключен со стороны источника для снижения наведенного фонового шума. С другой стороны, если один из выводов конденсатора должен быть подключен к земле, то это должен быть помеченный вывод, чтобы снизить паразитную емкость для сигнала (паразитные емкости относительно земли достаточно редко вызывают проблемы, а вот действие эффекта Миллера может действительно привести к большим значениям паразитных емкостей и вызванных этим проблемам).

Емкость и конденсаторы | Analog Devices

I. Понимание паразитных эффектов в конденсаторах:

В. Мне нужно понять, как правильно выбрать конденсатор для моего приложения, но я не совсем понимаю преимущества и недостатки множества различных типов.

A. Выбор подходящего типа конденсатора для конкретного применения не так уж и сложен. Как правило, вы обнаружите, что большинство конденсаторов относятся к одной из четырех категорий применения:

Соединение по переменному току , включая шунтирование (пропускание сигналов переменного тока при блокировке постоянного тока)
развязка (фильтрация переменного тока или высоких частот, наложенных на постоянный или низкие частоты в силовых, опорных и сигнальных цепях)
активные / пассивные фильтры RC или частотно-избирательные сети
аналоговые интеграторы и схемы выборки и хранения (сбор и хранение заряда)

Несмотря на то, что существует более дюжины или около того популярных типов конденсаторов, включая полимерные, пленочные, керамические, электролитические и т. Д.- вы обнаружите, что, как правило, только один или два типа лучше всего подходят для конкретного применения, потому что явные недостатки или «паразитные эффекты» на производительность системы, связанные с другими типами конденсаторов, заставят их устранить.

В. О каких «паразитических эффектах» вы говорите?

A. В отличие от «идеального» конденсатора, «настоящий» конденсатор характеризуется дополнительными «паразитными» или «неидеальными» компонентами или поведением в виде резистивных и индуктивных элементов, нелинейности и диэлектрической памяти.Результирующие характеристики этих компонентов обычно указываются в паспорте производителя конденсатора. Понимание влияния этих паразитных факторов в каждом приложении поможет вам выбрать правильный тип конденсатора.

В. Хорошо, каковы наиболее важные параметры, описывающие неидеальное поведение конденсатора?

A. Четыре наиболее распространенных эффекта: утечка (параллельное сопротивление), эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) и диэлектрическое поглощение (память).

Утечка конденсатора, R _P : Утечка – важный параметр в приложениях связи по переменному току, в устройствах хранения, таких как аналоговые интеграторы и держатели образцов, а также при использовании конденсаторов в цепях с высоким импедансом.

В идеальном конденсаторе заряд Q изменяется только в зависимости от внешнего тока. Однако в реальном конденсаторе сопротивление утечки позволяет заряду стекать со скоростью, определяемой постоянной времени R-C.

Конденсаторы электролитического типа (танталовые и алюминиевые), отличающиеся высокой емкостью, имеют очень высокий ток утечки (обычно порядка 5-20 нА на мкФ) из-за низкого сопротивления изоляции и не подходят для хранения или связи Приложения.

Наилучшим выбором для соединения и / или хранения является тефлон (политетрафторэтилен) и другие «поли» типы (полипропилен, полистирол и т. Д.).

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), R _S : Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора – это сопротивление последовательно соединенных выводов конденсатора с эквивалентным сопротивлением пластин конденсатора.ESR заставляет конденсатор рассеивать мощность (и, следовательно, производить потери), когда протекают высокие переменные токи. Это может иметь серьезные последствия для ВЧ и конденсаторов развязки питания, несущих большие токи пульсации, но вряд ли окажет большое влияние на прецизионные низкоомные аналоговые схемы с высоким импедансом.

Конденсаторы с самым низким ESR включают как слюдяные, так и пленочные типы.

Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL), L _S : Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) конденсатора моделирует индуктивность выводов конденсатора последовательно с эквивалентной индуктивностью пластин конденсатора.Как и ESR, ESL также может быть серьезной проблемой на высоких (RF) частотах, даже если сама прецизионная схема может работать на постоянном токе или на низких частотах. Причина в том, что транзисторы, используемые в прецизионных аналоговых схемах, могут иметь усиление, достигающее переходных частот ( F _t ) сотен МГц или даже нескольких ГГц, и могут усиливать резонансы с низкими значениями индуктивности. Это делает очень важным, чтобы клеммы источника питания таких цепей были должным образом развязаны на высокой частоте.

Электролитические, бумажные или пластмассовые пленочные конденсаторы – плохой выбор для развязки на высоких частотах; в основном они состоят из двух листов металлической фольги, разделенных листами пластика или бумажного диэлектрика и скрученных в рулон. Такая структура имеет значительную самоиндукцию и действует больше как индуктор, чем конденсатор на частотах, превышающих всего несколько МГц.

Более подходящим выбором для ВЧ развязки является монолитный керамический конденсатор с очень низкой последовательной индуктивностью.Он состоит из многослойного сэндвича из металлических пленок и керамического диэлектрика, причем пленки соединены параллельно шинам, а не скручены последовательно.

Незначительный компромисс заключается в том, что монолитные керамические конденсаторы могут быть микрофонными (то есть чувствительными к вибрации), а некоторые типы могут даже быть саморезонансными со сравнительно высокой добротностью из-за низкого последовательного сопротивления, сопровождающего их низкую индуктивность. С другой стороны, дисковые керамические конденсаторы иногда бывают довольно индуктивными, хотя и менее дорогими.

В. Я видел термин «коэффициент рассеяния» в таблицах выбора конденсаторов. Что это?

A. Хороший вопрос. Поскольку утечку, ESR и ESL почти всегда сложно определить по отдельности, многие производители объединяют утечку, ESR и ESL в единую спецификацию, известную как коэффициент рассеяния или DF, который в основном описывает неэффективность конденсатора. DF определяется как отношение энергии, рассеиваемой за цикл, к энергии, запасенной за цикл.На практике это равно коэффициенту мощности диэлектрика или косинусу фазового угла. Если рассеяние на высоких частотах в основном моделируется как последовательное сопротивление, на интересующей критической частоте отношение эквивалентного последовательного сопротивления, ESR, к общему емкостному реактивному сопротивлению является хорошей оценкой DF,

Коэффициент рассеяния также оказывается эквивалентным обратной величине добротности конденсатора, или Q, которая также иногда указывается в паспорте производителя.

Диэлектрическая абсорбция, RDA, CDA: Монолитные керамические конденсаторы отлично подходят для ВЧ развязки, но они имеют значительное диэлектрическое поглощение , что делает их непригодными для использования в качестве запоминающего конденсатора усилителя удержания образца (SHA). Диэлектрическая абсорбция – это гистерезисное внутреннее распределение заряда, которое заставляет конденсатор, который быстро разряжается, а затем размыкается, чтобы восстановить часть своего заряда. Поскольку количество восстановленного заряда является функцией его предыдущего заряда, это, по сути, зарядная память и вызовет ошибки в любом SHA, где такой конденсатор используется в качестве запоминающего конденсатора.

Конденсаторы, которые рекомендуются для этого типа применения, включают конденсаторы «поли» типа, о которых мы говорили ранее, то есть полистирол, полипропилен или тефлон. Эти типы конденсаторов имеют очень низкое диэлектрическое поглощение (обычно <0,01%).

Общие характеристики конденсаторов приведены в сравнительной таблице конденсаторов внизу этой страницы.

Замечание о высокочастотной развязке в целом: Лучший способ обеспечить адекватную развязку аналоговой цепи как на высоких, так и на низких частотах – это использовать конденсатор электролитического типа, такой как танталовый шарик, параллельно с конденсатором. монолитно-керамический.Комбинация будет иметь высокую емкость на низкой частоте и останется емкостной до довольно высоких частот. Обычно нет необходимости иметь танталовый конденсатор на каждой отдельной ИС, за исключением критических случаев; если между каждой ИС и танталовым конденсатором имеется менее 10 см достаточно широкой дорожки для ПК, можно использовать один танталовый конденсатор для нескольких ИС.

Еще одна вещь, о которой следует помнить о высокочастотной развязке, – это фактическое физическое размещение конденсатора.Даже короткие отрезки провода имеют значительную индуктивность, поэтому устанавливайте ВЧ развязывающие конденсаторы как можно ближе к ИС и убедитесь, что выводы состоят из коротких широких дорожек ПК.

В идеале, ВЧ развязывающие конденсаторы должны быть частями для поверхностного монтажа, чтобы исключить индуктивность выводов, но конденсаторы с проволочным концом в порядке, при условии, что длина выводов устройства не превышает 1,5 мм.

