Как определить тип конденсатора » Электрика в квартире и доме своими руками | Сайт для электриков и сочувствующих | Cтатьи, советы и обзоры
Сегодня на рынке электронных компонентов существует много разных типов конденсаторов, и каждый тип обладает своими собственными преимуществам и недостатками. Некоторые способны работать при высоких напряжениях, другие отличаются значительной емкостью, у третьих мала собственная индуктивность, а какие-то характеризуются исключительно малым током утечки. Все эти факторы определяют области применения конденсаторов конкретных типов.
Рассмотрим, какие же бывают типы конденсаторов. Вообще их очень много, но здесь мы рассмотрим основные популярные типы конденсаторов, и разберемся, как этот тип определить.
Конденсаторы алюминиевые электролитические, например К50-35 или К50-29, состоят из двух тонких полосок алюминия, скрученных в рулон, между которыми в качестве диэлектрика помещается пропитанная электролитом бумага. Рулон помещается в герметичный алюминиевый цилиндр, на одном из торцов которого (радиальный тип корпуса) или на двух торцах которого (аксиальный тип корпуса) располагаются контактные выводы.
Ёмкость электролитических конденсаторов измеряется микрофарадами, и может быть от 0.1 мкф до 100 000 мкф. Значительная емкость электролитических конденсаторов, по сравнению с другими типами конденсаторов, и является их главным преимуществом. Максимальное рабочее напряжение электролитических конденсаторов может достигать 500 вольт. Максимально допустимое рабочее напряжение, как и емкость конденсатора, указываются на его корпусе.
Есть у этого типа конденсаторов и недостатки. Первый из которых — полярность. На корпусе конденсатора отрицательный вывод помечен знаком минус, именно этот вывод должен быть, при работе конденсатора в схеме под более низким потенциалом, чем другой, или конденсатор не сможет нормально накапливать заряд, и скорее всего взорвется, или будет в любом случае испорчен, если долго держать его под напряжением неверной полярности.
Именно по причине полярности, электролитические конденсаторы применимы лишь в цепях постоянного или пульсирующего тока, но никак не напрямую в цепях переменного тока, только выпрямленным напряжением можно заряжать электролитические конденсаторы.
Второй недостаток конденсаторов этого типа — высокий ток утечки. По этой причине не получится использовать электролитический конденсатор для длительного хранения заряда, но он вполне подойдет в качестве промежуточного элемента фильтра в активной схеме.
Третьим недостатком является то, что емкость конденсаторов этого типа снижается с ростом частоты (пульсирующего тока), но эта проблема решается установкой на платах параллельно электролитическому конденсатору еще и керамического конденсатора сравнительно небольшой емкости, обычно в 10000 меньшей, чем у стоящего рядом электролитического.
Подробнее смотрите здесь: Электролитические конденсаторы
Теперь поговорим о танталовых конденсаторах. Примером могут служить К52-1 или smd А. В их основе пентаоксид тантала. Суть в том, что при окислении тантала образуется плотная не проводящая оксидная пленка, толщину которой можно технологически контролировать.
Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
Технологическая цепочка при производстве довольно сложна. В начале создают анод из чистого прессованного танталового порошка, который спекают в глубоком вакууме при температуре от 1300 до 2000°C, чтобы получилась пористая структура.
Затем, путем электрохимического окисления, на аноде формируют диэлектрик в виде пленки пентаоксида тантала, толщину которой регулируют меняя напряжение в процессе электрохимического окисления, в результате толщина пленки получается всего от сотен до тысяч ангстрем, но пленка имеет такую структуру, что обеспечивает высокое электрическое сопротивление.
Следующий этап — формирование электролита, которым выступает полупроводник диоксид марганца. Солями марганца пропитывают танталовый пористый анод, затем его подвергают нагреву, чтобы диоксид марганца появился на поверхности; процесс повторяют несколько раз до получения полного покрытия. Полученную поверхность покрывают слоем графита, затем наносят серебро — получается катод. Структуру затем помещают в компаунд.
Танталовые конденсаторы похожи свойствами на алюминиевые электролитические, однако имеют особенности. Их рабочее напряжение ограничено 100 вольтами, емкость не превышает 1000 мкф, собственная индуктивность у них меньше, поэтому применяются танталовые конденсаторы и на высоких частотах, достигающих сотен килогерц.
Недостаток их заключается в крайней чувствительности к превышению максимально допустимого напряжения, по этой причине танталовые конденсаторы выходят из строя чаще всего из-за пробоя. Линия на корпусе танталового конденсатора обозначает положительный электрод — анод. Выводные или SMD танталовые конденсаторы можно встретить на современных печатных платах многих электронных устройств.
Керамические однослойные дисковые конденсаторы, например типов К10-7В, К10-19, КД-2, отличаются относительно большой емкостью (от 1 пф до 0,47 мкф) при малых размерах. Их рабочее напряжение лежит в диапазоне от 16 до 50 вольт. Их особенности: малые токи утечки, низкая индуктивность, дающая им возможность работать при высоких частотах, а также малые размеры и высокая температурная стабильность емкости.
Такие конденсаторы успешно работают в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.
