Применение конденсаторов. Конденсатор пассивный
Конденсатор представляет собой пассивный радиоэлектронный компонент, двухполюсный, имеющий определенное или переменное значение емкости, малую проводимость, способен накапливать заряд и энергию электро поля, или же проще – в нужный момент заряжаться или разряжаться. Переводится с латыни, как уплотнитель, загуститель (не в смысле пищевой промышленности, конечно). Самый конструкционно простой вариант конденсаторов – это два электрода в виде пластин (обкладки), которые разделены диэлектрическим компонентом очень малой толщины по сравнению с обкладками. Конденсаторы, используемые на практике, в промышленности состоят из многих диэлектрических слоев и многослойных электродов, могут быть в виде ленты, цилиндра, параллелепипеда.
Прототипом современных конденсаторов считается «лейденская банка». Такое название данный «прибор» получил по названию города, где и было создано первое устройство, похожее на конденсатор, каноником Эвальдом Юргеном фон Клейстом.
Промышленное использование конденсаторов в радиотехнике, электронике и прочих областях достаточно обширно. Любая электрическая, электронная схема содержит этот важный радиоэлектронный компонент. Конденсатор можно смело именовать основой радиоэлектронной промышленности.
Современная электронная, радиотехническая промышленность, как и в прошлые года прошлого века остро нуждается в конденсаторах. Применение их широко и разнообразно. Вот малая толика сфер, где применяются приборы, содержащие конденсаторы:
Телевизионная и радиотехническая аппаратура и оборудование. Здесь данный радиоэлектронный компонент необходим, чтобы реализовывать колебательные контуры, блокировать их, а также для настройки оборудования, его правильной работы.
Применяют также, чтобы разделять разно частотные цепи. Выпрямительные фильтры также не работают без конденсаторов.
В радиолокации. Без использования конденсаторов практически невозможно сформировать импульсы значительной мощности.
Телеграф, телефон, телефония, в том числе и мобильная. В этом случае кондеры нужны, чтобы разделить цепи, по которым идет постоянный/переменный токи, разно частотные электро токи, при симметрировании различных кабелей, для гашения искры в контактах.
Телемеханика, автоматика – реализация некоторых датчиков, работающих по емкостному принципу. Конденсаторы в этой сфере разделяют цепи, по которым идет пульсирующий/постоянный токи, также для гашения искры. Тиатронные импульсные генераторы содержат конденсаторы.
Электронно-вычислительные машины современного образца, прочие счетные устройства, специальные запоминающие устройства.
Электронная, измерительная аппаратура и оборудование. Здесь, конденсаторы применяют, чтобы получать образцы емкости, создавать переменные емкости, например, лабораторные приборы переменной емкости, создание измерительного оборудования, имеющего емкостную основу.
Особую важность имеет использование конденсаторов в лазерных приборах. В этом случае этот РЭК помогает формировать мощные импульсы.
Конденсаторы чрезвычайно необходимы в электроэнергетической сфере. Их применяют, когда необходимо:
- Повысить коэффициент мощности в промышленных установках.
- Создать продольную компенсационную емкость линий высоковольтных электрических передач.
- Регулировать напряжение в распределительной сети.
- Защищать сеть от перенапряжения.
- Гасить возможные радиопомехи, которые могут создавать электрооборудование и электротранспорт.
Кроме того, конденсаторы применяют и в не электротехнических сферах народного хозяйства и технического производства. В металлопромышленности РЭК позволяет обеспечивать стабильную работу в высокочастотных установках, используемых при плавке и термообработке различных металлов.
Угольная промышленность, добыча руд и металлов – в этом случае, конденсаторы применяются в оборудовании и транспорте, помогающем добывать эти полезные ископаемые, ну и электровзрывные устройства тоже имеют в своем составе столь «волшебные» кондеры.
Вообще-то, можно сделать простой вывод – практически любое устройство, оборудование, транспорт, приборы – везде, во всех сферах применяются конденсаторы.
С нетерпением ждём Ваших предложений по скупке конденсаторов!
