Подбор конденсаторов: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

Как подобрать емкость конденсатора для подключения двигателя

Как подобрать емкость конденсатора для двигателя

Содержание статьи

При подключении электродвигателя к сети 220 Вольт не обойтись без конденсатора. Этот маленький элемент электрической цепи служит для уменьшения времени входа мотора в рабочий режим (пусковой конденсатор).

Кроме пусковых, существуют и так называемые рабочие конденсаторы, которые постоянно задействованы во время работы двигателя. Основной задачей рабочих конденсаторов является обеспечение оптимальной нагрузочной способности двигателя.

Состоит конденсатор из нескольких пластин, которые защищены диэлектриком. Основная функция конденсаторов — это накопление и отдача электрической энергии. Как подобрать конденсатор для запуска электродвигателя? Что при этом нужно учитывать? Именно об этом вы и сможете узнать в данной статье строительного журнала samastroyka.ru.

Виды конденсаторов

Итак, конденсатор служит для накопления электрического заряда с последующей его отдачей в цепь.

Конденсаторы бывают полярные, неполярные и электролитические, другое название «оксидные».

Для подключения электродвигателей в сеть переменного тока, полярные конденсаторы использовать нельзя. Из-за быстрого разрушения диэлектрика внутри, произойдёт замыкание, и такие конденсаторы очень быстро выйдут из строя.

Этого не произойдёт, если подключить к двигателю неполярный конденсатор. Обкладки неполярных конденсаторов одинаково взаимодействуют, как с источником, так и с диэлектриком.

Электролитические конденсаторы имеют внутри вместо пластин тонкую оксидную плёнку. Зачастую именно их и используют для подключения электродвигателей низкой частоты, поскольку максимально возможная ёмкость электролитических конденсаторов составляет 100000 мкФ.

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя

Подбор емкости рабочего конденсатора для трехфазного двигателя осуществляется по следующей формуле:

Сраб.=k*Iф / U сети.

  • k — это коэффициент, значение которого зависит от схемы подключения трехфазного электродвигателя. 4800 по схеме «треугольник» и 2800 по схеме «звезда»;
  • — обозначает номинальный ток статора. Узнать номинальный ток статора можно на корпусе электродвигателя или посредством специальных клещей;
  • U сети — сетевое напряжение 220 вольт.

Зная все вышеперечисленные параметры можно точно рассчитать емкость рабочего конденсатора в мкФ для электродвигателя. Есть и более простой способ расчёта емкости конденсаторов. Здесь действует правило: на 100 Вт мощности двигателя, берётся примерно 7 мкФ конденсаторной емкости.

Совсем по-другому обстоят дела с подбором пускового конденсатора в электродвигатель. Пусковой конденсатор работает очень непродолжительное время, всего лишь около 3 сек. в момент пуска двигателя. Основной задачей пускового конденсатора, является вывести ротор на номинальный уровень частоты вращения.

Подбирается пусковой конденсатор исходя из следующих параметров:

  • Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора;
  • Рабочее напряжение пускового конденсатора должно превышать сетевое, не менее чем в 1,5 раз.

Таким образом, зная все вышеперечисленные параметры, не составит особого труда подобрать рабочий и пусковой конденсатор для электродвигателя.

Как рассчитать емкость конденсатора для однофазного двигателя

При выборе и подключении конденсатора к однофазному двигателю, многое зависит от того, в каком именно режиме будет работать двигатель:

  • При подключении пускового конденсатора и дополнительной обмотки электродвигателя, емкость конденсатора рассчитывается по следующему принципу: 70 мкФ на 1000 Вт мощности двигателя;
  • Общая ёмкость рабочего и пускового конденсаторов должна рассчитываться так:
    1 мкФ на 100 Вт
    мощности. В этом случае рабочий конденсатор остаётся включённым во время работы электродвигателя.

Теперь что касается рабочего напряжения конденсаторов для подключения однофазного электродвигателя. В большинстве случае вполне хватит конденсатора с напряжением от 450 Вольт. Тем не менее, если было замечено, что электродвигатель сильно греется в процессе работы, то следует уменьшить ёмкость рабочего конденсатора.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Как выбрать конденсатор?

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

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

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

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

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

Рис. 2. Конденсаторы различных типов

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

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

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

Типы конденсаторов

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

Рис. 3. Алюминиевый электролитический конденсатор

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

Приложения

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

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

Примеры:

Для монтажа в отверстия:

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

Для поверхностного монтажа:

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

Рис.4. Керамические конденсаторы

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

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

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

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

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

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

Примеры:

Тип NP0/C0G:

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

Тип X7R:

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

Для монтажа в отверстия:

Рис. 5. Танталовые конденсаторы

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

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

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

Примеры:

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

Рис. 6. Пленочные конденсаторы

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

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

Примеры:

Рис. 7. Слюдяной конденсатор

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

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

Примеры:

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

Рис. 8. Полимерные (твердотельные) конденсаторы

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

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

Примеры:

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

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

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

Примеры:

Подобрать необходимый конденсатор в каталоге Терраэлектроники можно двумя способами:

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

Рис. 9. Фрагмент скриншота сервиса поиска конденсатора

Заключение

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

Журнал: https://blog.octopart.com/archives/2016/03/how-to-select-a-capacitor

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.

Конденсатор для электродвигателя — какой выбрать? Обзор лучших пусковых конденсаторов смотрите здесь!

Хорошо, если можно подключить двигатель к необходимому типу напряжения. А, если такой возможности нет? Это становится головной болью, поскольку не все знают, как использовать трехфазную версию двигателя на основе однофазных сетей. Такая проблема появляется в различных случаях, может быть, необходимо использовать двигатель для наждачного или сверлильного станка – помогут конденсаторы. Но они бывают множества видов, и не каждый сможет в них разобраться.

Чтобы вы получили представление об их функциональности далее разберемся, как выбрать конденсатор для электродвигателя. В первую очередь рекомендуем определиться с правильной емкостью этого вспомогательного устройства, и способами ее точного расчета.

Краткое содержимое статьи:

А, что такое конденсатор?

Его устройство отличается простотой и надежностью – внутри две параллельные пластины в пространстве между ними установлен диэлектрик необходимый для защиты от поляризации в виде заряда, создающегося проводниками. Но различные виды конденсаторов для электродвигателей отличаются поэтому легко ошибиться в момент приобретения.

Рассмотрим их по отдельности:

Полярные версии не подходят для подключения на основе переменного напряжения, поскольку увеличивается опасность исчезновения диэлектрика, что неминуемо приведет к перегреву и возникновению аварийной ситуации – возгоранию либо появлению короткого замыкания.

Версии неполярного типа отличаются качественным взаимодействием с любым напряжением, что обусловлено универсальным вариантом обкладки – она успешно сочетается с повышенной мощностью тока и различными видами диэлектриков.


Электролитические часто называются оксидными считаются лучшими для работы с электродвигателями на основе низкой частоты, поскольку их максимальная емкость, может, достигать 100000 МКФ. Это возможно за счет тонкого вида оксидной пленки, входящей в конструкцию в качестве электрода.

Теперь ознакомьтесь с фото конденсаторов для электродвигателя – это поможет отличить их по внешнему виду. Такая информация пригодится во время покупки, и поможет приобрести необходимое устройство, поскольку все они похожи. Но помощь продавца тоже, может, оказаться полезной – стоит воспользоваться его знаниями, если не хватает своих.

Если необходим конденсатор для работы с трехфазным электродвигателем

Необходимо правильно рассчитать емкость конденсатора электродвигателя, что можно сделать по сложной формуле или с помощью упрощенного способа. Для этого уточняется мощность электродвигателя на каждые 100 Ватт потребуется около 7-8 мкФ от емкости конденсатора.

Но во время расчетов необходимо учитывать уровень воздействия напряжения на обмоточную часть статора. Нельзя чтобы он превысил номинальный уровень.

Если запуск двигателя, может, происходить лишь на основе максимальной нагрузки придется добавить пусковой конденсатор. Он отличается кратковременностью работы, поскольку используется примерно 3 секунды до момента выхода на пик оборотов ротора.

Необходимо учитывать, что для него потребуется мощность увеличенная в 1,5, а емкость примерно в 2,5 – 3 раза, чем у сетевой версии конденсатора.


Если необходим конденсатор для работы с однофазным электродвигателем

Обычно различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей используются для работы с напряжением в 220 В с учетом установки в однофазную сеть.

Но процесс их использования немного сложнее, поскольку трехфазные электродвигатели работают с помощью конструктивного подключения, а для однофазных версий потребуется обеспечить смещенный вращательный момент у ротора. Это обеспечивается с помощью увеличенного количества обмотки для запуска, а фаза смещается усилиями конденсатора.

В чем сложность выбора такого конденсатора?

В принципе большего отличия нет, но различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей потребует другого расчета допустимого напряжения. Потребуется около 100 ватт для каждого мкФ емкости устройства. И они отличаются доступными режимами работы электродвигателей:

  • Используется пусковой конденсатор и слой дополнительной обмотки (только для процесса пуска) тогда расчет емкости конденсатора – 70 мкФ для 1 кВт от мощности электродвигателя;
  • Используется рабочий вариант конденсатора с емкостью в 25 – 35 мкФ на основе дополнительной обмотки с постоянным подключением в процессе всей длительности работы устройства;
  • Применяется рабочий вариант конденсатора на основе параллельного подключения пусковой версии.

Но в любом случае необходимо отслеживать уровень разогревания элементов двигателя в процессе его эксплуатации. Если замечено перегревание тогда необходимо принять меры.


В случае с рабочим вариантом конденсатора рекомендуем уменьшить его емкость. Рекомендуем использовать конденсаторы, работающие на основе мощности в 450 или больше В, поскольку они считаются оптимальным вариантом.

Чтобы избежать неприятных моментов до подключения к электродвигателю рекомендуем убедится в работоспособности конденсатора с помощью мультиметра. В процессе создания необходимой связки с электродвигателем пользователь, может, создать полностью работоспособную схему.

Почти всегда выводы обмоток и конденсаторов находятся в клеммной части корпуса электродвигателя. За счет этого можно создать фактически любую модернизацию.

Важно: Пусковая версия конденсатора должна обладать рабочим напряжением не менее 400 В, что связано с появлением всплеска увеличенной мощности до 300 – 600 В, происходящего в процессе пуска либо завершения работы двигателя.

Так, чем отличается однофазный асинхронный вариант электродвигателя? Разберемся в этом подробно:

  • Его часто применяют для бытовых приборов;
  • Для его запуска используется дополнительная обмотка и потребуется элемент для сдвигания фазы – конденсатор;
  • Подключается на основе множества схем с помощью конденсатора;
  • Для улучшения пускового момента применяется пусковая версия конденсатора, а рабочие характеристики увеличиваются с помощью рабочего варианта конденсатора.

Теперь вы получили необходимую информацию и знаете, как подключить конденсатор к асинхронному двигателю чтобы обеспечить максимальную эффективность. А также у вас появились знания о конденсаторах и способах их применения.