Тангенс угла потерь tgδ не превышает обычно 0,05, а максимальный ток утечки — не более 3 мкА. Керамические конденсаторы устойчивы в внешним факторам, таким как вибрация с частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.
Керамические дисковые конденсаторы широко применяются в сглаживающих фильтрах источников питания, при фильтрации помех, в цепях межкаскадной связи, и почти во всех радиоэлектронных устройствах.
Маркировка на корпусе конденсатора обозначает его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножать на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости данного конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф.
Керамические многослойные конденсаторы, например К10-17А или К10-17Б, в отличие от однослойных, имеют в своей структуре чередующиеся тонкие слои керамики и металла.
Их емкость поэтому больше, чем у однослойных, и может легко достигать нескольких микрофарад. Максимальное напряжение также ограничено здесь 50 вольтами. Конденсаторы этого типа способны, так же как и однослойные, исправно работать в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока.
Высоковольтные керамические конденсаторы способны работать при высоком напряжении от 50 до 15000 вольт. Их емкость лежит в диапазоне от 68 до 100 нф, и работать такие конденсаторы могут в цепях постоянного, переменного или пульсирующего тока.
Их можно встретить в сетевых фильтрах в качестве X/Y конденсаторов, а также в схемах вторичных источников питания, где они используются для устранения синфазных помех и поглощения шума если схема высокочастотная. Порой без применения этих конденсаторов, выход из строя устройства может угрожать жизни людей.
Особый тип высоковольтных керамических конденсаторов — конденсатор высоковольтный импульсный, применяемый для мощных импульсных режимов. Примером таких высоковольтных керамических конденсаторов являются отечественные К15У, КВИ и К15-4.
Такие конденсаторы весьма популярны в качестве контурных в мощной радиоаппаратуре и очень приветствуются, например, тесластроителями (для конструирования катушек Тесла на искровом промежутке или на лампах, — SGTC, VTTC).
Полиэстеровые (полиэтилентерефталат, лавсан) конденсаторы, например K73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки широко применяются в импульсных блоках питания и электронных балластах. Их корпус из эпоксидного компаунда придает конденсаторам влагостойкости, теплостойкости и делает их устойчивыми к воздействию агрессивных сред и растворителей.
Полиэстеровые конденсаторы выпускаются емкостью от 1 нф до 15 мкф, и рассчитаны на напряжение от 50 до 1500 вольт.
Их отличает высокая температурная стабильность при высокой емкости и небольших размерах. Цена полиэстеровых конденсаторов не высока, поэтому они весьма популярны во многих электронных устройствах, в частности в балластах энергосберегающих ламп.
Маркировка конденсатора содержит на конце букву, обозначающую допуск по отклонению емкости от номинальной, а также букву и цифру в начале маркировки, обозначающие допустимое максимальное напряжение, например 2А102J — конденсатор на максимальное напряжение 100 вольт, емкостью 1 нф, допустимое отклонение емкости +-5%. Таблицы для расшифровки маркировки можно легко найти в интернете.
Широкий диапазон емкостей и напряжений, дает возможность использования полиэстеровых конденсаторов в цепях постоянного, переменного и импульсного токов.
Полипропиленовые конденсаторы, например К78-2, в отличие от полиэстеровых, в качестве диэлектрика имеют полипропиленовую пленку. Конденсаторы этого типа выпускаются емкостью от 100 пф до 10 мкф, а напряжение может достигать 3000 вольт.
Преимущество этих конденсаторов заключается не только в высоком напряжении, но и в чрезвычайно низком тангенсе угла потерь, поскольку tgδ может не превышать 0,001. Такие конденсаторы широко используются, например, в индукционных нагревателях, и могут работать на частотах измеряемых десятками и даже сотнями килогерц.
Отдельного упоминания заслуживают пусковые полипропиленовые конденсаторы, такие например, как CBB-60. Эти конденсаторы используют для пуска асинхронных двигателей переменного тока. Они наматываются металлизированной полипропиленовой пленкой на пластиковый сердечник, затем рулон заливается компаундом.
Корпус конденсатора выполнен из материала не поддерживающего горение, то есть конденсатор полностью пожаробезопасный и подходит для работы в тяжелых условиях. Выводы могут быть как проводными, так и под клеммы и под болт. Очевидно, конденсаторы этого типа предназначены для работы на промышленной сетевой частоте.
Пусковые конденсаторы выпускаются на переменное напряжение от 300 до 600 вольт, а диапазон типичных емкостей — от 1 до 1000 мкф.
Смотрите также по этой теме: Использование конденсаторов в электронных схемах
Андрей Повный
Вы можете задать свой вопрос при помощи формы обратной связи: [contact-form-7 title=»Заявка»]
ООО ТЕПЛОСТРОЙМОНТАЖ имеет год основания 1999г.
|
Для частных домов и предприятий.— Cool Components
Делиться: 28 февраля 2020 г.
Недавно мы выпустили наборы смешанных, керамических и электролитических конденсаторов и решили создать небольшое руководство, объясняющее, как определить номиналы конденсаторов с помощью маркировки на них.