II. Паразитная емкость:

Теперь, когда мы поговорили о паразитном влиянии конденсаторов как компонентов, давайте поговорим о другой форме паразитной емкости, известной как «паразитная» емкость.

В. Что это?

A. Что ж, точно так же, как конденсатор с параллельными пластинами, паразитные конденсаторы образуются всякий раз, когда два проводника находятся в непосредственной близости друг от друга (особенно если они идут параллельно), и не закорочены вместе или экранированы проводником, служащим в качестве щит Фарадея.

Паразитная или паразитная емкость обычно возникает между параллельными дорожками на печатной плате или между дорожками / плоскостями на противоположных сторонах печатной платы. Возникновение и эффекты паразитной емкости – особенно на очень высоких частотах – к сожалению, часто упускаются из виду при моделировании схемы и могут привести к серьезным проблемам с производительностью, когда системная печатная плата построена и собрана; примеры включают больший шум, пониженную частотную характеристику, даже нестабильность.

Например, если формула емкости применяется к случаю следов на противоположных сторонах платы, то для материала печатной платы общего назначения (E _R = 4,7, d = 1,5 мм) емкость между проводниками на противоположных сторонах платы плата чуть меньше 3 пФ / см ². На частоте 250 МГц 3 пФ соответствуют реактивному сопротивлению 212,2 Ом!

В. Итак, как я могу устранить паразитную емкость?

A. Вы никогда не сможете “устранить” паразитную емкость; Лучшее, что вы можете сделать, – это принять меры, чтобы минимизировать его влияние в цепи.

В. Как мне это сделать?

A. Что ж, один из способов минимизировать влияние паразитной связи – использовать экран Фарадея, который представляет собой просто заземленный проводник между источником связи и цепью, на которую воздействуют.

В. Как это работает?

A. Посмотрите на рисунок; это эквивалентная схема, показывающая, как источник высокочастотного шума, V _N, связан с импедансом системы Z через паразитную емкость C. Если мы мало или совсем не контролируем V _n или местоположение Z ₁, следующим лучшим решением будет установка щита Фарадея:

Как показано ниже, экран Фарадея прерывает электрическое поле связи.Обратите внимание, как экран заставляет шум и токи связи возвращаться к своему источнику, не протекая через Z ₁.

Другой пример емкостной связи – керамические ИС с пайкой сбоку. Эти DIP-пакеты имеют небольшую квадратную токопроводящую крышку из ковара, припаянную к металлизированному краю на керамической крышке корпуса. Производители упаковки предлагают только два варианта: металлизированный ободок можно соединить с одним из угловых штырей упаковки или оставить неподключенным. Большинство логических схем имеют вывод заземления в одном из углов корпуса, поэтому крышка заземлена.Но у многих аналоговых схем нет контакта заземления в углу корпуса, и крышка остается плавающей. Такие схемы оказываются гораздо более уязвимыми к шуму электрического поля, чем тот же чип в пластиковом корпусе DIP, где чип неэкранирован.

Каким бы ни был уровень шума окружающей среды, рекомендуется заземлять крышку любой боковой паяной керамической ИС, если крышка не заземлена производителем. Это можно сделать с помощью проволоки, припаянной к крышке (это не повредит устройство, так как микросхема термически и электрически изолирована от крышки).Если пайка к крышке недопустима, можно использовать заземленный зажим из фосфористой бронзы для заземления или использовать токопроводящую краску для соединения крышки с контактом заземления. Никогда не пытайтесь заземлить такую крышку, не убедившись, что она действительно не подключена ; существуют типы устройств, крышка которых соединена с шиной питания, а не с землей!

Один случай, когда экран Фарадея неосуществим, – это между соединительными проводами микросхемы интегральной схемы. Это имеет важные последствия.Паразитная емкость между двумя соединительными проводами микросхемы и связанными с ними выводами составляет порядка 0,2 пФ; наблюдаемые значения обычно лежат между 0,05 и 0,6 пФ.

Рассмотрим преобразователь высокого разрешения (АЦП или ЦАП), который подключен к высокоскоростной шине данных. Каждая линия шины данных (которая будет переключаться со скоростью от 2 до 5 В / нс) сможет влиять на аналоговый порт преобразователя через эту паразитную емкость; последующее объединение цифровых фронтов ухудшит характеристики преобразователя.

Этой проблемы можно избежать, изолировав шину данных, вставив заблокированный буфер в качестве интерфейса. Хотя это решение включает в себя дополнительный компонент, который занимает площадь на плате, потребляет электроэнергию и увеличивает стоимость, оно может значительно улучшить отношение сигнал-шум преобразователя.

ТИП	ТИПИЧНЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОГЛОЩЕНИЕ	ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
НПО керамика	<0.1%	Маленький размер корпуса Недорого Хорошая стабильность Широкий диапазон значений Многие производители Низкая индуктивность	DA обычно низкий, но не может быть указан Ограничено небольшими значениями (10 нФ)
Полистирол	0,001% до 0,02%	Недорого Доступен низкий DA Широкий диапазон значений Хорошая стабильность	Повреждено температурой> + 85 ° C Большой размер корпуса Высокая индуктивность
Полипропилен	0.001% до 0,02%	Недорого Доступен низкий DA Широкий диапазон значений	Повреждено температурой> + 105 ° C Большой размер корпуса Высокая индуктивность
тефлон	0,003% до 0,02%	Доступен низкий DA Хорошая стабильность Эксплуатация при температуре выше + 125 ° C Широкий диапазон значений	Относительно дорого Большой размер Высокая индуктивность
MOS	0.01%	Good DA Small Эксплуатация при температуре выше + 125 ° C Низкая индуктивность	Ограниченная доступность Доступна только для малых значений емкости
Поликарбонат	0,1%	Хорошая стабильность Низкая стоимость Широкий температурный диапазон	Большой размер DA ограничивает 8-битные приложения Высокая индуктивность
Полиэстер	0.От 3% до 0,5%	Средняя стабильность Низкая стоимость Широкий диапазон температур Низкая индуктивность (многослойная пленка)	Большой размер DA ограничивает 8-битные приложения Высокая индуктивность
Монолитная керамика (High K)	> 0,2%	Низкая индуктивность Широкий диапазон значений	Плохая стабильность Плохая DA Высокий коэффициент напряжения
Слюда	> 0.003%	Низкие потери на ВЧ Низкая индуктивность Очень стабильная Доступны значения 1% или лучше	Довольно большой Низкие значения (<10 нФ) Дорого
Алюминий электролитический	Высокая	Большие значения Высокие токи Высокие напряжения Малые размеры	Высокая утечка Обычно поляризация Низкая стабильность Низкая точность Индуктивная
Тантал электролитический	Высокая	Малый размер Большие значения Средняя индуктивность	Довольно высокая утечка Обычно поляризованный Дорого Плохая стабильность Низкая точность

Обозначение и схема всех типов конденсаторов

Конденсатор – это устройство, которое накапливает электрическую энергию в виде электрического заряда в электрическом поле.Конденсатор хорошо известен как пассивный электрический или электронный компонент. Конденсатор – это устройство с двумя выводами, и свойство или эффект конденсатора называется емкостью. Конденсатор также известен как конденсатор.

Конденсатор – очень полезный компонент, который используется почти во всех электрических и электронных схемах. Основная функция конденсатора – накапливать электрическую энергию. Конденсатор используется для накопления энергии, повышения коэффициента мощности и схем фильтрации. Существуют различные типы конденсаторов в зависимости от их природы, полярности и конструкции.В этой статье мы увидим все типы обозначений и схем конденсаторов.

Различные типы конденсаторов:

Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Поляризованный конденсатор
Неполяризованный конденсатор
Фиксированный конденсатор
Переменный конденсатор
Подстроечный конденсатор 94

пластина из алюминия или тантала с оксидным диэлектрическим слоем. Другой электрод – жидкий электролит.Электролитические конденсаторы – это поляризованные конденсаторы. Электролитические конденсаторы обладают высокой емкостью, но имеют низкую стойкость и высокий риск взрыва. Здесь вы можете увидеть символ электролитического конденсатора.

Керамические конденсаторы очень дешевы и компактны. Они наиболее подходят для высокочастотных приложений. Керамический конденсатор обеспечивает только низкое значение емкости. Керамические конденсаторы – это неполяризованные конденсаторы. Здесь вы можете увидеть символ керамического конденсатора.

Поляризованные конденсаторы не могут работать с блоком питания различной полярности.У них есть определенные положительные и отрицательные клеммы. Когда положительный вывод конденсатора подключен к положительному выводу источника питания, а отрицательный вывод конденсатора подключен к отрицательному выводу источника питания, он будет работать правильно. Электролитический конденсатор, суперконденсатор являются примерами поляризованного конденсатора. Здесь вы можете увидеть символ поляризованного конденсатора.