Фото конденсаторов для электродвигателя

Взаимозаменяемые конденсаторы. Подбор и взаимозаменяемость конденсаторы. Выпаиваем старый конденсатор

Приняв решение о замене конденсатора на печатной плате, первым делом следует подобрать конденсатор на замену. Как правило, речь идет об электролитическом конденсаторе, который по причине исчерпания своего рабочего ресурса начал создавать нештатный режим вашему электронному устройству, либо конденсатор лопнул из-за перегрева, а может быть вы просто решили поставить поновее или получше.

Выбираем подходящий конденсатор на замену

Параметры конденсатора на замену непременно должны подходить: его номинальное напряжение ни в коем случае не должно быть ниже, чем у заменяемого конденсатора, а емкость — никак не ниже, или может быть процентов на 5-10 выше (если это допустимо в соответствии с известной вам схемой данного устройства), чем была изначально.

Наконец, убедитесь, что новый конденсатор подойдет по размеру на то место, которое покинет его предшественник. Если он окажется чуть-чуть поменьше диаметром и высотой — не страшно, но если диаметр или высота больше — могут помешать компоненты, расположенные на этой же плате поблизости или он будет упираться в элементы корпуса. Эти нюансы важно учесть. Итак, конденсатор на замену выбран, он вам подходит, теперь можно приступать к демонтажу старого конденсатора.

Готовимся к процессу

Сейчас необходимо будет устранить с платы неисправный конденсатор, и подготовить место для установки сюда же нового. Для этого вам потребуется, конечно, а также удобно к данному действу подготовить кусок медной оплетки для снятия припоя. Как правило, мощности паяльника в пределах 40 Вт будет вполне достаточно даже если на плате был изначально применен тугоплавкий припой.

Что же касается медной оплетки для устранения припоя, то если у вас такой нет, ее весьма несложно изготовить самостоятельно: возьмите кусок не очень толстого медного провода, состоящего из тонких медных жилок, снимите с него изоляцию, слегка (можно простой сосновой канифолью), — теперь эти пропитанные флюсом жилки легко, словно губка, вберут в себя припой с ножек выпаиваемого конденсатора.

Выпаиваем старый конденсатор

Сначала посмотрите, какова полярность выпаиваемого конденсатора на плате: в какую сторону минусом он стоит, чтобы когда будете впаивать новый — не допустить ошибки с полярностью. Обычно минусовая ножка отмечена полосой. Итак, когда оплетка для удаления припоя приготовлена, а паяльник уже достаточно разогрет, сначала прислоните оплетку к основанию той из ножек конденсатора, которую вы решили освободить от припоя первой.

Аккуратно расплавьте припой на ножке прямо через оплетку, чтобы оплетка тоже разогрелась и быстро втянула в себя припой с платы. Если припоя на ножке многовато, двигайте оплетку по мере того как она будет заполняться припоем, собирая на нее весь припой с ножки, чтобы ножка в итоге осталась свободной от припоя. Проделайте это же самое со второй ножкой конденсатора. Теперь конденсатор можно легко выдернуть рукой или пинцетом.

Впаиваем новый конденсатор

Новый конденсатор необходимо установить с соблюдением полярности, то есть минусовой ножкой туда же, где была минусовая ножка выпаянного. Обычно минус обозначен полоской, а плюсовая ножка длиннее минусовой. Обработайте ножки конденсатора флюсом.

Вставьте конденсатор в отверстия. Не нужно заранее укорачивать ножки. Разогните ножки немного в разные стороны, чтобы конденсатор хорошо держался на месте и не выпадал.

Теперь, прогревая ножку возле самой платы кончиком жала паяльника, поднесите тычком припой к ножке, чтобы ножка окуталась, смочилась, окружилась припоем. То же самое проделайте со второй ножкой. Когда припой остынет, вам останется укоротить ножки конденсатора кусачками (до той длины, что и у соседних деталей на вашей плате).

Автор : elremont от 26-01-2014

Это был один из тех дней, когда кошка пожевала ваш модуль? Или, может быть у вас есть старый усилитель, где из конденсаторов потекла эта противная ядовитая слизь? Если вы когда-либо были в этой ситуации, то вы могли бы отремонтировать модуль, заменив конденсаторы. Давайте рассмотрим пример, где я заменю этот конденсатор на печатной плате. Сначала немного теории. Что такое конденсатор? Конденсатор это устройство для хранения энергии, которое может быть использовано для сглаживания напряжения. Каждый конденсатор имеет два важных параметра: емкость и напряжение. Емкость говорит нам о том, сколько энергии может накопить конденсатор при заданном напряжении. Емкость обычно измеряется в микрофарадах (uF). В девяносто девяти процентах случаев, при замене конденсатора, надо использовать такое же значение емкости или очень близкое. Здесь применен конденсатор 470uF. Если я хочу заменить его, то в идеале я должен взять другой конденсатор на 470uF. Другой важный параметр это номинальное напряжение. Номинальное напряжение это максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать не взрываясь. Еще раз отметим, что напряжение написанное на конденсаторе означает, что это максимальное напряжение, которое может подаваться на конденсатор. Это не значит, что на конденсаторе, обязательно будет это напряжение. Например, это конденсатор на 16 вольт. Это не означает, что он заряжен на 16 вольт, как батарейка. Это означает, что если его заряжать до 5 вольт, то он будет прекрасно работать. Если я заряжу его до 10 вольт, все будет хорошо. Если заряжу его до 16 вольт, то он справиться и с этим. Но если я заряжу его до 25 вольт, он взорвется. Возвращаясь к нашему примеру конденсатора я вижу, что он рассчитан на 16 вольт. При замене я должен использовать конденсатор на 16V или выше. Теперь выясняется, что все конденсаторы на 470 uF, которые у меня есть рассчитаны 25 вольт. Но это не проблема. Если в оригинальной схеме требуется конденсатор на 16V, то я могу использовать конденсатор на 25V, это просто означает, что у меня будет больший запас прочности. Теперь давайте поговорим о полярности. На минусовой стороне электролитического конденсатора всегда будет нанесен маленький символ минуса. Все, что вам нужно сделать, это убедиться, что полярность совпадает с прежним конденсатором. Если перепутать полярность, то вот что происходит. Так что теперь, зная полярность, я заменю конденсатор и припаяю его на место. Напоследок, небольшое предупреждение по безопасности. Если вы когда-нибудь видели эти большин конденсаторы на напряжения более 200 вольт, то вы должны быть осторожны с ними, чтобы не задеть их, если они заряжены. Помните, что конденсатор, заряженный на 200V, может убить вас.
Удачной замены конденсаторов!
_

Следующими не менее распространенными деталями, широко применяемыми в карманных приемниках, являются постоянные конденсаторы самой различной емкости. В высокочастотных контурах, где требуется малая емкость, целесообразно использовать специальные миниатюрные конденсаторы типа КДМ и КТМ, выпускаемые промышленностью с номинальными значениями от 1 до 1500 пф и от 1 до 3000 пф соответственно. Эти конденсаторы сравнительно дефицитны, но им есть замена, а именно: широко распространенные конденсаторы типа КТК-1 с номинальными значениями от 2 до 180 пф, КСО-1 от 21 до 750 пф и КСО-2 от 100 до 2400 пф. Конденсаторы последнего типа имеют несколько большие размеры, нежели два первых, но их можно «миниатюризировать». С конденсатора надо удалить защитную пластмассовую опрессовку, взамен которой применить пропитку нитролаком или клеем БФ-2. Этим путем удается получить очень миниатюрную деталь.

В качестве разделительных и блокировочных конденсаторов в высокочастотных цепях приемников применяются конденсаторы значительно большей, чем указывалось выше, емкости. Здесь подойдут хорошо известные радиолюбителю конденсаторы типа КДС емкостью 1000, 3000 и 6800 пф, КЛС и КМ емкостью 0,01, 0,033 и 0,047 мкф. Правда, два последних типа конденсаторов сравнительно дефицитны, но их с успехом можно заменить конденсаторами несколько больших габаритов, например типа МБМ на 160 в.

Производя подбор конденсаторов требуемой емко-‘ сти, не следует забывать и о возможности их включения последовательно и параллельно. Что касается допуска, то необходимо учитывать следующее. Номинальные значения конденсаторов, применяемых в высокочастотных контурах, должны быть близки к рекомендуемым и укладываться в допуск ±5-10%. Конденсаторы, применяемые для блокировки, могут иметь допуск до ±20%. О рабочем напряжении конденсаторов рассмотренных выше типов говорить не приходится, поскольку оно во много раз превышает то, которое будет приложено к ним в схемах транзисторных приемников. |

Помимо конденсаторов сравнительно небольшой емкости, в транзисторных схемах используются разделительные и блокировочные конденсаторы емкостью от 0,5 до 100,0 мкф, а иногда и более. Распространенными типами конденсаторов большой емкости являются отечественные миниатюрные электролитические конденсаторы типа ЭМ и ЭМ-М, выпускаемые промышленностью с номинальными значениями от 0,5 до 50,0 мкф, заменить которые можно конденсаторами фирмы «Тесла», периодически поступающими в наши радиомагазины.

При постановке электролитических конденсаторов в схему во избежание возможного выхода их из строя необходимо строго соблюдать указываемую полярность включения. Определить полярность конденсаторов оте-. чественного производства легко по соответствующей надписи (+), сделанной на корпусе со стороны вывода, изолированного от него и соединенного с обкладкой, присоединяемой к плюсу источника питания; противоположный вывод, соединенный с корпусом конденсатора, должен присоединяться к минусу (рис. 1, /). У конденсаторов, изготовляемых фирмой «Тесла», вывод, изолированный от корпуса, является плюсовым (рис. 1, 2).

Помимо полярности включения, следует учитывать и рабочее напряжение электролитических конденсаторов, которое ни в коем случае не должно быть меньше рекомендуемого в описании того или иного приемника и, как правило, указываемого на принципиальной схеме совместно с номинальным значением емкости.

Емкость разделительных конденсаторов может иметь допуск до +50%, а блокировочных до +100-500%, что в ряде случаев будет способствовать лишь более устойчивой работе схемы.

Кроме конденсаторов постоянной емкости, практически все схемы карманных приемников содержат конденсаторы переменной емкости: одиночные — в приемниках прямого усиления и объединенные в сдвоенные блоки — в приемниках супергетеродинного типа. Из готовых одиночных конденсаторов получил широкое распространение керамический подстроечный конденсатор типа КПК-2 емкостью 25-150 пф. Кроме него, в про-

Рис 1 Внешний лид распространенных деталей и расположение выводов: J – конденсаторы типа ЭМ. ЭМ М, 2– Ь„деи! саторы фирмы «Тесла», 3 ¦ тра.писторы типа П13, ГШ. П15. П16, П8. П9. ПЮ ПИ; – транзисторы тип» пи м П40Э П403А- 5 схема для определения обратного тока ктлектора; (5 – схема для определения

кДлАиииеий усиления транзистора¦ 7 – диоды серии Д2; 8 – диоды серий Д1 и Д9; « низкочастотный транс форматор /в – схема обмоток согласующего трансформатора: П – схема обмоток выходного трансформатора; 12 – капсюль типа ДЭМШ-1а: 13 — схема обмоток капсюля типа ДЭМШ-1а.

даже имеются специальные одиночные миниатюрные Конденсаторы с твердым диэлектриком, выпускаемые нашей промышленностью с минимальной емкостью 5 пф и максимальной 350 пф, а также аналогичные по параметрам конденсаторы фирмы «Тесла».