Применение конденсаторов
Конденсатор является одним из пассивных компонентов и хранит энергию в виде электрического заряда. Конденсатор заряжается и разряжается в зависимости от работы схемы. Он используется в основном в электронных и электрических схемах для выполнения различных задач, таких как сглаживание, фильтрация, обход, шумоподавление, сенсорные возможности и т. д.
Для одного устройства требуется конденсатор одного типа, а для другого устройства требуется конденсатор другого типа. т.е. один и тот же тип конденсатора не используется для всех устройств. Прежде всего нам нужно выбрать, какой тип конденсатора подходит для конкретного применения. Выбор типа конденсатора зависит от некоторых факторов. Факторы, влияющие на выбор типа конденсатора для конкретного применения, приведены ниже.
Диапазоны значений емкости: каждый тип конденсатора имеет определенное значение емкости. В зависимости от применения нам нужно выбрать требуемый диапазон конденсаторов.
Рабочее напряжение: некоторые типы конденсаторов имеют низкое рабочее напряжение, а некоторые типы конденсаторов имеют высокое рабочее напряжение. В зависимости от устройства нам нужно выбрать напряжение конденсатора.
Поляризация: танталовые и электролитические конденсаторы поляризованы и работают с напряжением в одном направлении. Таким образом, поляризация является одним из важных факторов при выборе конденсатора.
Допустимое отклонение: конденсаторы с близким допуском значения необходимы для таких устройств, как генераторы и фильтры, где значение конденсатора является критическим. Но в некоторых типах устройств, например устройства для передачи связи, значение конденсатора не имеет решающего значения.
Температурный коэффициент: значение емкости зависит от температуры в некоторых типах конденсаторов, а некоторые конденсаторы, например, слюдяные, керамические, стабильны при различных температурах.
Таким образом, выбираем конденсатор в зависимости от применения.
Ток утечки: в некоторых устройствах требуется изоляция высокого уровня, но в некоторых устройствах она не нужна. Электролитические конденсаторы имеют плохие характеристики утечки. Ток утечки также является важным фактором при выборе конденсатора.
Стоимость: стоимость является основным управляющим параметром для всех устройств. Потому что каждый хочет иметь высокую производительность по низкой цене. На сегодняшний день, все высокопроизводительные конденсаторы доступны по низкой цене в корпусах для поверхностного монтажа.
Фильтр
Конденсаторы используются в качестве основных элементов в частотно-избирательных фильтрах. Все конструкции фильтров используются для высокопроизводительных и частотных устройств путем выбора соответствующих компонентов и требуемого качества. Некоторые из фильтров приведены ниже:
- Фильтр высоких частот (HPF)
- Фильтр нижних частот (LPF)
- Полосовой фильтр (BPF)
- Ленточный заграждающий фильтр (BSF)
- Режекторный фильтр (NF)
- Выравнивающий фильтр (EF)
Развязывающие/шунтирующие конденсаторы
Развязывающие конденсаторы используются в цифровой электронике для защиты микросхем от электрических помех в силовых сигналах.
Основная роль развязывающих конденсаторов заключается в снижении шума в цепи. Эти конденсаторы расположены очень близко к микросхемам в цепях, чтобы убрать шум из окружающей среды. Эти конденсаторы также обеспечивают дополнительную энергию микросхемам, а также устраняют помехи в логическом сигнале.
Конденсаторы связи или блокировки
Конденсаторы связи или блокировки по постоянному току используются в устройствах, где необходимо разделить сигналы переменного и постоянного тока. Эти типы конденсаторов будут разрешать только сигналы переменного тока и блокировать сигналы постоянного тока. Здесь значение емкости конденсатора не повлияет на устройства связи. Но производительность этих конденсаторов высока в устройствах, если реактивное сопротивление конденсатора имеет высокое значение. Основное назначение этих конденсаторов — блокировать постоянный ток от сигнала. Эти типы конденсаторов используются для передачи сигналов переменного тока для соединения одной электронной схемы с другой схемой.