Неполяризованные конденсаторы – это конденсаторы, которые могут работать с источниками питания различной полярности.У них нет какой-либо конкретной положительной или отрицательной клеммы. Керамические конденсаторы являются примерами неполяризованных конденсаторов. Здесь вы можете увидеть символ неполяризованного конденсатора.

Конденсатор постоянной емкости всегда обеспечивает постоянное значение емкости. Его емкость не может быть изменена или изменена. Здесь вы можете увидеть символ фиксированного конденсатора. Обычные компактные электролитические конденсаторы и керамические конденсаторы являются примерами конденсаторов постоянной емкости.

Конденсатор переменной емкости может обеспечивать различные значения емкости в соответствии с нашими требованиями.Мы можем изменить его значение емкости в любое время. Здесь вы можете увидеть символ переменного конденсатора.

Подстроечный конденсатор также является одним из типов переменного конденсатора. Он использует подгонку диэлектрической среды конденсатора для изменения значения емкости. Здесь вы можете увидеть символ подстроечного конденсатора.

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Емкостное реактивное сопротивление и фазовые диаграммы

В предыдущем разделе «Резисторы в цепях переменного тока» мы представили источник питания переменного тока и изучили, как резисторы ведут себя в цепях переменного тока.Там мы использовали закон Ома (V = IR), чтобы получить соотношение между напряжением и током в цепях переменного тока. В этом и последующих разделах «Атомы» мы обобщим закон Ома, чтобы мы могли использовать его, даже если в цепи присутствуют конденсаторы и катушки индуктивности. Чтобы добраться туда, мы сначала представим очень общий графический способ представления синусоидальной волны с помощью фазора.

Phasor

Ключевая идея представления вектора состоит в том, что сложный, изменяющийся во времени сигнал может быть представлен как произведение комплексного числа (которое не зависит от времени) и сложного сигнала (которое зависит от времени). {i \ theta} $.Поскольку векторы представлены величиной (или модулем) и углом, они графически представлены вращающейся стрелкой (или вектором) в плоскости x-y.

Рис. 3

Вектор можно рассматривать как вектор, вращающийся вокруг начала координат в комплексной плоскости. Функция косинуса – это проекция вектора на действительную ось. Его амплитуда – это модуль вектора, а его аргумент – полная фаза \ omega t + \ theta. Фазовая постоянная \ theta представляет собой угол, который вектор образует с действительной осью при t = 0.

Конденсаторы в цепях переменного тока

Ранее в предыдущем Atom мы изучали, как напряжение и ток меняются во времени. Если источник переменного тока подключен к резистору, то ток и напряжение будут пропорциональны друг другу. Это означает, что ток и напряжение достигают пика одновременно. Мы говорим, что ток и напряжение совпадают по фазе.

Когда конденсатор подключен к переменному напряжению, максимальное напряжение пропорционально максимальному току, но максимальное напряжение не возникает одновременно с максимальным током.Ток имеет максимум (пик) за четверть цикла до пика напряжения. Инженеры говорят, что «ток опережает напряжение на 90 ». Это показано в.

Рис 2

Пик тока (имеет максимум) за четверть волны до напряжения, когда конденсатор подключен к переменному напряжению.

Для цепи с конденсатором мгновенное значение V / I непостоянно. Однако значение V _max / I _max полезно и называется емкостным реактивным сопротивлением (X _C) компонента.Поскольку это по-прежнему напряжение, деленное на ток (например, сопротивление), единицей измерения является ом. Значение X _C (C означает конденсатор) зависит от его емкости (C) и частоты (f) переменного тока. $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi \ nu C} $.

Конденсатор влияет на ток, имея возможность полностью его отключить, когда он полностью заряжен. Поскольку применяется переменное напряжение, возникает среднеквадратичный ток, но он ограничивается конденсатором. Это считается эффективным сопротивлением конденсатора переменному току, поэтому среднеквадратичное значение тока I _{, действующее значение} в цепи, содержащей только конденсатор C, определяется другой версией закона Ома как $ I_ {rms} = \ frac { V_ {rms}} {X_C} $, где V _rms – действующее значение напряжения.Обратите внимание, что X _C заменяет R в версии закона Ома для постоянного тока.

Фазовое представление

Поскольку напряжение на конденсаторе отстает от тока, вектор, представляющий ток и напряжение, будет иметь вид. На схеме стрелки вращаются против часовой стрелки с частотой $ \ nu $. (Следовательно, ток ведет к напряжению.) В следующих атомах мы увидим, как эти векторы можно использовать для анализа цепей RC, RL, LC и RLC.

Рис. 4

Диаграмма цепи переменного тока с конденсатором

Стандартные номиналы конденсаторов

и цветовые коды

“Исследователи из Hewlett Packard Labs, где создан первый практический мемристор, изобретена новая вариация на устройство – а мемристорный лазер.Это лазер, у которого длина волны может быть электронной. сдвигается и, что однозначно, удерживает эту регулировку, даже если питание выключено. В IEEE International Electron Device Встреча с исследователями … “

Со временем появился ряд стандартных номиналов конденсаторов, как и в случае резисторов. и индукторы. Конденсаторы доступны в огромном диапазоне стилей корпусов, напряжений. и токовые нагрузки, диэлектрические типы, показатели качества и многие другие параметры.Тем не менее, они в основном держат к этому диапазону значений.

Конденсаторы

– это один из четырех основных типов пассивных электронных компонентов; остальные три – индуктор, резистор, и мемристор. Базовая единица измерения емкости – Фарад (Ф).

Для получения других значений емкости необходимо использовать параллельные и / или последовательные комбинации. Часто сложные комбинации используются для удовлетворения нескольких требований, таких как как обработка больших напряжений при сохранении правильной емкости.

Если необходимо обеспечить периодическую настройку схемы, то это необходимо. использовать конденсатор переменной емкости. Это может быть конденсатор с ручной регулировкой, или электрически настроенный конденсатор, такой как варакторный диод (варикап).

Таблица цветовых кодов старых конденсаторов

Литые слюдяные конденсаторы (Centralab)

Таблица цветовых кодов старых керамических осевых свинцовых конденсаторов

1.0	10	100	1000	0,01	0,1	1,0	10	100	1000	10 000
1,1	11	110	1100
1.2	12	120	1200
1,3	13	130	1300
1.5	15	150	1500	0,015	0,15	1,5	15	150	1500
1,6	16	160	1600
1.8	18	180	1800
2,0	20	200	2000
2.2	22	220	2200	0,022	0,22	2,2	22	220	2200
2,4	24	240	2400
2.7	27	270	2700
3,0	30	300	3000
3.3	33	330	3300	0,033	0,33	3,3	33	330	3300
3,6	36	360	3600
3.9	39	390	3900
4,3	43	430	4300
4.7	47	470	4700	0,047	0,47	4,7	47	470	4700
5,1	51	510	5100
5.6	56	560	5600
6,2	62	620	6200
6.8	68	680	6800	0,068	0,68	6,8	68	680	6800
7,5	75	750	7500
8.2	82	820	8200
9,1	91	910	9100

	10 В	10 В
16 В	16V	16V
		20 В
25 В	25 В	25 В
	35V	35V
50 В	50 В	50 В	50 В
	63V
100 В	100 В		100 В
	160 В
			200 В
	250 В			250 В
	350 В
			400 В	400 В
	450 В
600 В
				630В
1000 В

Связанные страницы по RF Cafe

– Конденсаторы и Расчет емкости

– Конденсатор Цветовые коды

– Преобразование емкости

– Конденсатор Диэлектрики

– Стандартные значения конденсаторов

– Продавцы конденсаторов

– Благородное искусство разъединения

Конденсаторы

Конденсатор – это устройство, в котором для хранения электрического заряда используются две проводящие поверхности.Однако между двумя поверхностями есть зазор, который изолирует их друг от друга. Расстояние между зазором и материалом в зазоре (воздух, стекло, минерал, жидкость и т. Д.) Не слишком велико, чтобы предотвратить достаточно сильное электрическое поле, которое толкает электрические заряды и заставляет их собираться на поверхностях.

Что делает конденсатор?

В простом конденсаторе используются две параллельные пластины из проводящего материала, разделенные изолятором. Изолятор называется диэлектриком и представляет собой материал, который предотвращает прохождение электрического тока через него.Способность электрического поля проходить через диэлектрический материал задается величиной измерения, известной как ε , называемой диэлектрической проницаемостью . Это вместе с размерами пластин конденсатора определяет, сколько заряда он может хранить. Важна площадь пластин ( A ) и расстояние между ними ( d ). Вот иллюстрация того, как части конденсатора сочетаются вместе с их важными свойствами:

Величина емкости ( C ) конденсатора зависит от способности электрического поля влиять на заряды на его пластинах, умноженной на площадь проводящей поверхности, деленную на расстояние между пластинами.