Из готовых сдвоенных коденсаторных блоков можно применять те, которые используются в портативных приемниках, например «Нева», «Нева-2», «Гауя», «Селга», «Старт», «Топаз», «Сокол» и др. Их максимальная емкость колеблется в пределах от 180 до 240 пф. Помимо них, в продаже имеется и сдвоенный блок конденсаторов переменной емкости фирмы «Тесла» с максимальной емкостью 360-380 пф. Промышленный допуск по емкости у перечисленных конденсаторов не превышает ±10%- При подборе необходимого конденсатора настройки начинающий радиолюбитель должен придерживаться рекомендаций, даваемых в описании той или иной собираемой им схемы. Значительное отклоненне емкости конденсатора от требуемого значения, превышающее ±10%, потребует пересчета намоточных данных высокочастотных катушек колебательных контуров. В противном случае настройка контуров изменится, а приемник может стать неработоспособным. Это замечание особенно справедливо для супергетеродинов.

В случаях, когда максимальная емкость конденсатора значительно больше рекомендуемого значения, пересчета данных контурной катушки можно избежать, еслн в схему ввести дополнительный сопрягающий конденсатор, включенный последовательно с основным. Емкость сопрягающего конденсатора выбирают с тем расчетом, чтобы суммарная максимальная емкость была равна рекомендуемой в описании.

В приемниках прямого усиления можно не пересчитывать данные контурной катушки и при использовании конденсатора настройки с меньшей, чем требуется емкостью, но при этом следует помнить, что рабочий диапазон приемника изменится.

Несколько слов следует сказать и о подстроечных конденсаторах с небольшой максимальной емкостью. Они обычно используются для осуществления точного сопряжения входных и гетеродинных контуров супергетеродинных приемников. В большинстве промышленных сдвоенных блоков имеются собственные подстроеч- ные конденсаторы КПЕ, встроенные в корпус. Если их нет, то можно использовать стандартные подстроечникн типа КПКМ с максимальной емкостью 15-30 пф или любые другие, подходящие по размерам.

Самая распространённая поломка современной электроники — это неисправность электролитических конденсаторов. Если вы после разбора корпуса электронного устройства замечали, что на печатной плате имеются конденсаторы с деформированным, вздутым корпусом, из которого сочится ядовитый электролит, то самое время разобраться, как распознать поломку или дефект в конденсаторе и подобрать адекватную замену. Располагая профессиональным флюсом для пайки, припоем, паяльной станцией, набором новых конденсаторов, вы без особого труда «оживите» любой электронный прибор своими руками.

По сути, конденсатор — радиоэлектронный компонент, основная цель которого — это накопление и отдача электроэнергии с целью фильтрации, сглаживания и генерации переменных электрических колебаний. Любой конденсатор имеет два важнейших электрических параметра: ёмкость и максимальное постоянное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору без его пробоя или разрушения. Ёмкость, как правило, определяет, какое количество электрической энергии может вобрать в себя конденсатор, если приложить к его обкладкам постоянное напряжение, не превышающее заданного лимита. Ёмкость измеряется в Фарадах. Наибольшее распространение получили конденсаторы, ёмкость которых исчисляется в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пкФ) и нанофарадах (нФ). Во многих случаях рекомендуется заменять неисправный конденсатор на исправный, имеющий аналогичные ёмкостные характеристики. Однако в ремонтной практике бытует мнение о том, что в схемах блоков питания можно ставить конденсатор, несколько превышающий по ёмкости фабричные параметры. К примеру, если мы хотим заменить разорвавшийся электролит на 100мкФ 12Вольт в блоке питания, который призван сгладить колебания после диодного выпрямительного моста, можно смело устанавливать ёмкость даже на 470мкФ 25В. Во-первых, повышенная ёмкость конденсатора только уменьшит пульсации, что само по себе неплохо для блока питания. Во-вторых, повышенное предельное напряжение только повысит общую надёжность схемы. Главное, чтобы отведённое под установку конденсатора место подходило.

Почему взрываются конденсаторы электролитического типа

Самая частая причина, по которой происходит взрыв электролитического конденсатора — это превышение напряжения межу обкладками конденсатора. Не секрет, что во многих приборах китайского производства параметр максимального напряжения точно соответствует приложенному напряжению. По своей задумке производители конденсаторов не предусматривали, что в штатном включении конденсатора в состав электросхемы на его контакты будет подаваться именно максимальное напряжение. К примеру, если на конденсаторе написано 16В 100мкФ, то не стоит его подключать в схему, где на него будет постоянно подаваться 15 или 16В. Безусловно, он выдержит какое-то время такое издевательство, но запас прочности будет практически равен нолю. Гораздо лучше устанавливать такие конденсаторы в цепь с напряжением 10–12В., чтобы был какой-то запас по напряжению.

Полярность подключения электролитических конденсаторов

Электролитические конденсаторы имеют отрицательный и положительный электроды. Как правило, отрицательный электрод определяется по маркировке на корпусе (белая продольная полоса за значками «-»), а положительная обкладка никак не промаркирована. Исключение – отечественные конденсаторы, где, напротив, положительный терминал промаркирован значком «+». При замене конденсаторов необходимо сопоставить и проверить, соответствует ли полярность подключения конденсатора маркировке на печатной плате (кружок, где имеется заштрихованный сегмент). Сопоставив минусовую полосу с заштрихованным сегментом, вы безошибочно вставите конденсатор. Остаётся лишь обрезать ножки конденсатора, обработать места пайки и качественно припаять. Если случайно перепутать полярность подключения, то даже абсолютно новый и вполне исправный конденсатор просто-напросто разорвётся, измазав попутно все соседние компоненты и печатную плату токопроводящим электролитом.

Немного о безопасности

Не секрет, что замена низковольтных конденсаторов может принести вред здоровью лишь в случае ошибки подключения полярности. При первом включении конденсатор взорвётся. Вторая опасность, которую стоит ожидать от конденсаторов, заключается в напряжении между его обкладками. Если вы когда-нибудь разбирали блоки питания от компьютеров, то вы, вероятно, замечали огромные электролиты на 200В. Именно в этих конденсаторах остаётся опасное высокое напряжение, которое может серьёзно травмировать вас. Перед заменой конденсаторов блоков питания рекомендуем полностью его разрядить либо резистором, либо неоновой лампочкой на 220В.

Полезный совет: такие конденсаторы очень не любят разряжаться через короткое замыкание, поэтому не замыкайте их выводы отвёрткой с целью разряда.

Маркировка конденсаторов.

Правила маркировки конденсаторов постоянной ёмкости

При сборке самодельных электронных схем поневоле сталкиваешься с подбором необходимых конденсаторов.

Притом, для сборки устройства можно использовать конденсаторы уже бывшие в употреблении и поработавшие какое-то время в радиоэлектронной аппаратуре.

Естественно, перед вторичным использованием необходимо проверить конденсаторы, особенно электролитические, которые сильнее подвержены старению.

При подборе конденсаторов постоянной ёмкости необходимо разбираться в маркировке этих радиоэлементов, иначе при ошибке собранное устройство либо откажется работать правильно, либо вообще не заработает. Встаёт вопрос, как прочитать маркировку конденсатора?

У конденсатора существует несколько важных параметров, которые стоит учитывать при их использовании.

  • Первое, это номинальная ёмкость конденсатора. Измеряется в долях Фарады.

  • Второе – допуск. Или по-другому допустимое отклонение номинальной ёмкости от указанной. Этот параметр редко учитывается, так как в бытовой радиоаппаратуре используются радиоэлементы с допуском до ±20%, а иногда и более. Всё зависит от назначения устройства и особенностей конкретного прибора. На принципиальных схемах этот параметр, как правило, не указывается.

  • Третье, что указывается в маркировке, это допустимое рабочее напряжение. Это очень важный параметр, на него следует обращать внимание, если конденсатор будет эксплуатироваться в высоковольтных цепях.

Итак, разберёмся в том, как маркируют конденсаторы.

Одни из самых ходовых конденсаторов, которые можно использовать – это конденсаторы постоянной ёмкости K73 – 17, К73 – 44, К78 – 2, керамические КМ-5, КМ-6 и им подобные. Также в радиоэлектронной аппаратуре импортного производства используются аналоги этих конденсаторов. Их маркировка отличается от отечественной.

Конденсаторы отечественного производства К73-17 представляют собой плёночные полиэтилентерефталатные защищённые конденсаторы. На корпусе данных конденсаторов маркировка наноситься буквенно-числовым индексом, например 100nJ, 330nK, 220nM, 39nJ, 2n2M.


Конденсаторы серии К73 и их маркировка

Правила маркировки.

Ёмкости от 100 пФ и до 0,1 мкФ маркируют в нанофарадах, указывая букву H или n.

Обозначение 100n – это значение номинальной ёмкости. Для 100n – 100 нанофарад (нФ) — 0,1 микрофарад (мкФ). Таким образом, конденсатор с индексом 100n имеет ёмкость 0,1мкФ. Для других обозначений аналогично. К примеру:
330n – 0,33 мкФ, 10n – 0,01 мкФ. Для 2n2 – 0,0022 мкФ или 2200 пикофарад (2200 пФ).

Можно встретить маркировку вида 47HC. Данная запись соответствует 47nK и составляет 47 нанофарад или 0,047 мкФ. Аналогично 22НС – 0,022 мкФ.

Для того чтобы легко определить ёмкость, необходимо знать обозначения основных дольных единиц – милли, микро, нано, пико и их числовые значения. Подробнее об этом читайте здесь.

Также в маркировке конденсаторов К73 встречаются такие обозначения, как M47C, M10C.
Здесь, буква М условно означает микрофарад. Значение 47 стоит после М, т.е номинальная ёмкость является дольной частью микрофарады, т.е 0,47 мкФ. Для M10C — 0,1 мкФ. Получается, что конденсаторы с маркировкой M10С и 100nJ обладают одинаковой ёмкостью. Различия лишь в записи.

Таким образом, ёмкость от 0,1 мкФ и выше указывается с буквой M, m вместо десятичной запятой, незначащий ноль опускается.

Номинальную ёмкость отечественных конденсаторов до 100 пФ обозначают в пикофарадах, ставя букву П или p после числа. Если ёмкость менее 10 пФ, то ставиться буква R и две цифры. Например, 1R5 = 1,5 пФ.

На керамических конденсаторах (типа КМ5, КМ6), которые имеют малые размеры, обычно указывается только числовой код. Вот, взгляните на фото.


Керамические конденсаторы с нанесённой маркировкой ёмкости числовым кодом

Например, числовая маркировка 224 соответствует значению 220000 пикофарад, или 220 нанофарад и 0,22 мкФ. В данном случае 22 это числовое значение величины номинала. Цифра 4 указывает на количество нулей. Получившееся число является значением ёмкости в пикофарадах. Запись 221 означает 220 пФ, а запись 220 – 22 пФ. Если же в маркировке используется код из четырёх цифр, то первые три цифры – числовое значение величины номинала, а последняя, четвёртая – количество нулей. Так при 4722, ёмкость равна 47200 пФ – 47,2 нФ. Думаю, с этим разобрались.