Снабберные конденсаторы
Снабберные конденсаторы используются в цепях с большой индуктивной нагрузкой. В цепях с высокой индуктивностью, таких как трансформаторы и двигатели, накопленная энергия внезапно разряжается. Из-за этого эффекта другие компоненты в цепи могут выйти из строя, а также в этих цепях возникают большие скачки мощности. Чтобы избежать этих проблем, мы используем конденсаторы на компонентах с высокой индуктивностью в цепях. Благодаря этому процессу конденсаторы предотвращают скачки напряжения, а также обеспечивают безопасность цепи.
В цепях малой мощности эти демпфирующие конденсаторы также используются для предотвращения скачков напряжения, которые возникают из-за нежелательных радиочастотных (РЧ) помех, влияющих на работу схемы, избежать проблем с автоматическим выключателем, обеспечивая равномерное распределение напряжения между этими компонентами.
Импульсные силовые конденсаторы
Как правило, конденсатор представляет собой небольшой компонент для хранения энергии.
Большие конденсаторы и конденсаторные батареи используются там, где требуется много энергии за короткий промежуток времени. Конденсаторные батареи хранят много энергии для таких устройств, импульсные лазеры, радары, генераторы, рельсовые пушки. Обычное применение конденсаторов импульсной мощности используется во вспышке одноразовой фотокамеры, которая быстро заряжается и разряжается через вспышку.
Применение резонансных или настроенных цепей
Для проектирования фильтров используются конденсаторы, резисторы, а также катушки индуктивности. В этой конструкции используются некоторые комбинации компонентов для усиления сигналов резонансной частоты. Здесь сигналы малой мощности усиливаются до сигналов высокой мощности на резонансной частоте в виде настроенных фильтров или генераторов. Но при проектировании цепей резонансной частоты мы уделяем большое внимание комбинациям компонентов, поскольку некоторые из комбинаций могут повредить компоненты.
Применение емкостных датчиков
Емкостное зондирование — это метод обнаружения изменения значения емкости, изменения расстояния между пластинами, изменения диэлектрической проницаемости и изменения площади пластин конденсатора.
Емкостное измерение — это метод, который в последнее время используется в передовых бытовых электронных схемах. Хотя емкостные датчики используются в различных устройствах измерения: положения, уровня жидкости, влажности, ускорения, контроль качества производства и т. д.
Безопасность конденсатора
Мы должны принять некоторые меры предосторожности в отношении конденсаторов. Конденсаторы — это накопительные устройства, которые накапливают электрическую энергию от малых до больших количеств. Благодаря этой высокой энергии мы можем наблюдать электрический заряд, даже если питание отключено. Иногда эти высокоэнергетические конденсаторы могут повредить компоненты схемы. Лучший способ избежать этих проблем — разрядить конденсаторы перед использованием в электрических цепях.
Если напряжение на поляризованных электролитических конденсаторах изменить на противоположное, то эти конденсаторы могут выйти из строя при работе цепи. Разрушение диэлектрического материала также приводит к выходу из строя конденсаторов, даже если они используются в устройствах с высоким напряжением и большой мощностью.
С Уважением, МониторБанк
Руководство по применению конденсаторов %
Конденсаторы являются одним из основных пассивных электрических компонентов, которые мы используем в электронных схемах, и находятся почти в каждом электронном устройстве, но каковы некоторые из основных применений этих важнейших компонентов?
Что такое конденсатор?
Конденсаторы представляют собой двухконтактные пассивные электрические компоненты, состоящие из двух металлических пластин с изолирующим диэлектриком между ними. Когда ток достигает этих металлических пластин, заряды «застревают», поскольку они притягиваются к противоположным зарядам, но диэлектрик не позволяет им перейти на другую пластину.
Когда в цепи создается другой путь, позволяющий зарядам достигать друг друга, они разряжаются из конденсатора.
Каковы общие области применения конденсаторов?
Аккумулятор энергии
Из-за способа накопления энергии одним из основных применений конденсаторов является их использование в качестве временной батареи.