C = ε * A / d

Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф) . Большинство конденсаторов, используемых в небольших современных электронных схемах, имеют диапазон микрофарад (мкФ) или пикофарад (пФ) . Пикофарад действительно маленький, это 1/1000000000000 фарада.

Электрическое поле

Сначала конденсатор имеет равное количество положительного и отрицательного заряда на каждой пластине. Заряды не могут пройти на другую пластину из-за зазора между ними, который изолирует пластины друг от друга.Зазор может быть воздухом или другим непроводящим материалом. Однако внутри зазора находится электрическое поле ( E ), которое направляет силу от батареи, чтобы подтолкнуть противоположный электрический заряд к пластинам.

Зарядка

Наличие электрического поля между этими поверхностями вынуждает заряды на пластинах располагаться ближе всего к направлению противоположного заряда. Это происходит до тех пор, пока обкладки конденсатора не заполнятся противоположными зарядами.На рисунке ниже показан конденсатор с двумя пластинами, которые заряжаются противоположно под действием приложенного к ним напряжения. Заряды перемещаются и перемещаются к пластине в направлении их притяжения.

RC time

В действительности конденсатор заряжается не сразу. Для зарядки требуется время из-за некоторого сопротивления току, протекающему к пластинам или от них. При любом значении напряжения на пластинах конденсатора потребуется некоторое время, чтобы он полностью зарядился.Как только конденсатор полностью заряжен, ток перестанет течь к нему, потому что больше нет места для новых зарядов. Простая схема зарядки конденсатора показана на следующей схеме.

Специальное значение для цепи зарядки конденсатора находится путем умножения величины сопротивления на ее емкость. Результатом является значение времени, называемое постоянной времени RC . Например, если сопротивление резистора составляет 20 кОм, а емкость конденсатора – 200 пФ (пикофарад), постоянная времени RC составляет:

20000 Ом * 2e-10 фарад = 4 микросекунды

Используя свойства времени заряда, мы можем определить, что конденсатор будет иметь более 99% своего заряда после 5 постоянных времени, или 5 * RC секунд.На этой схеме первая цепь показывает момент замыкания цепи. Ток просто начинает течь с 0 вольт через конденсатор, и он имеет сбалансированный заряд. На второй диаграмме показан полный заряд и отсутствие тока через 5 постоянных времени RC.

На второй принципиальной схеме вы видите, что, когда конденсатор полностью заряжен и ток прекращается, напряжение на нем становится таким же, как напряжение питания, которое обеспечивало заряд. Используя значения сопротивления и емкости, упомянутые в предыдущем примере, конденсатор заряжается примерно за 20 микросекунд:

5 * RC = 5 * 4 микросекунды = 20 микросекунд

На следующих графиках показано, как конденсатор заряжается и разряжается с течением времени:

Конденсатор не заряжается и не разряжается с той же скоростью, что и время.Напряжение на конденсаторе следует «естественному» шаблону с течением времени до тех пор, пока конденсатор не будет полностью заряжен или разряжен. Из графиков видно, что скорость заряда или разряда действительно замедляется по мере приближения к промежутку времени 5 * RC , в данном случае 20 микросекунд .

Специальный номер под названием e используется для расчета напряжения конденсатора в любой конкретный момент после начала зарядки или разрядки. Это число известно как число Эйлера и используется в математических формулах для моделирования поведения в мире природы.Значение этого числа составляет приблизительно 2,71828 и, в сочетании со значениями R и C в цепи зарядки, оно используется для определения напряжения на конденсаторе. Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формулам:

Зарядка: Vc = Vin * (1 - e ** (t / (R * C))) , где Vin – это напряжение, используемое для зарядки с
Разрядка: Vc = Vstart * (e ** (t / (R * C))) , где Vstart – напряжение перед разрядкой

Эксперимент: моделирование заряда и разряда

Используя значения для R и C , а также число Эйлера, вы можете составить диаграмму заряда и разряда конденсатора, чтобы увидеть, как он ведет себя с течением времени.Кроме того, кратные постоянной времени RC можно согласовать с уровнем напряжения, чтобы увидеть, когда конденсатор почти полностью заряжен. Для моделирования модели значение 20 кОм используется для R и 200 пФ используется для C . Зарядно-пусковое напряжение 3,3в .

Настройка : Скопируйте следующий код в редактор.

  пусть e = 2.71828
пусть R = 20000
пусть C = 2e-10
пусть Vc = 0
пусть Vin = 3.3
пусть t = 0
for (let i = 0; i <75; i ++) {
    Vc = Vin * (1 - e ** (t / (R * C)))
    т + = -0,0000005
    console.logValue ("Vc", Vc)
    пауза (100)
}
t = 0
Vin = Vc
for (let i = 0; i <75; i ++) {
    Vc = Vin * (e ** (t / (R * C)))
    т + = -0,0000005
    console.logValue ("Vc", Vc)
    пауза (100)
}

Тест : запустите код и переключитесь в представление данных, чтобы увидеть вывод консоли на диаграмме.

Результат : На диаграмме показаны схемы заряда и разряда для 37.5 микросекунд каждая. Форма графика показывает, как работает «естественная» скорость заряда и разряда.

Эксперимент: детектор заряда

Уровень заряда конденсатора можно отследить, проверив, какое напряжение на нем в настоящее время. Вывод цифрового выхода может служить источником заряда, а вывод аналогового входа может измерять напряжение на конденсаторе. Конденсатор заряжается через резистор. Чтобы можно было наблюдать за изменением уровня заряда, используется конденсатор емкостью 100 мкФ, а резистор - от 10 кОм до 40 Ом.Если вы сделали свой собственный резистор, он хорошо подойдет для этого эксперимента.

Для этого эксперимента требуется конденсатор, который будет заряжаться до 100 мкФ (100 мкФ). Лучше всего использовать конденсатор электролитического типа. Поскольку сложно сделать собственный конденсатор, способный удерживать такой заряд, здесь нет инструкций по его изготовлению. Вам нужно будет получить тот, который уже сделан.

Если резистор 20 кОм используется с конденсатором 100 мкФ, постоянная времени RC составляет 2 секунды.Таким образом, полное время зарядки составляет 10 секунд при 5 постоянных времени. Выбор значения сопротивления между 10 кОм и 40 кОм даст вам достаточно времени, чтобы посмотреть, как конденсатор заряжается и разряжается.

Материалы :

Настройка :

Подключите один конец провода с зажимом типа «крокодил» к проводу (-) конденсатора (на некоторых конденсаторах это более короткий вывод). Подключите другой конец провода типа «крокодил» к контакту GND на плате.
Подключите один конец другого провода с зажимом типа «крокодил» к проводу (+) конденсатора (на некоторых конденсаторах это более длинный вывод). Подключите другой конец провода типа «крокодил» к одному концу резистора.
Возьмите третий провод с зажимом типа «крокодил» и подключите один конец к проводу (+) конденсатора. Подключите другой конец этого «крокодила» к контакту A5 на плате.
Возьмите еще один провод с зажимом типа «крокодил» и закрепите его на другом конце резистора.Закрепите неподключенный конец провода типа «крокодил» к контакту A4 на плате.

Загрузите на плату следующий код:

  pins.A4.digitalWrite (false)
input.buttonA.onEvent (ButtonEvent.Click, function () {
    pins.A4.digitalWrite (истина)
})
input.buttonB.onEvent (ButtonEvent.Click, function () {
    pins.A4.digitalWrite (ложь)
})
навсегда (функция () {
    свет.граф (пины.A5.analogRead (), 1010)
    пауза (200)
})

Тест : нажмите кнопку A , чтобы зарядить конденсатор, и посмотрите, как загорятся пиксели, чтобы показать уровень заряда.Нажмите кнопку B , чтобы разрядить конденсатор, и наблюдайте, как пиксели гаснут по мере того, как исчезает заряд.

Дополнительный тест : измените значение сопротивления и повторите тест. Обратите внимание, чем отличается время зарядки и разрядки от первого теста.

Результат : Пиксели на плате загорятся, показывая уровень заряда конденсатора. Каждый пиксель представляет собой еще 10% заряда. Каждому пикселю потребуется больше времени, чтобы светиться (или выключаться при разрядке), чем предыдущий, поскольку скорость заряда снижается.Последнему пикселю требуется гораздо больше времени, чтобы загореться, чем другим пикселям. Это будет относиться ко времени зарядки последних 10%, как показано на плоской части графика из предыдущего эксперимента.