Допускаемое отклонение ёмкости маркируется либо числом в процентах (±5%, 10%, 20%), либо латинской буквой. Иногда можно встретить старое обозначение допуска, закодированного русской буквой. Допустимое отклонение ёмкости аналогично допуску по величине сопротивления у резисторов.

Буквенный код отклонения ёмкости (допуск).

Так, если конденсатор со следующей маркировкой – M47C, то его ёмкость равна 0,047 мкФ, а допуск составляет ±10% (по старой маркировке русской буквой). Встретить конденсатор с допуском ±0,25% (по маркировке латинской буквой) в бытовой аппаратуре довольно сложно, поэтому и выбрано значение с большей погрешностью. В основном в бытовой аппаратуре широко применяются конденсаторы с допуском H, M, J, K. Буква, обозначающая допуск указывается после значения номинальной ёмкости, вот так 22nK, 220nM, 470nJ.

Таблица для расшифровки условного буквенного кода допустимого отклонения ёмкости.

Допуск в %Буквенное обозначение
лат.рус.
± 0,05pA 
± 0,1pBЖ
± 0,25pCУ
± 0,5pDД
± 1,0FР
± 2,0GЛ
± 2,5H 
± 5,0JИ
± 10KС
± 15L 
± 20MВ
± 30NФ
-0…+100P 
-10…+30Q 
± 22S 
-0…+50T 
-0…+75UЭ
-10…+100WЮ
-20…+5YБ
-20…+80ZА

Маркировка конденсаторов по рабочему напряжению.

Немаловажным параметром конденсатора также является допустимое рабочее напряжение. Его стоит учитывать при сборке самодельной электроники и ремонте бытовой радиоаппаратуры. Так, например, при ремонте компактных люминесцентных ламп необходимо подбирать конденсатор на соответствующее напряжение при замене вышедших из строя. Не лишним будет брать конденсатор с запасом по рабочему напряжению.

Обычно, значение допустимого рабочего напряжения указывается после номинальной ёмкости и допуска. Обозначается в вольтах с буквы В (старая маркировка), и V (новая). Например, так: 250В, 400В, 1600V, 200V. В некоторых случаях, буква V опускается.

Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.

Номинальное рабочее напряжение, B Буквенный код
1,0I
1,6R
2,5M
3,2A
4,0C
6,3B
10D
16E
20F
25G
32H
40S
50J
63K
80L
100N
125P
160Q
200Z
250W
315X
350T
400Y
450U
500V

Таким образом, мы узнали, как определить ёмкость конденсатора по маркировке, а также по ходу дела познакомились с его основными параметрами.

Маркировка импортных конденсаторов отличается, но во многом соответствует изложенной.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Как выбрать конденсаторы — правильный путь

А конденсатор везде. В источниках питания, светодиодном освещении, в коммерческой электронике, при обработке сигналов и т. Д. Вам понадобится конденсатор. Какова его конкретная роль в основном? Конденсатор выполняет несколько функций. Это устранит проблемы с шумом в цепи, работая как фильтр. Это основная часть в фильтрах нижних и верхних частот, полосовых, полосовых и т. Д. Также очень важно при выпрямлении получить постоянное постоянное напряжение. В источниках питания конденсатор действует как накопитель энергии.Много приложений для этой простой электронной части. Я больше не буду обсуждать здесь, из чего состоит конденсатор, а просто сосредоточусь на том, как выбрать конденсаторы.

Как выбрать конденсатор — важные факторы

При выборе конденсатора для вашей схемы необходимо учитывать важные параметры. Либо вы хотите перейти на микросхему, либо на сквозную. Либо пленка, либо электролитическая и тд. Давайте обсудим здесь все соображения.

1.Как выбрать конденсатор

Емкость

Емкость — это электрическое свойство конденсатора. Таким образом, это вопрос номер один при выборе конденсатора. Какая емкость вам нужна? Что ж, это зависит от вашего приложения. Если вы собираетесь фильтровать выходное выпрямленное напряжение, то вам наверняка понадобится большая емкость. Однако, если конденсатор предназначен только для фильтрации шума сигнала в цепи небольшого сигнала, тогда подойдет малая емкость от пико до нанофарад.Итак, знайте свое приложение.

Предположим, что приложение действительно предназначено для фильтрации выпрямленного напряжения, тогда вам понадобится большая емкость в сотни микрофарад. Вы можете использовать метод проб и ошибок, пока пульсации напряжения не будут соответствовать требованиям. Или вы можете провести расчеты для начала.

Для моста и двухполупериодного выпрямителя требуемую емкость можно вычислить, как показано ниже.

Cmin = ток нагрузки / (пульсация напряжения X частота)

Где;

Cmin — минимально необходимая емкость

Ток нагрузки — это просто нагрузка выпрямителя

Пульсации напряжения — это колебания напряжения от пика до пика при измерении на выходе выпрямителя

Частота — для мостового и двухполупериодного выпрямителей это удвоенная частота сети.

Пример:

Схема ниже представляет собой мостовой выпрямитель с входным напряжением 120 В среднеквадратического значения при 60 Гц, током нагрузки 2 А и требованием пульсации напряжения 43 В от пика к пику. Мы оценим, какой должна быть минимальная емкость, необходимая для C1.

Схема мостового выпрямителя

Cmin = ток нагрузки / (пульсация напряжения X частота)

Cmin = 2A / (43 В X 2 X 60 Гц) = 387 мкФ

На основе моделирования, приведенного ниже, напряжение пульсаций от пика до пика при использовании 387 мкФ составляет 35.5В. Это близко к 43В. Поскольку результатом вычислений является минимальная емкость, при выборе более высокого значения емкости пульсации напряжения будут еще больше уменьшаться.

2. Допуск

— также фактор при выборе конденсатора

Помимо емкости, еще одна вещь, которую следует учитывать при выборе конденсаторов, — это допуск. Если ваше приложение очень критично, то учитывайте очень маленький допуск. Конденсаторы имеют несколько вариантов допуска, например 5%, 10% и 20%.Это ваш призыв. В большинстве случаев более высокий допуск дешевле, чем деталь с более низким допуском. Вы всегда можете использовать деталь с допуском 20% и просто добавить больше полей в свой дизайн.

3. Как выбрать конденсатор

Номинальное напряжение

Конденсатор будет поврежден из-за напряжения. Таким образом, необходимо учитывать напряжение при выборе конденсатора. Вам необходимо знать уровень напряжения, на котором будет установлен конденсатор. Конденсатор в большинстве случаев устанавливается параллельно цепи, устройству или подсхеме.Хотя случаев для последовательной установки конденсатора немного. В своих конструкциях я не допускаю напряжения более 75% . Это означает, что если фактическое напряжение цепи составляет 10 В, минимальное напряжение конденсатора, которое я выберу, составляет 13,33 В (10 В / 0,75). Однако такого напряжения нет. Итак, я перейду на следующий более высокий уровень, то есть на 16 В. Можете ли вы использовать 20 В, 25 В или даже выше? Ответ положительный. Это зависит от вашего бюджета, потому что чем выше напряжение, тем дороже конденсатор. Это также будет зависеть от требований к физическому размеру.Физический размер конденсатора в большинстве случаев прямо пропорционален номинальному напряжению.

Например, в приведенном выше примере схемы максимальный уровень напряжения на конденсаторе — это пиковый уровень 120 В среднеквадратичного значения, который составляет около 170 В (1,41 X 120 В). Таким образом, номинальное напряжение конденсатора должно быть 226,67 В (170 / 0,75). И я выберу стандартное значение рядом с этим.

4. Выбор конденсатора

Номинальный ток — знайте пульсирующий ток

Если вы не любитель электроники и не работаете в поле какое-то время, возможно, вы не знакомы с термином пульсирующий ток.Это термин, обозначающий ток, который проходит через конденсатор. В идеальном случае нет тока, который будет течь к конденсатору, когда он установлен на линии постоянного напряжения. Однако, если фактическое напряжение на конденсаторе не является чистым постоянным током, например, есть небольшие колебания напряжения, это приведет к пульсации тока. Для схемы с низким энергопотреблением и колебаниями напряжения можно пренебречь, вам не следует беспокоиться об этом номинальном токе пульсаций.

Однако для конденсаторов, устанавливаемых для фильтрации пульсирующего постоянного тока от выпрямителя, ток пульсаций имеет решающее значение.Чем выше нагрузка, тем выше ток пульсации. Итак, как выбрать конденсаторы для этого приложения? Для выпрямления в большинстве случаев требуется большая емкость, чтобы получить напряжение, близкое к прямолинейному. Таким образом, первый вариант — рассмотреть электролитический конденсатор. В некоторых приложениях, где пульсации тока очень высоки, электролитический конденсатор больше не будет работать, так как его пульсирующий ток меньше. В этом случае выбираются пленочные конденсаторы, так как они имеют очень высокий номинальный ток пульсации.Однако недостатком является то, что емкость ограничена несколькими микрофарадами, поэтому требуется большее их количество параллельно. Рассматривая приведенную ниже схему выпрямителя, конденсатор фильтра 330 мкФ и нагрузку 2 А от источника переменного тока 120 В среднеквадратического значения при 60 Гц. Это то же самое, что и приведенная выше схема, но перерисовано и смоделировано в LTspice. LTspice — это бесплатный инструмент для моделирования схем от Linear Technology. Если вы хотите узнать, как выполнять моделирование на LTspice, прочтите статью «Учебники по моделированию цепи LTSpice для начинающих».

Смоделированный пульсирующий ток равен 3,4592 A .

Полноволновой выпрямитель

Если вы не разбираетесь в моделировании, вы можете оценить фактический ток пульсаций, используя приведенное ниже уравнение.

Iripple = C X dV X Частота

Где;

Iripple — это фактическая пульсация тока, протекающая через конденсатор

С — емкость в цепи

dV — это изменение входного напряжения от нуля до пика

Частота — это частота переменного напряжения (не частота выпрямленного сигнала).

Сделаем расчет по вышеперечисленным данным:

Iripple = C X dV X Частота

Iripple = 330 мкФ X (170 В-0 В) X 60 Гц = 3.366A

Вычисленное значение очень близко к результату моделирования. Затем я буду рассматривать здесь максимальное напряжение тока 75%. Таким образом, выбранный конденсатор должен иметь номинальный ток пульсации не менее 4,5 A (3,366 A / 0,75).

5.

Учитывайте рабочую температуру при выборе конденсаторов

Также необходимо учитывать факторы окружающей среды при выборе конденсаторов. Если ваш продукт будет подвергаться воздействию температуры окружающей среды 100 ° C, не используйте конденсатор, рассчитанный только на 85 ° C.Аналогичным образом, если минимальная температура окружающей среды составляет -30 ° C, не используйте конденсатор, который может выдерживать только температуру -20 ° C.

Эта спецификация кажется очень простой. Однако, если конденсатор подвергается воздействию очень сильного пульсирующего тока, произойдет внутренний нагрев, и это приведет к повышению температуры выше температуры окружающей среды. Значит, нужен больший запас на рабочую температуру. Например, максимальная температура окружающей среды, в которой будет установлен продукт, составляет 60 ° C.Не выбирайте конденсатор, рассчитанный только на 60 ° C. Выберите, возможно, номинальную температуру 105 ° C. Это даст достаточный запас за счет внутреннего нагрева.