В электронных устройствах и источниках бесперебойного питания конденсаторы могут использоваться для поддержания источника питания при отключении электроэнергии или замене батарей, что означает, что информация не теряется во время процесса. Они также используются в автомобильных аудиосистемах, накапливая энергию и затем высвобождая ее при активации усилителя.
Кондиционирование электропитания
Конденсаторы также используются для стабилизации электропитания. Конденсаторы помогают стабилизаторам напряжения обеспечивать постоянный уровень энергии, сглаживая колебания тока, работая в качестве резерва для источника питания постоянного тока и обходя переменные токи. Это можно использовать для уменьшения шума путем разделения различных частей цепи, например, для отвода шума линии электропередач в аудиооборудовании.
Импульсная мощность
Конденсаторы в виде конденсаторных батарей могут также использоваться для приложений импульсной мощности, таких как электромагнитное формование, импульсные лазеры, ускорители частиц и генераторы Маркса.
Их также можно использовать в качестве источников энергии для детонаторов в ядерном оружии.
Коррекция коэффициента мощности
В устройствах коррекции коэффициента мощности используются конденсаторы для повышения энергоэффективности, также известной как коэффициент мощности. Эти устройства работают путем включения или отключения конденсаторов в цепи, чтобы противодействовать негативным неэффективным эффектам от индуктивных нагрузочных устройств, таких как электродвигатели и линии передачи. Это необходимо, потому что часто потребляется больше энергии, чем требуется для выполнения задачи.
Датчики
Конденсаторы реагируют на изменения внешних факторов, таких как влажность, уровень топлива и механическое напряжение, поэтому они также используются в датчиках, где они измеряют потерю или увеличение емкости. При изменении одного из этих внешних факторов произойдет изменение либо расстояния между пластинами конденсатора, либо состояния диэлектрика между ними.
Конденсаторы также можно использовать в детекторах движения, чтобы улучшить синхронизацию схемы устройства.
Соединение
Поскольку конденсаторы могут блокировать сигналы постоянного тока и пропускать сигналы переменного тока, их также можно использовать для соединения одной части цепи с другой. Это также известно как емкостная связь и используется, в частности, в громкоговорителях, где постоянный ток может повредить устройство.
Настройка
Переменные конденсаторы также используются в схемах настройки в радиосистемах. В сочетании с LC-генератором конденсатор заряжается и разряжается через равные промежутки времени, и, если частота интервалов совпадает с частотой ближайшего вещания, радио уловит его.
Развязка
Еще одним применением конденсаторов является защита чувствительных микросхем в цепи от помех в силовом сигнале и снижение влияния электрических помех на цепь в целом за счет поглощения помех, создаваемых другими элементами цепи.
Эти конденсаторы известны как развязывающие конденсаторы и обычно располагаются между источником питания и землей.
Обработка сигналов
Динамическая оперативная память или устройства DRAM используют энергию, хранящуюся в конденсаторах, для представления информации в двоичной форме. Устройство считывает значение, когда конденсатор заряжается, и снова, когда он разряжается. Устройства с зарядовой связью, или ПЗС, также используют конденсаторы для представления информации, но в аналоговой форме.
Конденсаторы имеют множество применений, поэтому они являются одним из наиболее часто используемых пассивных компонентов и входят в состав большинства электронных устройств, которые мы используем каждый день.
Вы можете просмотреть наш ассортимент электрических компонентов, включая конденсаторы.
Конденсаторы для критических и некритических медицинских приложений
Конденсаторы являются важными компонентами в широком спектре электронных систем, включая смартфоны, бытовые электроприборы, электромобили и медицинские устройства, и это лишь некоторые из них.
Конденсаторы для использования в жизнеобеспечивающих и нежизнеспособных медицинских устройствах должны иметь высокую надежность, и они проходят строгие проверки. Более того, в отличие от конденсаторов для использования в бытовой электронике, эти компоненты имеют особые критерии оценки и требования к сроку службы.