Емкость

и использование конденсаторов

Следующая страница: Импеданс и реактивное сопротивление
См. Также: Конденсаторы | Источники питания

Обозначение неполяризованного конденсатора

Обозначение поляризованного конденсатора

Емкость

Емкость (символ C) - это мера способности конденсатора накапливать заряд .Большая емкость означает, что можно сохранить больше заряда. Емкость измеряется в фарадах, символ F. Однако 1F очень велик, поэтому для отображения меньших значений используются префиксы (множители):

мкФ (микро) означает 10 ^-6 (миллионная), поэтому 1000000 мкФ = 1Ф
n (нано) означает 10 ^-9 (миллиардная), поэтому 1000 нФ = 1 мкФ
p (пико) означает 10 ^-12 (миллионно-миллионная), поэтому 1000 пФ = 1 нФ

Заряд и накопленная энергия

Количество заряда (символ Q), сохраняемого конденсатором, определяется по формуле:

Заряд, Q = C × V

где:

Q = заряд в кулонах (Кл)
C = емкость в фарадах (Ф)
В = напряжение в вольтах (В)

Когда они накапливают заряд, конденсаторы также накапливают энергию:

Energy, E = ½QV = ½CV² где E = энергия в джоулях (Дж).

Обратите внимание, что конденсаторы возвращают накопленную энергию в схему. Они не "расходуют" электрическую энергию преобразовывая его в тепло, как это делает резистор. Энергия, запасаемая конденсатором, намного меньше, чем энергия, хранящаяся в батарее, поэтому они не могут использоваться в качестве практического источника энергии для большинства целей.

Емкостное реактивное сопротивление Xc

Емкостное реактивное сопротивление (символ Xc) - это мера сопротивления конденсатора переменному току.Как и сопротивление, он измеряется в Ом, но реактивное сопротивление сложнее, чем сопротивление, потому что его значение зависит от частоты (f) электрического сигнала, проходящего через конденсатор, а также емкости C.

Емкостное реактивное сопротивление, Xc =	1	где:	Xc = реактивное сопротивление в Ом () f = частота в герцах (Гц) C = емкость в фарадах (Ф)
	2fC

Реактивное сопротивление Xc велико на низких частотах и мало на высоких частотах.Для постоянного постоянного тока, который является нулевой частотой, Xc бесконечно (полное противодействие), отсюда правило, что Конденсаторы пропускают переменный ток, но блокируют постоянный ток .

Например, конденсатор емкостью 1 мкФ имеет реактивное сопротивление 3,2 кГц для сигнала 50 Гц, но когда частота выше на 10 кГц, его реактивное сопротивление составляет только 16.

Примечание: символ Xc используется для отличия емкостного реактивного сопротивления от индуктивного X _L что является свойством индукторов.Это различие важно, потому что X _L увеличивается с увеличением частота (противоположность Xc), и если оба X _L и Xc присутствуют в цепи, объединенная реактивное сопротивление (X) - это разность между ними . Для получения дополнительной информации см. Страницу Импеданс.

Последовательные и параллельные конденсаторы

Суммарная емкость (C) конденсаторов , соединенных серией :	1	=	1	+	1	+	1	+...
	C		C1		C2		C3

Суммарная емкость (C) конденсаторов
, подключенных параллельно :

C = C1 + C2 + C3 + ...

Два или более конденсатора редко сознательно включаются последовательно в реальных цепях, но может быть полезно подключить конденсаторы параллельно, чтобы получить очень большую емкость, например, чтобы сгладить питание.

Обратите внимание, что эти уравнения обратны для резисторы последовательно и параллельно.

Зарядка конденсатора

Конденсатор (C) на принципиальной схеме заряжается от напряжения питания (Vs) с током проходящий через резистор (R). Напряжение на конденсаторе (Vc) изначально равно нулю, но увеличивается. по мере заряда конденсатора. Конденсатор полностью заряжен, когда Vc = Vs.Зарядный ток (I) определяется напряжением на резисторе (Vs - Vc):

Зарядный ток, I = (Vs - Vc) / R (обратите внимание, что Vc увеличивается)

Сначала Vc = 0V, поэтому начальный ток , Io = Vs / R

Vc увеличивается, как только заряд (Q) начинает накапливаться (Vc = Q / C), это снижает напряжение через резистор и, следовательно, снижает ток зарядки. Это означает, что скорость зарядки становится все медленнее.

постоянная времени = R × C

где:

постоянная времени в секундах (с)
R = сопротивление в Ом ()
C = емкость в фарадах (Ф)

Например:
Если R = 47k и C = 22 мкФ, тогда постоянная времени RC = 47k × 22 мкФ = 1,0 с.
Если R = 33k и C = 1 мкФ, тогда постоянная времени RC = 33k × 1 мкФ = 33 мс.

Большая постоянная времени означает, что конденсатор заряжается медленно. Обратите внимание, что постоянная времени является свойством цепи , содержащей емкость и сопротивление, это свойство не только конденсатора.

Графики, показывающие ток и напряжение
для заряда конденсатора
постоянная времени = RC

Постоянная времени - это время, необходимое для того, чтобы зарядный (или разрядный) ток (I) упал до ¹ / е от его начального значения (Io).'e' - основание натурального логарифма, важное число в математике (вроде). e = 2,71828 (до 6 значащих цифр), поэтому мы можем грубо сказать, что постоянная времени - это время, необходимое для того, чтобы ток упал до ¹/₃ от его начального значения.

После каждой постоянной времени ток падает на ¹ / e (примерно ¹/₃). После 5 постоянных времени (5RC) ток упал до менее 1% от своего начального значения, и мы можем разумно говорят, что конденсатор полностью заряжен, а на самом деле конденсатор требует вечной зарядки полностью!

Время	Напряжение	Заряд
0RC	0.0V	0%
1RC	5,7 В	63%
2RC	7,8 В	86%
	9190
9190 9190 9190 9190 9189
4RC	8,8 В	98%
5RC	8,9 В	99%

На нижнем графике показано, как напряжение (В) увеличивается по мере заряда конденсатора.Сначала напряжение быстро меняется из-за большого тока; но по мере уменьшения тока заряд нарастает медленнее, а напряжение увеличивается медленнее.
После 5 постоянных времени (5RC) конденсатор почти полностью заряжен, а его напряжение почти равно напряжение питания. Можно с полным основанием сказать, что конденсатор полностью заряжен после 5RC, хотя реально заряжается продолжается вечно (или пока схема не будет изменена).
Разряд конденсатора
Графики, показывающие ток и напряжение
для разряда конденсатора
постоянная времени = RC
Верхний график показывает, как уменьшается ток (I). по мере разряда конденсатора.Начальный ток (Io) определяется начальным напряжением на конденсаторе (Vo) и сопротивлением (R):
Начальный ток, Io = Vo / R .
Обратите внимание, что графики тока имеют одинаковую форму как для зарядки, так и для разрядки конденсатора. Этот тип графика является примером экспоненциального убывания.
Время Напряжение Заряд
0RC 9.0V 100%
1RC 3,3 В 37%
2RC 1,2 В 14%
0,45
3RC1
4RC 0,2 В 2%
5RC 0,1 В 1%
На нижнем графике показано, как напряжение (В) уменьшается по мере разряда конденсатора.
Сначала ток большой из-за большого напряжения, поэтому заряд быстро теряется и напряжение быстро уменьшается. По мере того, как заряд теряется, напряжение уменьшается, уменьшая ток, поэтому скорость разрядки становится все медленнее.
После 5 постоянных времени (5RC) напряжение на конденсаторе почти равно нулю, и мы можем с полным основанием сказать, что конденсатор полностью разряжен, хотя реально разряд продолжается вечно (или пока не поменяют схему).
Применение конденсаторов
Конденсаторы используются в нескольких целях:
Конденсаторная муфта (CR-муфта)
Секции электронных схем могут быть связаны с конденсатором, потому что конденсаторы пропускают переменный ток (изменение) сигналов, но блокирует DC (постоянные) сигналы. Это называется конденсаторной связью или CR-связью . Он используется между ступенями аудиосистемы для передачи аудиосигнала (переменного тока) без постоянного напряжения (постоянного тока). которые могут присутствовать, например, для подключения громкоговорителя.Он также используется для установки переключателя «AC» на осциллографе.
Точное поведение конденсаторной связи определяется ее постоянной времени (RC). Обратите внимание, что сопротивление (R) может быть внутри следующего участка цепи, а не отдельного резистора.
Для успешной связи конденсаторов в аудиосистеме сигналы должны проходить через с небольшим искажением или без него. Это достигается, если постоянная времени (RC) больше, чем период времени (T) аудиосигналов самой низкой частоты требуется (обычно 20 Гц, T = 50 мс).
Выход, когда RC >> T
Когда постоянная времени намного больше, чем период времени входного сигнала конденсатор не успевает существенно зарядиться или разрядиться, поэтому сигнал проходит с незначительными искажениями.
Выход при RC = T
Когда постоянная времени равна периоду времени, вы можете видеть, что конденсатор успевает частично зарядиться и разрядиться до изменения сигнала.В результате есть значительное искажение сигнала при прохождении через CR-муфту. Обратите внимание, как внезапные изменения входного сигнала проходят прямо через конденсатор на выход.
Выход при RC << T
Когда постоянная времени намного меньше периода времени, конденсатор успевает для полной зарядки или разрядки после каждого резкого изменения входного сигнала. Фактически, только внезапные изменения передаются на выходе, и они выглядят как «всплески», попеременно положительный и отрицательный.Это может быть полезно в системе, которая должна определять, когда сигнал меняется внезапно, но медленные изменения следует игнорировать.
Следующая страница: Импеданс и реактивное сопротивление | Изучение электроники
© Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.
Конденсаторы, резисторы и схемы для ламповых радиоприемников / электроники
Тип и конструкция конденсатора
Конденсатор Особенности и способы применения