6. Выбор диэлектрического материала конденсатора

В микросхеме резистора вы встретите эту опцию при просмотре онлайн-магазинов, таких как Mouser и Digikey. Что означает этот параметр? Это диэлектрический материал, из которого изготовлен конденсатор. Я не могу подробно останавливаться на физике конструкции конденсатора, но в своих проектах я всегда использую диэлектрик X7R, NP0 или C0G.Обычно они имеют более высокий температурный диапазон. Ниже приведены несколько примеров X7R, NP0 или C0G по сравнению с X5R.

X7R, NP0 / C0G диэлектрический материал X5R диэлектрический материал

7. Как выбрать конденсатор

— срок службы Ожидаемый срок службы

Срок службы или ожидаемый срок службы конденсатора — это время, в течение которого конденсатор будет оставаться исправным в соответствии с конструкцией. Это очень важно для электролитических конденсаторов. Для керамических конденсаторов это не проблема, и, вероятно, не стоит на нее обращать внимание при выборе конденсаторов для цепей малых сигналов.Для него все еще есть предел жизни, но его более чем достаточно, чтобы выдержать весь жизненный цикл продукта. В отличие от электролитических конденсаторов, если они не будут должным образом оценены, они выйдут из строя до окончания жизненного цикла продукта, и этого не должно происходить. Пульсации тока сократят срок службы конденсатора. Так что лучше управляй им. В таблицах данных или у поставщиков есть справочные расчеты срока службы конденсаторов. Это простые уравнения, которые можно использовать при выборе конденсатора с учетом ожидаемого срока службы.Некоторые также предоставляют график для облегчения понимания. Ниже пример расчета и графика взяты из таблицы KEMET. KEMET — один из ведущих производителей конденсаторов.

Расчет ожидаемого срока службы конденсатора

8.

Физические размеры и способ монтажа — факторы, влияющие на выбор конденсатора.

Последнее, о чем следует подумать, — это физические размеры, а также способ монтажа. Иногда выбор конденсатора продиктован доступным пространством.Чип-конденсаторы имеют небольшие размеры, но имеют ограниченное значение емкости. С другой стороны, электролитические конденсаторы имеют большую емкость, но они громоздкие. Вы собираетесь использовать поверхностное крепление или деталь со сквозным отверстием? Что ж, решать вам. Оцените свои требования к пространству, прежде чем уходить далеко от других параметров.

Технические характеристики конденсатора образца

Ниже приведены характеристики конденсаторов, которые я взял со страницы электроники Mouser. Он имеет емкость, напряжение, допуск, ток пульсации, рабочую температуру, физические размеры, ориентацию при установке и срок службы.Но обратите внимание, указанный срок службы — это просто базовый срок службы или срок службы при максимально допустимой рабочей температуре.

Характеристики номинала конденсатора

Связанные

Выбор конденсатора

для соединений и развязки — Блог о пассивных компонентах

Саймон Ндириту из General Dielectrics объясняет некоторые основные рекомендации по выбору конденсаторов для приложений связи и развязки.

Конденсаторы являются основными компонентами как аналоговых, так и цифровых электронных схем.Эти пассивные компоненты играют важную роль в влиянии на рабочее поведение цепей. Характеристики конденсатора различаются в основном в зависимости от используемого диэлектрического материала. Материал диэлектрика определяет значение емкости, энергоэффективность и размер конденсатора. Конденсаторы фиксированной емкости можно разделить на две категории: полярные и неполярные. К неполярным конденсаторам относятся керамические, пленочные и бумажные конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы являются полярными компонентами.

В схемах конденсаторы используются для широкого спектра применений, включая хранение электрических зарядов, блокировку компонентов постоянного тока, обход компонентов переменного тока, фильтрацию нежелательных сигналов и т. Д. Область применения конденсатора в первую очередь зависит от его характеристик. Ключевые свойства, которые следует учитывать при выборе конденсатора для конкретного применения, включают значение емкости, номинальное напряжение, частотные характеристики, стоимость и физический размер. Другие свойства конденсатора, которые могут влиять на характеристики электронной схемы, включают температурные характеристики, свойства самовосстановления, старение и воспламеняемость.

Конденсаторы связи

Конденсаторы связи используются в электронных схемах для передачи полезного сигнала переменного тока и блокировки нежелательных компонентов постоянного тока. Эти нежелательные сигналы постоянного тока исходят от электронных устройств или предшествующих каскадов электронной схемы. В аудиосистемах компоненты постоянного тока влияют на качество полезного сигнала, внося шум. Кроме того, сигналы постоянного тока влияют на характеристики усилителей мощности и увеличивают искажения. В схемах конденсатор связи включен последовательно с трактом прохождения сигнала.Конденсаторы связи используются как в аналоговых, так и в цифровых электронных схемах. Они находят множество применений в звуковых и радиочастотных системах.

Реактивная природа конденсатора позволяет ему по-разному реагировать на разные частоты. В приложениях связи конденсатор блокирует низкочастотные сигналы постоянного тока и позволяет проходить высокочастотным сигналам переменного тока. Для низкочастотных компонентов, таких как сигналы постоянного тока, конденсатор имеет высокий импеданс, тем самым блокируя их. С другой стороны, конденсатор имеет низкое сопротивление по отношению к высокочастотным компонентам.Это позволяет пропускать высокочастотные сигналы, например, компоненты переменного тока.

В аудиосистемах источники постоянного тока используются для питания аудиосхем. Однако, поскольку аудиосигнал обычно является сигналом переменного тока, составляющая постоянного тока на выходе нежелательна. Чтобы предотвратить появление сигнала постоянного тока на выходном устройстве, конденсатор связи добавлен последовательно с нагрузкой.

Конденсаторы связи являются важными компонентами в схемах усилителя. Они используются для предотвращения помех напряжения смещения транзистора сигналами переменного тока.В большинстве схем усилителей это достигается за счет подачи сигнала на базовый вывод транзистора через конденсатор связи. Когда конденсатор с правильным значением емкости подключается последовательно, полезный сигнал может проходить, в то время как составляющая постоянного тока блокируется.

Наличие компонентов постоянного тока на линии передачи может существенно повлиять на характеристики цифровой цепи. В системах связи конденсаторы связи используются для блокировки нежелательных компонентов постоянного тока. Блокировка компонента постоянного тока помогает минимизировать потери энергии и предотвратить накопление заряда в цифровых схемах.

Типы конденсаторов для приложений связи

При выборе конденсатора для приложений связи / блокировки постоянного тока ключевые параметры, которые следует учитывать, включают импеданс, эквивалентное последовательное сопротивление и последовательную резонансную частоту. Значение емкости в первую очередь зависит от частотного диапазона приложения и сопротивления нагрузки / источника. Типы конденсаторов, которые обычно используются для сопряжения, включают пленочные, керамические, танталовые, алюминиевые электролитические и алюминийорганические / полимерные электролитические конденсаторы.

Танталовые конденсаторы обеспечивают высокую стабильность при высоких значениях емкости и доступны в различных вариантах. По сравнению с керамикой эти конденсаторы имеют более высокое ESR и более дорогие. В приложениях связи танталовые конденсаторы более популярны, чем керамические.

Алюминиевые электролитические конденсаторы дешевле танталовых. Они обладают стабильной емкостью и имеют характеристики ESR, аналогичные танталовым конденсаторам. Однако эти конденсаторы имеют относительно большой размер и не рекомендуются для схем с ограниченным пространством на печатной плате.Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в усилителях мощности.

Керамические конденсаторы недорогие и доступны в небольших корпусах для поверхностного монтажа. Эти конденсаторы дешевле танталовых. Хотя керамические конденсаторы обычно используются в аудио- и радиочастотных приложениях, они, как правило, не подходят для приложений, требующих превосходных характеристик.

Большие физические размеры пленочных конденсаторов ограничивают их применение в связи по переменному току.Если пространство не является проблемой, полипропиленовые и полиэфирные конденсаторы обладают характеристиками, которые делают их хорошим выбором для применения в схемах предварительного усиления.

Конденсаторы развязки

Некоторые электронные схемы очень чувствительны к скачкам напряжения, и быстрые изменения напряжения могут сильно повлиять на их работу. Разделительные конденсаторы используются в электронных схемах для предотвращения быстрых изменений напряжения, действуя как резервуары электрической энергии. В случае внезапного падения напряжения развязывающий конденсатор обеспечивает электрическую энергию, необходимую для поддержания стабильного напряжения.С другой стороны, при внезапном скачке напряжения конденсатор стабилизирует напряжение, поглощая избыточную энергию.

Помимо стабилизации напряжения в электронных схемах, разделительные конденсаторы также используются для обеспечения прохождения компонентов постоянного тока при замыкании компонентов переменного тока на землю. Конденсаторы, которые используются для обхода шума переменного тока в электронных схемах, также широко известны как обходные конденсаторы. Шунтирующие конденсаторы поглощают шум переменного тока, создавая более чистый сигнал постоянного тока.

Для устранения шума переменного тока параллельно резистору подключается байпасный конденсатор.Конденсатор обеспечивает высокое сопротивление низкочастотным сигналам и меньшее сопротивление высокочастотным сигналам. Таким образом, низкочастотные компоненты постоянного тока используют путь резистора, в то время как высокочастотные компоненты переменного тока шунтируются на землю через байпасный конденсатор. Это дает чистый сигнал постоянного тока, свободный от компонентов переменного тока.

Типы конденсаторов для развязки
При выборе конденсатора для развязки очень важно учитывать электрические требования конструкции.Ключевые параметры, которые следует учитывать при выборе байпасного конденсатора, включают самую низкую частоту сигнала переменного тока и значение сопротивления резистора. В большинстве случаев самая низкая частота составляет 50 Гц.

Хотя для развязки / шунтирования доступны различные типы конденсаторов, их характеристики заметно различаются в зависимости от используемого диэлектрического материала и конструкции. Эти два параметра определяют температурную стабильность, линейность, номинальное напряжение, физический размер и стоимость. Типы конденсаторов, которые обычно используются для развязки, включают керамические, танталовые и алюминиевые электролитические конденсаторы.

Характеристики и стоимость керамических конденсаторов делают их популярным вариантом для развязки. Эти конденсаторы имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентную последовательную индуктивность (ESL). Кроме того, многослойные керамические конденсаторы (MLCC) доступны в широком диапазоне корпусов и значений емкости. Керамические конденсаторы — отличный вариант для развязки в высокочастотных цепях.

Алюминиевые электролитические конденсаторы переключающего типа обычно используются для развязки в низкочастотных и среднечастотных электронных схемах.Эти конденсаторы недорогие, доступны в широком диапазоне значений емкости и имеют высокое отношение емкости к объему. Однако алюминиевые электролитические конденсаторы изнашиваются в зависимости от температуры и имеют высокое ESR при низких температурах. Эти конденсаторы широко используются для развязки в потребительских товарах.

Твердотельные танталовые конденсаторы имеют высокое напряжение постоянного тока и менее подвержены износу. Кроме того, они демонстрируют впечатляющую стабильность при низких температурах. По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами танталовые конденсаторы имеют более высокое отношение емкости к объему и более низкое ESR.С другой стороны, танталовые конденсаторы дороги и ограничены приложениями с низким напряжением, обычно до 50 В. Эти конденсаторы обычно используются в приложениях с более высокой надежностью.