Пассивные компоненты широко используются как в имплантируемых, так и в неимплантируемых медицинских устройствах. Хотя все медицинские приложения требуют компактных и высоконадежных конденсаторов, к имплантируемым медицинским устройствам предъявляются самые строгие требования по производительности.
Конденсаторы для использования в имплантируемых медицинских устройствах В современных лечебных процедурах используется широкий спектр имплантируемых медицинских устройств. Эти устройства включают искусственную улитку, кардиовертеры, дефибрилляторы, инсулиновые помпы, желудочные стимуляторы, нейростимуляторы и кардиостимуляторы. Поскольку имплантируемые медицинские изделия внедряются в организм пациента, необходимо обеспечить их незначительное побочное действие на человека.
Конденсаторы для использования в имплантируемых медицинских устройствах должны обладать высокой надежностью, большой емкостью и небольшими размерами. По сравнению с конденсаторами для использования в портативных и носимых медицинских устройствах эти компоненты подвергаются более строгому процессу проверки. Они также специально разработаны для обеспечения более длительного срока службы. Кроме того, конденсаторы для использования в медицинских устройствах жизнеобеспечения имеют более строгие требования к контролю изменений.
Твердотельные танталовые конденсаторы широко используются в электронных схемах как жизнеобеспечивающих, так и нежизнеспособных устройств. Популярность этих конденсаторов в основном связана с их впечатляющей способностью к самовосстановлению и присущей им надежностью. Кроме того, благодаря высокому объемному КПД этих конденсаторов можно производить компоненты с высокими значениями емкости в небольших размерах корпуса. Кроме того, в отличие от большинства типов конденсаторов, твердотельные танталовые конденсаторы не имеют какого-либо известного механизма износа.
Помимо танталовых конденсаторов, многослойные керамические (MLCC) конденсаторы также широко используются в имплантируемых медицинских устройствах. Конденсаторы MLCC, предназначенные для критически важных медицинских приложений, обычно имеют компактные размеры и обеспечивают высокую надежность и большую емкость. Использование компактных компонентов позволяет реализовать имплантируемые устройства высокой плотности с незначительным или незначительным воздействием на организм пациента.
Конденсаторы для использования в неимплантируемых медицинских устройствах Этот класс конденсаторов состоит из компонентов, предназначенных для некритических медицинских применений. Эти конденсаторы используются в различных устройствах, в том числе в оборудовании для диагностической визуализации, таком как рентгеновские аппараты, а также в томографах и магнитно-резонансных томографах. Конденсаторы, которые предназначены для использования в портативных и носимых устройствах, таких как электрокардиограммы, ультразвуковые эхо-устройства и анализаторы газов крови, также относятся к этой категории.
По сравнению с конденсаторами для имплантируемых медицинских устройств, компоненты для использования в некритических медицинских приложениях предъявляют менее строгие требования к надежности. Однако, в отличие от конденсаторов промышленного класса, компоненты для использования в этом классе медицинских приложений должны иметь более высокую надежность и большую емкость. Кроме того, современные некритические медицинские приложения требуют компактных компонентов.
Два типа конденсаторов, которые обычно используются в неимплантируемых медицинских устройствах, — это танталовые и многослойные керамические конденсаторы, однако высоконадежные последовательные пленочные и алюминиевые конденсаторы также часто используются в таких приложениях, как стационарные автоматические наружные дефибрилляторы или вспомогательные приборы. В отличие от стандартных конденсаторов коммерческого класса, эти компоненты обычно проходят специальный процесс отбора для достижения требуемой высокой надежности.
Большинство электронных компонентов, включая конденсаторы, не застрахованы от сбоев. Большинство отказов вызвано внутренними дефектами, такими как трещины и пустоты, которые возникают во время производства. Во многих случаях эти внутренние дефекты вызывают высокий ток утечки. Поначалу последствия этих недостатков могут быть незаметны. Сборка продукта, термомеханическое напряжение и использование устройства — вот некоторые из факторов, которые могут ускорить рост этих дефектов.