Металлизированная полипропиленовая пленка 630 В и 1000 В
Трубчатые осевые конденсаторы
Изготовлен из металлизированной полипропиленовой пленки в качестве диэлектрика / электрода с длинными стальными выводами, плакированными медью, и наружной оберткой конца из полиэстера, залитого эпоксидной смолой.Безиндуктивно намотанный. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 630 В и 1000 В
С упаковкой и наполнением, трубчатая. Осевой
Доступны "труднодоступные" ламповые радиомодемы мфд / мкФ, такие как 0,002 мкФ, 0,005 мкФ и т. Д.
Отлично подходит для использования в ламповых радиоприемниках, усилителях и аудиооборудовании Hi-Fi, где желательны низкое рассеивание / высокое сопротивление изоляции и превосходная долговременная стабильность.
Допуск емкости +/- 10%. Для некоторых размеров доступна точность 2%.
Превосходная замена бумажным / восковым конденсаторам в ламповой электронике.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9001 и 14000, все конденсаторы одобрены RoHS. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Металлизированная полиэфирная пленка 630 В и 1000 В
Трубчатые осевые конденсаторы
Изготовлен из диэлектрика из металлизированной полиэфирной пленки, жилы из медной проволоки, снаружи обернуты лентой из полиэфирной пленки, а концы залиты эпоксидной смолой, неиндуктивного типа.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 630 В и 1000 В
С оболочкой и наполнением, трубчатая осевая
Самовосстановление
Доступны в "труднодоступных" до Второй мировой войне размерах, таких как 0,02 MFD, 0,03 MFD, 0,04 MFD, 0,05 MFD и т. Д.
Отлично подходит для использования в ламповых радиоприемниках, усилителях, Hi-Fi и т. Д., Где требуется конденсатор высшего качества с высокой стабильностью и надежностью.Также идеально подходит для телекоммуникационного, промышленного и общего электронного оборудования.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9001 и 14000 / OEM-поставщик с основными клиентами: CDE (Cornell-Dubilier) , Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
1600V Пленка металлизированная полипропиленовая
Трубчатые / овальные осевые конденсаторы
Неиндуктивная конструкция с металлизированной полипропиленовой пленкой в качестве диэлектрика, стальные провода, плакированные медью, внешняя оболочка из полиэстера и концы, залитые эпоксидной смолой.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 1600 В
С оболочкой и наполнением, трубчатая / овальная осевая
Длительный срок службы благодаря самовосстанавливающейся конструкции.
Доступен в «труднодоступных» до Второй мировой войне размерах, таких как 0,002 мкФ, 0,005 мкФ, 0,02 мкФ, 0,05 мкФ, 0,5 мкФ и т. Д. 0,5 мкФ 1600 В часто требуется для реставраций прицелов.
Отлично подходит для использования в ламповых радиоприемниках, усилителях, телевизорах, Hi-Fi и испытательном оборудовании, где требуется конденсатор премиум-класса с высокой стабильностью и надежностью.Также идеально подходит для телекоммуникационного, промышленного и общего электронного оборудования.
Сделано в ISO9001: 2000, ISO14001, TS16949, Greatwall, CCC, CE, MIC, SA, UL, FCC, TUV, SGS сертифицированный профессиональный производитель.
Металлизированная полиэфирная пленка 6000 В и 15000 В
Трубчатые осевые конденсаторы
Изготовлен из металлизированной полиэфирной пленки без индукционной намотки с оболочкой из огнестойкой ленты и эпоксидным наполнителем.Сверхдлинные осевые выводы. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 6000 В и 15000 В
Самовосстановление, очень высокое сопротивление изоляции и самый низкий коэффициент рассеяния.
Доступные размеры: 0,00047 мкФ (470 пФ) при 15000 вольт и 0,001 мкФ, 0,0022 мкФ, 0,0033 мкФ и 0,0047 мкФ при 6000 вольт.
Применения включают: высоковольтный фильтр, схемы развертки, вертикальное и горизонтальное соединение, синхронизацию, ЭЛТ и интегральные схемы, а также схемы электростатического отклонения.
Используется в телевизионном, телекоммуникационном, научном и испытательном оборудовании, где требуется сверхвысокое напряжение, свойство самовосстановления и длительный стабильный срок службы конденсатора .
Сделано в США сертифицированным производителем ISO 9001 и 2000 Конденсаторы ASC . Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Полипропиленовая пленка металл-фольга 630V
Апельсиновые дипсы
Изготовлен из диэлектрической алюминиевой фольги из полипропиленовой пленки в качестве электрода, жилы из медной проволоки и покрытия из эпоксидной смолы, неиндуктивного типа.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 630 В
Оранжевое эпоксидное покрытие для превосходной термостойкости, устойчивости к растворителям и влаге.
Очень длинные радиальные выводы для легкой установки под шасси.
Превосходная замена старых бумажных / восковых конденсаторов в ламповых радиоприемниках, Hi-Fi и усилителях, где желательны высокая стабильность и высокое сопротивление изоляции.
Превосходная стабильность при сильном токе / высокой частоте / температуре.Заявления о компенсации.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9002 и 9001 / OEM-поставщик с основными клиентами: CDE (Cornell-Dubilier) , Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
630V Металлизированная полиэфирная пленка
Апельсиновые дипсы
Изготовлен из металлизированной полиэфирной пленки, диэлектрической медной проволоки, покрытой смолой, неиндуктивного типа.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 630 В
Погружен в оранжевую эпоксидную смолу для превосходной устойчивости к нагреванию, влажности и растворителям.
Высокая надежность с функцией самовосстановления
Очень длинные радиальные выводы для легкой установки под шасси.
Отлично подходит для блокировки постоянного тока, соединения, фильтрации и обхода в ламповых радиоприемниках, Hi-Fi, усилителях и коммуникационном оборудовании.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9002 и 9001 / OEM-поставщик с основными клиентами: CDE (Cornell-Dubilier) , Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Металлизированная полипропиленовая пленка 1600 В - Orange Dips
Изготовлен из специальной серии диэлектрика из металлизированной полипропиленовой пленки, луженых медных проводов и покрытия из огнестойкой эпоксидной смолы, неиндуктивного типа.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 1600 В
Высокая надежность и отличная долговременная стабильность.
Самовосстанавливающееся свойство.
Огнестойкое эпоксидное покрытие оранжевого цвета.
+/- 10% допуск
Экономия места, компактный размер и удлиненные провода для легкой установки под шасси.
Идеально подходит для высокочастотных цепей с высокими импульсами.
Отлично подходит в качестве буферного конденсатора для старых автомобильных радиоприемников.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9002 и 9001 / OEM-поставщик с основными клиентами: CDE (Cornell-Dubilier) , Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
jb Конденсаторы из металлизированного полипропилена JFX Premium
Конструкция: диэлектрик из металлизированной полипропиленовой пленки высшего качества с осевыми выводами из чистой меди.Очень низкий коэффициент диэлектрического поглощения, очень низкий коэффициент рассеяния, очень низкое ESR и очень низкая индуктивность. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 400 В и 630 В
Превосходная обработка сильноточных звуковых импульсов.
Прямые длинные осевые выводы для ручной проводки или монтажа на печатных платах.
Все размеры +/- 5% допуск и точность 1% для выбранных размеров.
Доступны значения емкости от низкой до высокой (0.От 0005 мкФ до 47 мкФ)
Быстро переходная конструкция.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9001: 2000: 14001: 2004.
Для использования в высококачественных аудиоприложениях (громкоговорители, усилители, связь, кроссовер, источник питания и т. Д.
Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Уже в наличии
Аудиофильские конденсаторы Auricap и Auricap XO