Пленочные конденсаторы, такие как конденсаторы из полиэстера, полипропилена, тефлона и полистирола, имеют ограниченное применение для развязки. Хотя эти конденсаторы подходят для высоковольтных приложений и менее подвержены износу, стоимость их производства относительно высока. Тем не менее, характеристики этих конденсаторов делают их подходящими вариантами для приложений с высоким напряжением, высоким током и развязкой звука.

Заключение

Конденсаторы являются основными компонентами как аналоговых, так и цифровых электронных схем. Они используются в широком спектре приложений, включая соединения, развязку, фильтрацию и синхронизацию. Конденсаторы связи пропускают компоненты переменного тока, блокируя компоненты постоянного тока. Разделительные конденсаторы используются в электронных схемах в качестве резервуаров энергии для предотвращения быстрых изменений напряжения. Шунтирующие конденсаторы очищают сигналы постоянного тока, шунтируя нежелательные компоненты переменного тока на землю.Конденсатор в значительной степени определяет производительность, срок службы и надежность электронной схемы. Таким образом, рекомендуется использовать высококачественные компоненты, предпочтительно от франчайзинговых дистрибьюторов или напрямую от производителя.

Видео по теме:


Узнайте больше о пассивных компонентах от экспертов отрасли! — Электронные курсы пассивных компонентов EPCI Academy для студентов и сертифицированные курсы для профессионалов:

Базовая электроника

— Выбор конденсатора, номиналы конденсаторов

В предыдущей статье мы рассмотрели различные типы конденсаторов.Теперь давайте обсудим, как выбрать конденсатор для конкретного применения. Как правило, выбор конденсатора не является сложной задачей, если у вас нет особых требований к схеме. Чаще всего инженеры имеют номинальную емкость, полученную для имеющейся схемы, или должны использовать емкость с ИС или активным компонентом. Большинство микросхем (например, 555, микросхемы микроконтроллеров и т. Д.) Имеют рекомендуемые значения емкости, указанные в их таблицах данных для различных приложений.

Если нет особых требований к схеме и если требуемая емкость выражена в пикофарадах, можно использовать керамический конденсатор.Если требуемая емкость находится в нанофарадах, конденсаторам MLC (многослойной керамике) можно слепо доверять. Если необходимая емкость находится в микрофарадах, обычно выбирают конденсаторы с алюминиевым электролитом. Для более широкого диапазона температур и прочности можно использовать стеклянные и слюдяные конденсаторы.

Помимо номинальной емкости, номинальное напряжение является вторым по важности параметром, который необходимо учитывать. Номинальное напряжение конденсатора всегда должно быть как минимум в 1,5 или в два раза больше максимального напряжения, которое он может встретить в цепи.Конденсаторы не так надежны, как резисторы. Они легко повреждаются, когда приложенное напряжение приближается к их максимальному номиналу.

Если к цепи предъявляются особые требования, то необходимо учитывать множество других факторов. Для конкретных схем и приложений предпочтительны различные типы конденсаторов. Предпочтительные области применения различных типов конденсаторов приведены в следующей таблице:

Помимо пригодности различных конденсаторов для конкретных применений, другие важные факторы, которые, возможно, необходимо учитывать, включают следующее:

  • Допуск — Необходимо проверить, зависит ли работа схемы от прецизионной емкости.Если требуется небольшая емкость, следует использовать конденсатор с наименьшим допуском. Емкость конденсатора никогда не будет выходить за пределы его номинального допуска, если только он не будет поврежден из-за чрезмерного напряжения или условий окружающей среды.
  • Диапазон рабочих температур и температурный коэффициент — Если цепь чувствительна к температуре или емкость не должна выходить за пределы определенного диапазона температур, необходимо учитывать ее рабочий диапазон температур и температурный коэффициент.На основании температурного коэффициента и температурной кривой следует рассчитать степень изменения емкости. Температурная чувствительность цепи также может быть решена путем совместного использования конденсаторов с положительным и отрицательным температурными коэффициентами. В этом случае также необходимо рассчитать максимальное изменение емкости в диапазоне температур.
  • Частотная зависимость — Емкость многих конденсаторов зависит от частоты и может не подходить для определенного диапазона частот.В зависимости от схемы следует учитывать частотную зависимость емкости.
  • Эксплуатационные потери — Эксплуатационные потери могут быть важным фактором, когда цепи должны быть энергоэффективными (например, цепи с батарейным питанием). Для таких цепей следует тщательно выбирать конденсаторы с учетом их коэффициента рассеяния (типичная потеря энергии в процентах), диэлектрического поглощения, тока утечки или сопротивления изоляции, а также самоиндукции.Все эти потери необходимо свести к минимуму, чтобы повысить эффективность и время автономной работы схемы.
  • Пульсирующий ток и импульсное напряжение — Это довольно важные проверки. Схема должна быть изменена для возможности пульсации напряжения и максимального тока пульсации. Затем следует выбрать конденсатор с соответствующим током пульсаций и рабочим напряжением.
  • Полярность и обратное напряжение — Если в цепи используется электролитный конденсатор, он должен быть подключен в правильном направлении.Его номинальное обратное напряжение должно быть как минимум в два раза больше возможного обратного напряжения в этой ветви цепи.

Стандартные номиналы конденсаторов
Конденсаторы также доступны в стандартных номиналах в соответствии с серией E, как и резисторы. Чтобы узнать больше о стандартных номиналах резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и стабилитронов, ознакомьтесь со следующей статьей «Базовая электроника 08 — Значение считывания, допуск и номинальная мощность резисторов».

У конденсаторов меньше стандартных значений по сравнению с резисторами.Как правило, конденсаторы доступны только в серии E-6 со стандартными значениями (10, 15, 22, 33, 47 и 68), за которыми следует указанное количество нулей.

Последовательная и параллельная комбинация конденсаторов
Может оказаться невозможным получить точное значение желаемой емкости в стандартной серии E. В таких случаях можно использовать последовательную или параллельную комбинацию конденсаторов для получения желаемой емкости в цепи. Когда конденсаторы соединены последовательно, эквивалентная емкость определяется следующим уравнением:

1 / C серии = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3 +.. . .

При параллельном подключении конденсаторов эквивалентная емкость равна

.

C Параллельный = C 1 + C 2 + C 3 +. . . .

Уравнение для последовательной комбинации емкостей выводится из того факта, что сумма падений напряжения на всех последовательно соединенных емкостях будет равна приложенному напряжению, в то время как ток через них должен оставаться неизменным. Уравнение для последовательной комбинации емкостей выводится следующим образом:

V Итого = V C1 + V C2 + V C3 +.. . .
1 / C Series * i.dt = 1 / C 1 * ∫i.dt + 1 / C 2 * ∫i.dt + 1 / C 3 * i.dt +. . .
1 / C серии = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3 +. . . .

Уравнение для параллельной комбинации емкостей выводится из того факта, что сумма токов через все емкости, соединенные параллельно, будет равна общему току, в то время как напряжение на них должно оставаться неизменным.Уравнение для параллельной комбинации емкостей выводится следующим образом:

Я = i1 + i2 + i3 +. . . .
C Параллельный * dV / dt = C 1 * dV / dt + C 2 * dV / dt + C 3 * dV / dt +. . . . .
C Параллельный = C 1 + C 2 + C 3 +. . . .

Чтение пакетов резисторов
В прошлом для обозначения номинала, допуска и рабочего напряжения конденсаторов использовались цветовые коды и различные типы цифровых кодов.Сегодня емкость, допуск и рабочее напряжение напечатаны на корпусе конденсаторов или обозначены стандартными кодами BS1852 или BS EN 60062. В этих системах кодирования значение, допуск и рабочее напряжение конденсатора указываются двух- или трехзначными цифровыми кодами, за которыми следует буква. Значение емкости всегда указывается в пикофарадах. Если это двухзначный код, это прямое значение емкости в пикофарадах, а если это трехзначный код, первые две цифры указывают число (серия E-6), а третья цифра указывает множитель, дающий окончательное значение емкости в пикофарадах.Буква может использоваться для обозначения допуска конденсатора. Допуск, обозначенный разными буквами, суммирован в следующей таблице:

Например, если на конденсаторе напечатано 47F, это означает, что его значение емкости составляет 47 пФ, а допуск — один процент. Точно так же, если на конденсаторе напечатано 472J, это означает, что его значение емкости составляет 4700 пФ или 4,7 нФ, а его допуск составляет пять процентов. Буквенные коды для общедоступных емкостей перечислены в следующей таблице:

Керамические конденсаторы имеют дополнительные коды, состоящие из цифры между двумя буквами, для обозначения диапазона температур и температурного коэффициента.Буквы и цифры в этих кодах имеют следующие обозначения:

Номинальное напряжение обозначается числом, которое выражает рабочее напряжение в вольтах. Например, цифра «50» означает рабочее напряжение 50 В.

В следующей статье мы обсудим суперконденсаторы.


Подано в: Учебники


Как выбрать типы конденсаторов на основе различных приоритетов

Конденсатор играет жизненно важную роль в современном электронном мире.Каждое устройство требует конденсаторов. Выбор типа конденсатора также очень важен, поскольку он доступен в разных формах и с разными номиналами. Все будет подробно обсуждено, и все пункты изложены простыми словами, которые помогут легко понять. История конденсатора началась с 1745 года, и многие улучшения были внесены выдающимся ученым. Современные конденсаторы, которые мы используем сейчас, были разработаны в 1957 году ученым Х. Беккером. В процессе разработки каждый конденсатор сыграл значительную роль в мире электроники.Жизнь стала такой простой с конденсатором.


Что такое конденсатор?

Конденсатор относится к системе пассивных элементов. Он сохраняет электрический заряд временно и статически в виде статического электрического поля. Он состоит из двух параллельных проводящих пластин, разделенных никакими проводящими пластинами, то есть областью, которая называется диэлектриком. Это будет керамика, алюминий, воздух, вакуум и т.д.

Формула конденсатора представлена ​​

C = EA / день

  • Емкость (C) пропорциональна диэлектрической проницаемости ℰ диэлектрической среды и пропорциональна площади двух проводящих пластин (A).
  • Величина емкости зависит от расстояния между пластинами (d).
  • Чем больше площадь пластин, разделенных небольшим расстоянием, тем больше емкость и они расположены в материале с высокой диэлектрической проницаемостью.
  • Изменяя E, d или A, можно легко изменить значение C.
  • Блок конденсатора «Фарад». Но обычно его можно найти в микрофарадах, пикофарадах и нанофарадах.

Зарядка конденсатора

Диэлектрик играет ключевую роль в классификации конденсаторов. Следует учитывать следующие факторы:

  • Рабочее напряжение
  • Размер
  • Устойчивость к утечкам
  • Допуск, устойчивость
  • Цены

Если требуется более высокое значение емкости (C), чем увеличение площади поперечного сечения диэлектрика, или для уменьшения расстояния разделения, или для использования диэлектрического материала с более высокой диэлектрической проницаемостью.