Производственные дефекты и наличие примесей могут существенно повлиять на характеристики твердотельного танталового конденсатора. Эти дефекты могут привести к нестабильности параметрической утечки, увеличению тока утечки или даже к катастрофическому пробою диэлектрика. Эти дефекты можно предотвратить, используя строгий контроль материалов и процессов, а также тщательное тестирование.
Когда компонент выходит из строя, он может, например, истощить источник питания медицинского устройства, что приведет к его преждевременному выходу из строя.
Чтобы избежать таких отказов, необходимо обеспечить надежность конденсаторов, используемых в медицинских целях. Надлежащий анализ отказов любого компонента имеет первостепенное значение в любом медицинском приложении.
Оценка надежности является важным процессом при производстве компонентов и электронных устройств. Конденсаторы для использования в приложениях, требующих высокой надежности, таких как медицинские и космические электронные устройства, как и другие компоненты для этих приложений, подвергаются строгим процессам тестирования и оценки надежности.
Для танталовых конденсаторов постоянный ток утечки (DCL) является одним из наиболее важных электрических параметров, которые следует учитывать при оценке надежности компонента. Этот параметр определяет время автономной работы устройства, и его снижение помогает повысить общую надежность компонента. Твердотельные танталовые конденсаторы обычно испытывают на утечку при различных температурах.
Современные производители используют различные технологии для производства танталовых конденсаторов с более низким DCL.
Некоторые из методов, которые обычно используются для снижения тока утечки, включают использование консервативных конструкций, передовых технологий управления технологическим процессом и усовершенствованных методологий тестирования. Эти технологические достижения помогли производителям производить танталовые конденсаторы с впечатляюще низким DCL, высокой надежностью и более длительным сроком службы.
Метод оценки надежности Weibull обычно используется производителями конденсаторов для оценки надежности танталовых конденсаторов. Для достижения высокой надежности, необходимой для современных медицинских приложений, производители конденсаторов все чаще заменяют этот метод собственными методиками оценки надежности.
Этапы и процедура, используемые при производстве и проверке многослойных керамических конденсаторов для использования в медицинских целях, значительно отличаются от методологии, используемой при производстве компонентов для использования в бытовой электронике. Чтобы гарантировать, что частота отказов этих конденсаторов ниже, они обычно подвергаются строгим процессам тестирования и проверки.
В отличие от стандартных конденсаторов коммерческого класса, компоненты для использования в медицинских целях имеют строгие требования контроля изменений. Для конденсаторов медицинского назначения изменения в исходных материалах, конструкции или любых других аспектах требуют одобрения заказчика. Такие изменения также необходимы для соблюдения строгих требований регулирующих органов, таких как FDA.
Процесс утверждения обычно включает тщательный анализ компонентов и процедуры квалификации. В большинстве случаев производители конденсаторов дополняют этот строгий контроль процесса надежными программами обучения и стандартными операционными процедурами, чтобы гарантировать достижение неизменно высокого уровня надежности. Кроме того, многие производители конденсаторов все чаще используют системы управления производством (MES), чтобы свести к минимуму человеческие ошибки и предотвратить неправильный ход технологического процесса.
Статистический контроль процессов обычно используется производителями компонентов медицинского назначения для управления ключевыми производственными процессами.
Танталовые конденсаторы для использования в имплантируемых медицинских устройствах жизнеобеспечения обычно подвергаются строжайшему статистическому контролю. Процедуры статистического скрининга менее распространены при производстве стандартных танталовых конденсаторов коммерческого качества.
Производители конденсаторов используют различные электрические тесты для оценки рабочих характеристик компонентов. Некоторые из наиболее распространенных электрических испытаний включают автоматизированные высокоскоростные параметрические испытания и температурный коэффициент емкости. Другие распространенные методы оценки надежности включают испытание на термическое циклирование воздух-воздух, испытание на ускоренный срок службы и испытание на пробой напряжения (VBD). Кроме того, большинство производителей конденсаторов используют анализ поперечного сечения для проверки отсутствия аномалий, связанных с конструкцией компонентов.
Заключение Конденсаторы являются важными компонентами как имплантируемых, так и неимплантируемых медицинских устройств.