Аурикап .... считается многими аудиофилами "лучшим конденсатором, который можно купить за деньги".
Конструкция: Капсулы Auricaps производятся в США из металлизированной полипропиленовой пленки, намотанной наивысшей точностью, с расширенной фольгой (неиндуктивной). Особое внимание уделяется обеспечению лучших в отрасли значений ESR.
Применения: Аудиофилы высокого уровня используют: соединение сигналов, приложения кроссовера громкоговорителей, фильтрацию и развязку источника питания, фильтрацию, обход и коррекцию коэффициента мощности. Если вы восстанавливаете старинные ламповые радиоприемники ... вам не нужно использовать эти аудиофильские конденсаторы. Другие наши линейки пленочных конденсаторов идеально подходят для старинных ламповых радиоприемников и намного более экономичны, чем конденсаторы для аудиофилов.
Технические характеристики: Технические характеристики Auricap
Цены на Auricap и корзина для покупок
В дополнение к традиционному аудиофильскому конденсатору Auricap (на фото слева) и его преемнику Auricap XO, у нас есть в наличии уникальная версия R с твердыми лужеными медными выводами, которые выходят из «периферии» корпуса Auricap (см. Рисунок выше ).
Отведения: Auricap и Auricap XO используют многожильные провода для подключения. Провода Auricap изготовлены из полированной многожильной бескислородной меди высокой чистоты с изоляцией из сшитого полиэтилена. В Auricap XO используются изолированные монокристаллические выводы OHNO. Версия R имеет «сплошные» луженые медные провода. Хотя некоторые участники называют версию R радиальной, на самом деле они трубчатые, осевые (корпус такой же, как у Auricap), но с твердыми выводами и уникальным расположением выводов, что делает версию R идеальной для схемных плат и / или приложений с ручной проводкой. Мы предоставляем бесплатную красную и черную термоусадку с уникальными конденсаторами Auricap версии R .
Серебряные слюдяные конденсаторы на 500 В и 1000 В
Изготовлен из отборного индийского мусковита рубина с оптимальными электрическими характеристиками.Стальные провода с медным покрытием покрыт припоем для превосходной пайки. Эпоксидная смола для превосходной устойчивости к воздействию тепла, влаги, вибрации и растворителей.
Большинство размеров пФ при 500 В и 1000 В .
Для использования там, где требуются высокая надежность и стабильность емкости, например, в схемах настройки / генератора, блокировке постоянного напряжения, высокочастотных, логических цепях и схемах передачи и фильтрах.
Длинные радиальные кабели диаметром 35 мм для легкой установки под шасси.
Допуск емкости +/- 5% для 500 В и 1000 В.
Допуск точности 2% и 1% теперь доступен для большинства слюды 500 В
.
Широкий диапазон рабочих температур: от -55 до + 150 ° C при полном номинальном напряжении.
Доступен большой выбор размеров пФ (MMFD) от 1 пФ до 5000 пФ, включая дюймов, которые трудно было найти до Второй мировой войны, для реставраций электроники ламп .
Отвечает спецификациям MIL-C-5 и RS-153 и сертифицирован по ISO 9002. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Конденсаторы из полиэфирной пленки MYLAR, 400 В и 630 В
Изготовлен из запатентованной DuPont полиэфирной пленки MYLAR с эпоксидным покрытием погружением. Конденсатор из майларовой пленки «Ящик для скидок».
Доступно 400 или 630 Вольт .
Эпоксидная смола для превосходной устойчивости к нагреванию, влаге и растворителям.
Длинные радиальные провода 24 мм для легкой установки под шасси.
Допуск емкости +/- 10%.
Хорошая паяемость
Доступны наиболее часто используемые размеры MDF / uF для ламповых радиоприемников.
Изготовлено сертифицированным производителем ISO 9002 и 9001 / OEM-поставщик с основными клиентами: CDE (Cornell-Dubilier) , Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP.
Превосходная замена старых бумажно-восковых конденсаторов в ламповых радиоприемниках.Хорошая репутация при использовании с бытовой и промышленной электроникой. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Керамические дисковые конденсаторы 1600 В
Конструкция: Керамический диэлектрик в форме диска с эпоксидным покрытием. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 1600 вольт .
Дисковый конденсатор «общего назначения» для применения в системах связи, байпаса и фильтрации.
Соответствующее покрытие эпоксидной смолой для хорошей прочности.
Компактный размер и длинные провода для легкой установки.
Экономичная замена бумажных / восковых конденсаторов в ламповых радиоприемниках, где требуется сверхвысокое напряжение (все размеры от 0,01 мкФ до 0,047 мкФ).
Может использоваться в качестве буферного конденсатора в старых автомобильных радиоприемниках. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Электролитические конденсаторы с осевыми выводами
Конструкция: Алюминий, вентилируемый и поляризованный с осевыми выводами.Доступны размеры МФД / мкФ и прайс-лист, а также комплекты конденсаторов на 160 и 450 вольт.
Доступно для 25 В, 50 В, 160 В, 450 В, 500 В и 600 В для лампового радио и усилителя
Высококачественные новые "свежие" стоковые конденсаторы miec.
Эти E-caps доступны в "труднодоступных" размерах MDF / uF (таких как 2mfd, 4mfd, 8mfd, 16mfd, 20mfd, 30mfd, 40mfd, 50mfd, 80mfd и т. Д.), Используемых в старинных ламповых радиоприемниках.
Допуск емкости +/- 20%.
Длинные осевые выводы и хорошая паяемость.
Изготовлено тем же производителем, который поставляет конденсаторы для НАСА.
Электролитический "общего назначения". Идеальный конденсатор для реставрации ламповых радиостанций, где требуются высококачественные фильтрующие конденсаторы и катодные байпасные конденсаторы. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Неполярные / биполярные электролитические конденсаторы - осевые выводы
Конструкция: Алюминий, вентилируемый и неполяризованный (то же, что и биполярный) с осевыми выводами.Конструкция с односторонним резиновым уплотнением для максимальной устойчивости к вибрации. Низкие допуски и низкое рассеивание для оптимизации звуковых приложений. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Доступен по 100V . Более высокое значение V можно использовать для замены более низкого V.
Высококачественные новые «свежие» неполярные электролитические конденсаторы Richey MDIN (L).
Доступны емкостью 1 мкФ, 1,5 мкФ, 2,2 мкФ, 3,3 мкФ, 4,7 мкФ, 6,8 мкФ, 10 мкФ, 15 мкФ, 22 мкФ, 33 мкФ, 47 мкФ, 68 мкФ, 100 мкФ, 150 мкФ и 220 мкФ.
Допуск емкости 10% (1 кГц, 20 ° C).
Коэффициент рассеяния
составляет 10% (1 кГц, 20 ° C).
Осевые выводы из длинной луженой проволоки CP.
«Разработан специально для применения в кроссоверных сетях громкоговорителей». Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Электролитические конденсаторы с радиальными выводами
Конструкция: алюминий с длинными радиальными выводами. Поляризованные и вентилируемые.Доступны размеры МФД / мкФ и прайс-лист, а также комплекты конденсаторов на 160 и 450 вольт.
Высокое рабочее напряжение 160 В, 250 В, 350 В, 450 В и 600 В для ламповых радиоприемников и усилителей
Высокотемпературный 105C с номиналом для сверхдлительного срока службы конденсатора
Длинные радиальные выводы для легкой установки под шасси.
Конденсаторы качественные новые (свежие).
Допуск емкости +/- 20%
Изготовлено тем же производителем, который поставляет конденсаторы для НАСА.
Электролитический "общего назначения". Идеально подходит для использования в качестве фильтрующего конденсатора в цепях питания. Используется в ламповых радиоприемниках переменного и переменного / постоянного тока, где требуется высокое напряжение / высокое качество / низкая утечка. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Электролитические конденсаторы - двухсекционные банки
RG ( Richey GOLDS ) & JJ
Конструкция: банка с зажимом (двухсекционная) с наконечниками для пайки для цепей с ручной проводкой.Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Высокое рабочее напряжение при 500 В для ламповой электроники
Соединения под пайку для проводных цепей.
Качественные новые (заводские) конденсаторы.
Электролитик "Музыкальная индустрия / Аудио". Идеально подходит для использования в качестве фильтрующего конденсатора в цепях питания. Используется в гитарных усилителях, аудиоусилителях, радио-фонокорректорах, телевизорах, радиолюбительском оборудовании и Hi-End электронике, где требуется высокое напряжение / высокое качество / низкий импеданс / низкий ESR / широкий частотный диапазон.Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Конденсаторы электролитические - односекционные бидоны
Конструкция: банка для крепления на зажиме с бирками для пайки для цепей с ручной проводкой. «Медь» (с оловянным покрытием) наконечники для пайки для максимальной производительности в аудиоприложениях. Лужение «медных» наконечников для защиты основного металла от окисления и сохранения его паяемости. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Высокое рабочее напряжение при 500 В для фильтрующих конденсаторов.
луженые медные наконечники для пайки.
Высококачественные новые конденсаторы.
Электролитики "Аудио / Музыкальная индустрия". Идеально подходит для использования в качестве фильтрующего конденсатора, когда в цепях питания требуются высокая емкость и высокое напряжение. Используется в мощных стереосистемах, гитарных усилителях, аудиоусилителях, телевизорах, бытовой электронике, оборудовании для радиолюбителей и Hi-End электронике, где большая емкость, высокое напряжение / высокое качество / низкое сопротивление / низкий ESR / широкий частотный диапазон способны выдерживать высокую пульсацию ток нужны.Технические характеристики конденсатора / Подробнее
X1 / Y2 Дисковые предохранительные конденсаторы с рейтингом переменного тока
Конструкция: Керамический диэлектрик в форме диска с покрытием из эпоксидной смолы. Длинные радиальные выводы 27 мм. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Идеально подходит как для «, », так и « для байпаса », где существует высокое постоянное напряжение переменного тока.
Сертификат безопасности UL (США), CSA (Канада), SEMCO, SEV, FIMCO, NEMCO, DEMCO и VDE.
Номинальное напряжение 250 В переменного тока . Испытательное напряжение 2500 вольт переменного тока в течение 1 минуты.
Компактный размер и длинные провода для легкой установки.
Повышает надежность и безопасность ламповых радиоприемников / усилителей / Hi-Fi, телевизоров / испытательных приборов.
Для использования в цепях, где присутствует переменное, пульсирующее, прерывистое и высокое напряжение переменного тока.Технические характеристики конденсатора / Подробнее
X2 Конденсаторы безопасности и подавления помех
Конструкция: Металлизированная полипропиленовая пленка. Длинные 30-миллиметровые луженые медные провода. Пластиковый корпус, герметизированный эпоксидной смолой в неиндуктивном исполнении. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Идеально подходит для сетевых фильтров «, », где присутствует высокое напряжение переменного тока.
Сертификат безопасности UL (США), CSA (Канада), SEMCO, SEV, FIMCO, NEMCO, DEMCO, VDE, CE и CQC.
Номинальное напряжение 250 В переменного тока для США и Канады. Номинальное напряжение 275 В переменного тока для Европы, Китая и всего мира. Испытательное напряжение 1185 В постоянного тока в течение 1 минуты (2000 В постоянного тока 1 секунда).
Может улучшить характеристики лампового радио / Hi-Fi / усилителя / ТВ за счет уменьшения помех благодаря шумоподавлению подавление помех характеристики этих пленочных предохранительных конденсаторов класса X2.
Доступны размеры МДС, необходимые для реставраций электронных трубок: 0,005 МДП, 0,01 МДФ, 0,015 МДФ, 0,02 МДФ, 0,05 МДФ, 0,1 м.п.м. и 0,25 м.п.м.
Отвечает стандарту сертификации UL 1414 для использования в теле- и радиоприемниках. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Y2 Конденсаторы безопасности и подавления помех
Конструкция: Металлизированная полиэфирная пленка (неиндуктивного типа).Длинные луженые медные провода диаметром 20 мм. Герметичный корпус из негорючего пластика / эпоксидной смолы. Доступны размеры MFD / uF и прайс-лист $.
Идеально подходит для сетевых фильтров « линия-земля », где присутствует высокое напряжение переменного тока. Также идея как конденсатор "антенно-разветвительный".
Сертификат безопасности UL (США), CSA (Канада), SEMCO, SEV, FIMCO, NEMCO, DEMCO, VDE, CE и CQC.
Номинальное напряжение 250 В переменного тока для США, Канады и других стран.Испытательное напряжение 1500 В переменного тока в течение 1 полной минуты.
Повышение эффективности ламповых радиоприемников / Hi-Fi / усилителей / ТВ за счет уменьшения помех благодаря шумоподавлению подавление помех характеристики пленочных предохранительных конденсаторов класса Y2.
Доступны размеры МФУ, используемые в ламповой электронике: 0,0047 мкФ, 0,01 мкФ, 0,015 мкФ, 0,02 мкФ, 0,033 мкФ, 0,047 мкФ и 0,1 мкФ.
Отвечает стандарту сертификации UL 1414 для использования в радиоприемниках и телевизорах. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
Пленка полистирольная 630V
Трубчатые осевые конденсаторы
Изготовлен из диэлектрического электрода из алюминиевой фольги из полистирольной пленки высшего качества (PSA).Длинные осевые луженые медные провода (идеально подходят для электрических цепей с ручной проводкой). Доступны размеры MMFD / pF и прайс-лист $.
Номинальное напряжение 630 В
Давний любимый конденсатор аудиофилов и производителей аудио высокого класса.
Высокая стабильность емкости и пеленгации в зависимости от температуры и частоты.
Доступны все размеры от 10 пФ до 10000 пФ.
Идеально для использования в: схемах тюнера и эквалайзера; торговые, промышленные и измерительные приборы; критические аналоговые схемы; фильтры, настроенные, интеграторы и схемы выборки и хранения; Трансформаторы ПЧ; импульсные сети; аналоговые и цифровые вычислительные схемы и схемы критической синхронизации, такие как VCO (генераторы, управляемые напряжением) и VCF (фильтры, управляемые напряжением).
Получено из OEM-поставщик с основными клиентами: Sony, National, Canon, APC, LG, LEO, Bosch, B&D, Askey и HP. Технические характеристики конденсатора / Подробнее
$ Цена Список, корзина и условия продажи
Форма заказа электронной таблицы EXCEL
.