Типы конденсаторов

Различные типы конденсаторов:

  • Бумажный конденсатор
  • Керамический конденсатор
  • Конденсатор электролитный
  • Конденсатор полиэфирный
  • Конденсаторы поликарбонатные
  • Конденсатор переменной емкости
Бумажный конденсатор

Это самая простая форма конденсаторов.Вощеную бумагу держат между двумя алюминиевыми фольгами, то есть зажатой. Накройте алюминиевую фольгу вощеной бумагой. Снова накройте эту вощеную бумагу другой фольгой. Теперь скатайте это как цилиндр. Наденьте две металлические заглушки на оба конца рулона. Вся эта сборка должна быть заключена в футляр. В процессе скручивания конденсатор с большой площадью поперечного сечения собирается в достаточно меньшем пространстве.

Бумажный конденсатор
Керамический конденсатор

Конструкция керамического конденсатора довольно проста.Между двумя металлическими дисками помещается один тонкий керамический диск, и эти выводы припаяны к металлическим дискам. Все покрыто изолированным защитным покрытием.

Керамический конденсатор
Электролитный конденсатор
Конденсатор с электролитом

используется для очень больших значений емкости, которые могут быть легко достигнуты с помощью этого типа конденсатора. Он не только страдает от высокого тока утечки, но и от низкого уровня рабочего напряжения этого электролитного конденсатора. Использование электролита в конденсаторе будет поляризованным, что является основным недостатком.


Электролитический конденсатор

Для изготовления электролитического конденсатора в качестве диэлектрика используется пленка оксида тантала или оксид алюминия толщиной несколько микрометров. Здесь емкость конденсатора будет очень высокой, поскольку диэлектрик будет таким тонким. Это потому что; толщина диэлектрика обратно пропорциональна емкости. Рабочее напряжение устройства снижено. Частным случаем электролитического конденсатора является тантал. Конденсаторы этого типа меньше по размеру, чем конденсаторы из алюминия при том же значении емкости.Вот почему при очень высоком значении емкости конденсаторы с электролитом алюминиевого типа не используются при высоком значении емкости. В таких случаях используются электролитические конденсаторы танталового типа.

S № Материал Диэлектрическая проницаемость Диэлектрическая прочность, вольт / 0,001 дюйма
1 Воздух 1 80
2 Слюда 4-8 1800
3 Фарфор 5 750
4 Бумага (промасленная) 3-4 1500
5 Стекло 4-8 200
6 Титанаты 100-200 100
Конденсатор полиэфирный

Полиэфирный конденсатор также называют майларовым ПЭТ.Это идеальное решение для большого количества конденсаторов. Между двумя обкладками конденсатора помещена полиэфирная пленка для диэлектрика. Его свойства уникальны. Полиэфирный диэлектрик на основе химических эфиров. Полиэфиры включают как синтетические материалы, так и встречающиеся в природе.

Конденсатор полиэфирный

Сводка свойств полиэфирного конденсатора Диэлектрик

S № Свойство Значение
1 Температурный коэффициент (ppm / oC) + 400_ + 200
2 Дрейф емкости 1.5
3 Диэлектрическая проницаемость (при 1 МГц) 3,2
4 Диэлектрическое поглощение (%) 0,2
5 Коэффициент рассеяния 0,5
6 Сопротивление изоляции (МОм x мкФ) 25000
7 Максимальная температура (oC) 125

Применения полиэфирных конденсаторов включают

  • Он обрабатывает высокие пиковые уровни тока
  • Приложения для развязки и развязки и блокировки по постоянному току.
  • Полиэфирный конденсатор фильтрует высокие допуски там, где это не требуется.
  • Используется в аудио приложениях
  • Питание подается на очень высокий уровень емкости электролитических конденсаторов, где в этом нет необходимости.
Конденсатор из поликарбоната

Его диэлектрический материал очень стабилен. Конденсатор из поликарбоната будет иметь высокий допуск. Может работать в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C. В дополнение к этому, хороший коэффициент рассеяния и сопротивление изоляции.Эти конденсаторы относятся к группе термопластичных полимеров.

Конденсатор из поликарбоната

Конденсатор из поликарбоната очень стабилен и позволяет использовать конденсаторы с высокими допусками, которые можно использовать в любом температурном диапазоне.

Свойства поликарбоната:

S № Параметр Значение
1 Объемное сопротивление Ом · см
2 Водопоглощение 0.16%
3 Коэффициент диссипации 0,0007 при 50 Гц
4 Диэлектрическая прочность 38 кв / мм
5 Диэлектрическая проницаемость 3,2

Диэлектрик изготавливается методом литья в раствор, который лучше всего работает как металлизированный. Металлизированные электроды используются только для соединений, конструктивных целей. Металлизированные электроды имеют наплавленные металлические электроды.Он устраняет любое короткое замыкание или неисправность путем испарения электрода в области короткого замыкания и восстанавливает срок службы конденсатора.

Применение конденсаторов из поликарбоната

  • Он используется в качестве фильтра, синхронизации и точности для приложения связи
  • Прецизионные конденсаторы там, где это необходимо (менее ± 5%).
  • Используется для приложений переменного тока.
Конденсатор переменной емкости

В переменном конденсаторе емкость может повторяться и намеренно изменяться электронным или механическим способом.Эти переменные конденсаторы используются в основном в LC-цепях, которые задают резонансную частоту. Конденсатор переменной емкости используется при настройке магнитолы. Его также называют настроечным конденсатором или настроечным конденсатором или переменным реактивным сопротивлением. Он также используется для согласования импеданса в антенных тюнерах.

Переменный конденсатор

Перед выбором конденсатора необходимо учитывать следующие факторы:
  • Стабильность: Емкость конденсатора изменяется в зависимости от времени и температуры.
  • Стоимость: Надо экономно
  • Точность: +/- 20% не является обычным
  • Утечка: Диэлектрик будет иметь некоторое сопротивление и течь по постоянному току.
  • Целевой коэффициент мощности и текущий коэффициент мощности на объекте
  • Средняя и максимальная потребность в кВА или кВт на предлагаемом месте установки
  • Характер загрузки сайта.
  • Наличие места на месте установки, силовых кабелей и т. Д.

Температурный коэффициент емкости производится с учетом эталона 25 градусов по Цельсию.

Допуск конденсатора

Код

Допуск

B ± 0,1 пФ
С ± 0,25 пФ
D ± 0,5 пФ
Ф ± 1%
G ± 2%
Дж ± 5%
К ± 10%
M ± 20%
Z + 80%, –20%

Поляризация конденсатора будет иметь полярность, тогда как неполяризованный не будет иметь полярности.

Поляризация конденсатора
Общие области применения конденсаторов
  • Используется для сглаживания в источниках питания, когда требуется преобразовать сигнал из переменного в постоянный.
  • Связь сигналов и развязка как конденсаторная связь.
  • Используется для коррекции коэффициента мощности.
  • В радиосистемах подключается LC-генератор для настройки на желаемую частоту.
  • Используется для фиксированного времени разрядки и зарядки конденсаторов.
    Для хранения энергии.
  • Он пропускает переменный ток и блокирует постоянный ток в цепях.
  • Частота любого сигнала, который вы пытаетесь объединить, или шума, который вы пытаетесь подавить.
  • Требуемое минимальное / максимальное значение
  • Желаемое значение
  • Тип упаковки / свинца
  • Рабочее / максимальное напряжение
  • Допуск
  • Эквивалентное последовательное сопротивление
  • Поляризованные, ок? Или нужен неполяризованный
  • Рабочая температура
  • Допуск, включая температурный коэффициент
  • Утечка
  • Требования к размеру
  • Целевая цена
  • Ценовой бюджет
  • Предрассудки клиентов
  • Наличие / время выполнения
  • Срок службы
  • Требования ROHS
  • Наличие образца
  • Лента и катушка
  • Репутация производителя

Таким образом, речь идет о конденсаторе, различных типах конденсаторов и о факторах, которые мы должны проверить перед выбором конденсатора.Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или цветовую кодировку конденсаторов при работе, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Каковы практические разветвления конденсаторов ?

Фото:

Выбор номинального напряжения конденсаторов

В целом, номинальное напряжение конденсатора составляет максимум, он может выдерживать и при этом оставаться в пределах спецификаций.Неполяризованные колпачки, как и керамические, могут принимать любое напряжение + — номинальное значение напряжения. Поляризованные колпачки, такие как электролитические и танталовые, могут принимать любое напряжение от 0 до заданного значения напряжения.

Тем не менее, с разными типами крышек происходят разные вещи, когда их напряжение приближается к максимальному. У электролитов срок службы сокращается. Теоретически у уважаемого производителя номинальный срок службы указан при максимальном напряжении и температуре, если не указано иное. Таким образом, можно сказать, что срок службы увеличивается, если вы эксплуатируете колпачок ниже его номинального максимального напряжения.Два основных фактора напряжения электролитических крышек — это напряжение и температура. Сильный ток также может повредить им, но это связано с нагревом, поэтому на самом деле это проблема температуры.

Керамика имеет разные свойства. Напряжение не сильно влияет на срок службы многослойных SMD-заглушек, если, конечно, вы не превышаете спецификации. Однако некоторые керамические изделия не накапливают заряд линейно в зависимости от приложенного электрического поля. Они удерживают меньший дополнительный заряд при одинаковом приращении напряжения при высоком напряжении, чем при низком напряжении.Это означает, что кажущаяся емкость уменьшается с увеличением напряжения. Дешевая керамика, особенно те, в названии которых есть буква «Y» и некоторые другие, демонстрируют этот эффект сильнее, чем другие. Если вы просто игнорируете цифровой чип, это не имеет большого значения. Однако, если колпачок используется в аналоговом фильтре, это, вероятно, имеет значение, и вы обычно хотите придерживаться керамики с буквой «X» в их названии и внимательно просматривать техническое описание.

Также есть проблемы со слишком низким напряжением, особенно с электролитами.Они работают на тонком оксидном слое алюминия. Это может ухудшиться, если на нем нет заряда.

Итак, чтобы наконец дать вам конкретный ответ, если вы собираетесь использовать электролитические колпачки, постарайтесь установить их на 3/4 или 2/3 их номинального напряжения. Вполне нормально иметь периодические всплески до максимума, но никогда не превышайте его. Для них тоже нормально быть выключенными, но лучше, чтобы они годами не разряжались полностью.

Мощность

— Выбор конденсатора для регулятора LM3940 LDO

Здесь важно знать немного (до) истории… Глядя на таблицу LM3940, я вижу дату «май 1999 года», но чип может быть старше этого. Это означает, что устройство было разработано раньше, чем тонкие портативные устройства, и для него потребуется тип выходного колпачка, который был обычным в те времена, вероятно, танталовый или электролитический. Точно так же регулятор, такой как LM317, лучше всего работает с типом крышек, для которого он был разработан, что означает высокое значение при не слишком низком ESR.

Современные LDO обычно проектируются так, чтобы быть стабильными с использованием только керамических колпачков на выходе, потому что керамические колпачки прошли долгий путь с 1990-х годов и стали более дешевым, меньшим и более тонким вариантом.Но обычно вы можете улучшить переходную характеристику, если необходимо, добавив больше емкости.