Схемы применения конденсаторов: Практические аспекты применения конденсаторов

Практические аспекты применения конденсаторов

Рабочее напряжение конденсатора

Полярность конденсатора

Эквивалентная схема конденсатора

Физические размеры конденсатора

Теги

Конденсаторы в электрических и электронных схемах: назначение, устройство, принцип действия

Емкость конденсатора

Электрические заряды

Что такое емкость

Назначение установок КРМ

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Расчёт необходимой ёмкости

Для чего нужен конденсатор

Где и для чего применяются

Принцип действия и для чего нужен конденсатор

Работа конденсатора в электрической цепи

Зарядка конденсатора

Разрядка конденсатора

Основные параметры конденсаторов

Неполярные конденсаторы

Конденсаторы переменной емкости

Пленочные конденсаторы

Керамические конденсаторы

SMD конденсаторы

Общая концепция

Принцип работы

Конденсатор и цепь постоянного тока

Цепь с переменным током

Особенности устройства с переменным электротоком

Сравнение рабочего и пускового конденсатора

Преимущества использования конденсаторных установок

Принцип работы и назначение

10 советов схемотехнику / Хабр

Введение

1. Ставьте конденсаторы по питанию микросхем

2. Учитывайте предельные параметры компонентов

3. Защищайтесь от статики

4. Безопасность – превыше всего

5. Ставьте защиту от дурака

6. Практикуйте системный подход к разработке

7. Используйте нулевые резисторы

8. Разделяйте земли и фильтруйте питание

9. Учитывайте переходные процессы

10. Читайте документацию на применяемые компоненты

Заключение

Чему не учат о конденсаторах

Чем конденсатор больше не является

Назначение конденсатора

Байпасный конденсатор

На что следует обращать внимание

Развязывающий конденсатор

На что следует обращать внимание

Сглаживающий конденсатор

Чему не учат о керамических конденсаторах

Чем меньше, тем лучше

Типы диэлектриков

На что следует обращать внимание

Диэлектрические потери

Емкость, зависящая от напряжения

Особенности коммутации конденсаторов УКРМ тиристорными коммутаторами – Часть 2

Типы конденсаторов. Металлические конденсаторы с воздушным диэлектриком

Емкость и конденсаторы | Analog Devices

I. Понимание паразитных эффектов в конденсаторах:

II. Паразитная емкость:

Обозначение и схема всех типов конденсаторов

Емкостное реактивное сопротивление и фазовые диаграммы

Phasor

Рис. 3

Конденсаторы в цепях переменного тока

Рис 2

Фазовое представление

Рис. 4

и цветовые коды

Конденсаторы

Что делает конденсатор?

Электрическое поле

Зарядка

RC time