Если вы хотите использовать LM3940, вы должны соблюдать его требования к ESR. Лично я бы использовал конденсатор Panasonic FR 470 мкФ 6,3 В с ESR 80–130 мОм. Но я выбрал именно эту кепку, потому что она соответствует требованиям, и я заказал сумку из 100 штук (они не дорогие), так что они у меня есть. Я бы не рекомендовал размещать заказ только на одну кепку, поэтому вам нужно выбрать ту, которую вы легко сможете получить.

В принципе, вам нужно низкое ESR для хорошей переходной характеристики, но если оно слишком низкое, LDO, не предназначенный для конденсаторов с низким ESR, будет нестабильным, а электролитический конденсатор может образовать LC-резонансный контур с керамическими конденсаторами, включенными параллельно. ЭПС этого конденсатора 80–130 мОм — отличный компромисс, он достаточно низкий для хорошей переходной характеристики и вообще не дает резонанса с керамикой 1 мкФ. Также большинству LDO нравится высокая емкость и «низкое, но не слишком низкое» ESR.

Однако меня несколько смущают такие большие значения напряжения / емкости, и я предполагаю, что в моих расчетах есть какая-то ошибка.

Это нормально, большинство колпачков общего назначения рассчитаны на низкую стоимость, а НЕ на низкое ESR. Поэтому, если вам нужно низкое ESR, вам нужно использовать конденсатор очень большой емкости, который займет много места на плате и может быть непрактичным. Также характерно высокое значение ESR конденсаторов общего назначения: оно не дает им резонировать с широко распространенными керамическими байпасными колпачками 100 нФ, даже если индуктивность следа высока, и это хорошо.

Колпачок «Panasonic FR», который я связал, специально оптимизирован для низкого ESR.

Низкое значение ESR и высокая емкость — это полимерные колпачки. У некоторых ESR всего 6 мОм. Они довольно популярны среди аудиофилов, модифицирующих свое оборудование, по совершенно неправильным причинам. НЕ используйте полимерный колпачок, если вы не понимаете, что он имеет сильную тенденцию создавать резонансные пики с керамическими перепускными колпачками и / или делать регуляторы нестабильными при неосторожном использовании.

Итак, для вашего LDO выберите «низкоомный» электролитический (не «общего назначения»), вроде тех, что используются на выходе импульсных источников питания.Если у вас есть старый импульсный блок питания, который вы не используете, то есть бесплатный колпачок!

Лично я бы заменил LM3940 на более современный LDL1117, который имеет гораздо лучшие характеристики, меньший ток покоя и отлично работает с керамическими крышками.

(обратите внимание, что LDL1117 отличается от LD1117)

Выбор конденсатора

X для источника питания SMPS

ВАЖНО: Если вы используете TVS или MOV, вам ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С ГОРЯЧЕЙ ЛИНИЕЙ .Это не обязательно. MOV, как и диоды TVS, имеют тенденцию к отказу. В этом случае вы можете использовать предохранитель или разжечь огонь. Предохранители — лучший вариант.

1. Что вообще делают эти конденсаторы X и Y?

Конденсаторы

X и их двоюродные Y-конденсаторы сгруппированы вместе и известны просто как «предохранительные конденсаторы». В вашем приложении, которое, как я полагаю, относится к классу II, у вас нет заземления (и, следовательно, имеется достаточный изоляционный барьер, чтобы соответствовать классу II).

Назначение конденсаторов безопасности X и Y более или менее одинаково. Они оба предназначены для уменьшения количества электромагнитных помех, которые попадают в сеть из-за того, что делает источник питания. Как вы знаете, конденсаторы становятся менее мешающими при увеличении частоты, поэтому эти конденсаторы служат для эффективного сокращения высокочастотного шума.

2. Что такого особенного в шуме?

Вы всегда видите, что они присутствуют на входном каскаде импульсного источника питания, но, как правило, они отсутствуют в более старых источниках питания на базе трансформаторов 60/50 Гц.Все переключаемые гармоники от мостового выпрямителя рассеиваются в виде крошечных вихревых токов и гистерезисных потерь во всем этом железе и никогда не попадают обратно в первичную обмотку.

Импульсные источники питания

обычно используют прямоугольные волны (или стараются максимально приблизиться к прямоугольной волне), и содержание гармоник только в них нетривиально, и большая их часть может проводиться только через емкостную связь трансформатора SMPS. обмотки, тем более ферритовый сердечник.Хуже того, диоды подключены непосредственно к сети, и нет трансформатора, который потенциально мог бы уменьшить гармоники диодов.

3. Х в сети — не единственный вариант.

Я предполагаю, что у вас есть полностью изолированный (полностью плавающий) выход 5 В, что является обычным для источников питания с низким энергопотреблением класса II.

Проблема ни в чем не бывает полностью изолирован . Паразитная емкость существует от всего ко всему и отовсюду к повсюду.Вероятно, в этот самый момент между любой точкой вашего тела и землей есть потенциал переменного тока более чем вольт (при условии, что вы плывете и не заземлены через что-то). Вот почему вы слышите гудение на аудиооборудовании, если прикоснетесь пальцем к входному разъему.

Ну, с вашим блоком питания класса II дело обстоит несколько хуже. Вы знаете этот ферритовый трансформатор? Тот, у которого две токопроводящие обмотки рядом друг с другом? Да, они будут связаны емкостным образом, но сопротивление будет довольно высоким даже для высокочастотного шума.Это превратит все на изолированной вторичной стороне в непреднамеренный радиатор. Это может быть, а может и не быть проблемой, но одно из решений — подключить конденсатор Y между первичной землей (нейтральная линия в вашем случае) и выходной землей. Если по какой-то причине полярность вилки может измениться, вы можете подключить 2 Y-конденсатора к выходному заземлению, как если бы это была ваша Земля.

Идея состоит в том, чтобы создать тракт с гораздо более низким импедансом для высокочастотного шума, шунтируя его обратно на первичную сторону, а не излучая.

ОДНАКО , здесь есть очень важное соображение безопасности: вы создали путь для утечки тока через изолирующий барьер, и потенциал будет потенциально опасным. Вы должны быть осторожны и убедиться, что конденсаторы Y не настолько велики, чтобы позволить протекать опасным уровням тока утечки, потому что этот поток может проходить через человека / собаку / котенка / что угодно.

4. Давай, как мне выбрать значение конденсатора X ?!

На самом деле все сводится к тому, насколько шумным является ваш источник питания, какой уровень шума от сети должен выдерживать источник питания и насколько хороший коэффициент мощности вы хотите.Тем не менее, коэффициент мощности почти всегда будет иметь меньший приоритет, поскольку в большинстве стран от вас требуется, прежде всего, соответствие стандартам EMI.

Конденсатор X большего размера выдержит более высокие импульсные переходные процессы, будет иметь более сильное влияние на дифференциальный шум, поскольку он имеет меньшее сопротивление в более широком частотном диапазоне и, как правило, просто улучшит ситуацию в области дифференциальных электромагнитных помех. Недостатком является то, что, находясь через линию, он будет постоянно потреблять небольшую кажущуюся мощность.Например, конденсатор 0,47 мкФ X через линию с входом 240 В переменного тока при 60 Гц (я знаю, что 50 Гц будет более распространенным, но давайте сделаем это в худшем случае) будет постоянно потреблять примерно 10 Вт полной мощности. Если ваш SMPS представляет собой блок питания ATX мощностью 500 Вт, то ваш коэффициент мощности составляет 0,98. Большой! Однако если это блок питания для портативного компьютера мощностью 50 Вт, коэффициент мощности теперь равен 0,8. Не так хорошо, как хотелось бы. Возможно, вы захотите выбрать что-нибудь поменьше. По мере дальнейшего снижения уровней мощности достижение приличного коэффициента мощности становится менее реалистичным, но вам также не нужно особо заботиться об этом.Вы строите блок питания мощностью 7,5 Вт. Допустим, он потребляет 10 Вт реальной мощности при полной нагрузке. Использование конденсатора 0,1 мкФ приведет к потребляемой полной мощности 2,2 Вт при 240 В 60 Гц. Но ничего страшного, всего 2,2 Вт.

Самый маленький конденсатор типа X, который вы действительно видите, составляет 10 нФ, а они могут достигать нескольких мкФ. Я думаю, что 0,1 мкФ — разумный выбор для вашего приложения. Вы потребляете некоторую кажущуюся мощность, но это порядка 400 мВт в Северной Америке. 0,1 мкФ, вероятно, немного больше, чем вам действительно нужно, но с шумом обычно лучше иметь слишком сильное шумоподавление, чем недостаточно.Собственно, всегда лучше.

К сожалению, здесь просто нет жесткого правила. Вы не можете реально рассчитать значение, потому что минимальное значение основано на фактических проводимых электромагнитных помехах и на том, какие уровни приемлемы для вашего приложения. С другой стороны, значение обычно не так критично. Я обычно выбираю его на основе разумного коэффициента мощности (но не жадничайте — конечно, коэффициент мощности 0,99 после входа звучит довольно мило, но это не имеет значения, если ваш кирпич не соответствует требованиям FCC и т. Д.) и, цитируя Сэмюэля Л. Джексона (в Парке Юрского периода), я «держусь за задницу» и надеюсь, что этого достаточно, чтобы соответствовать требованиям EMI. До сих пор это не было проблемой, если вы учитывали EMI при проектировании оставшейся части блока питания.

Может мне просто повезло, но пока у меня это работает.

Я бы сказал, что второй конденсатор X после дросселя является правильным размещением и дополнительно уменьшит дифференциальный шум, а также немного поможет синфазному дросселю с синфазным шумом.Но это определенно необязательно.

5. Вы не спрашивали, но давайте поговорим о MOV и TVS-диодах.

Вы МОЖЕТЕ использовать здесь двунаправленный TVS-диод, но помните, что ваше напряжение пробоя должно быть выше, чем потенциально устойчивые условия перенапряжения в сети, и здесь важно пиковое напряжение, так что 1,41 * 250 ВА = 350 В, плюс некоторое здоровое пространство для головы. Так что назовем его 380В. Дело в том, что самые настоящие скачки, которые вы можете увидеть на линии переменного тока, собирают за собой несколько джоулей, а джоули заставляют TVS-диоды выскакивать, как когтеточка из пузырчатой ​​пленки в комнате, полной сердитых кошек.Конечно, вы можете получить довольно толстые, но они будут довольно дорогими (2 доллара +) при нужном вам напряжении. И даже тогда их напряжение зажима в основном такое же, как у MOV.

MOV предпочтительнее в том месте, где вы использовали TVS. MOV задействуются за наносекунды, и любой всплеск, достаточно мощный, чтобы разница между 10 наносекундами и 30 пикосекундами на самом деле имела значение, вероятно, в любом случае слишком много для TVS-диода. Плюс за 50 центов вы можете получить MOV, рассчитанный на сетевое напряжение 250 В переменного тока, который может поглощать почти 200 Дж — это больше энергии, чем удар бейсбольного мяча, идущего со скоростью 100 миль в час.Повторюсь, за 50 центов.

Лучше использовать TVS после диодного моста, но до фактического понижающего преобразования. Пусть более тяжелые вещи впитывают тяжелые предметы, и тогда любые крошечные быстрые всплески, которые проходят, могут быть безопасно обработаны диодом TVS.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.