Эти конденсаторы обычно очень малы по размеру и емкости и обычно имеют более высокое номинальное напряжение. Обычно они имеют круглую или прямоугольную форму и не поляризованы, как электролитические, поэтому вы можете подключать их любым способом.
Стоимость керамических конденсаторов в нашем комплекте можно рассчитать по маркировке на них. Первые две цифры обозначают значение, третья цифра – количество нулей, которое нужно добавить , а буква – допуск, после чего вы получаете значение емкости конденсатора в пФ.
Например:
471 = 47 0 пФ
103 = 10 000 пФ = 10 нФ
| Значение | Маркировка | Номинальное напряжение |
| 10 пФ | 100 | 200 В |
| 22 пФ | 220 | 200 В |
| 47 пФ | 470 | 200 В |
| 100 пФ | 101 | 100 В |
| 220 пФ | 221 | 100 В |
| 470 пФ | 471 | 100 В |
| 1 нФ | 102 | 100 В |
| 10 нФ | 103 | 100 В |
| 22 нФ | 223 | 100 В |
| 47 нФ | 473 | 50В |
| 100 нФ | 104 | 50В |
| 220 нФ | 224 | 50В |
| 470 нФ | 474 | 50В |
Этот тип конденсатора больше как по размеру, так и по стоимости.
Они имеют цилиндрическую форму и поляризованы, поэтому вам нужно убедиться, что вы правильно разместили их в своей схеме. Есть два способа определить, какая сторона положительная, а какая отрицательная. Обычно на стороне конденсатора, имеющей отрицательную ножку, будет белая полоса, как и у светодиода, более длинная ножка также указывает на положительный разъем. Электролитические конденсаторы обычно имеют номинальные значения емкости и напряжения.
| Значение | Маркировка | Номинальное напряжение |
| 1 мкФ | 50В 1мкФ | 50В |
| 10 мкФ | 50В 10мкФ | 50В |
| 22 мкФ | 50В 22мкФ | 50В |
| 47 мкФ | 25В 47мкФ | 25В |
| 100 мкФ | 25В 100мкФ | 25В |
| 220 мкФ | 16В 220мкФ | 16В |
| 470 мкФ | 16В 470мкФ | 16В |
| 1000 мкФ | 16В 1000мкФ | 16В |
Поданный в: Конденсатор, Руководство
Делиться: Предыдущая статья SwitchBlox Nano — три порта Ethernet на квадратном дюймеФакторы, играющие роль при выборе подходящего конденсатора для вашей конструкции
Любой, кто плохо знаком с проектированием печатных плат, может иметь неправильное представление о том, что для выбора конденсатора необходимы требования к напряжению и емкости схемы.
Использование конденсатора за пределами его напряжения или емкости может привести к отказу устройства.
Однако при выборе подходящего конденсатора учитывается множество других факторов, таких как температура, ESR, резонанс, коэффициент рассеяния и многое другое. Если вы упустите какой-либо из важных факторов, ваш дизайн все равно может потерпеть неудачу. Итак, давайте узнаем их всех.
Вот некоторые важные элементы, которые инженеры учитывают при выборе правильного конденсатора для своей конструкции.
Диэлектрическая проницаемость
Конденсатор — это пассивный элемент, который временно накапливает электрический заряд от внутреннего источника электрического поля перед тем, как снова рассеять его через нагрузку. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектрическим материалом, как показано ниже.
Емкость можно рассчитать по формуле:
Здесь:
C= емкость
= диэлектрическая проницаемость
A= площадь пластин в квадратных метрах
d= расстояние между пластинами в метрах
Выбор конденсаторов с высокой диэлектрической прочностью обеспечивает высокую емкость.
В таблице ниже приведены характеристики распространенных типов конденсаторов, отсортированные по диэлектрическим материалам.
Таблица Источник: Digikey Electronics
Температура
Для каждого конденсатора указан предел рабочей температуры, указанный на упаковке. При превышении этого температурного предела изоляция вокруг диэлектрика начинает разрушаться, что может привести к потере электролита и току утечки.
Вот краткое сравнение трех популярных типов конденсаторов на основе их максимальной рабочей температуры.
| Тип конденсатора | Максимальная рабочая температура |
| Алюминиевые электролитические конденсаторы | 85°C до 150°C |
| Пленочные конденсаторы | макс. 110°С |
| Многослойные керамические конденсаторы | 85°C до 200°C |
Таким образом, всегда необходимо выбирать конденсатор, который может безопасно работать при максимальной рабочей температуре приложения.
Эффективное последовательное сопротивление
Для инженеров всегда было неожиданностью узнать, что эквивалентная схема конденсатора включает эффективное последовательное сопротивление (ESR) и эффективную последовательную индуктивность (ESL), как показано ниже. Внутреннее сопротивление связано с материалами, конструкцией и производственным процессом.
Значение ESR меняется при изменении частоты, как переменный конденсатор. На низкой частоте значение ESR очень велико и уменьшается с увеличением частоты. Он также меняется с изменением температуры.
Математическое выражение выглядит следующим образом:
Здесь Xc представляет емкостное реактивное сопротивление, включая ESR и ESL. Значение обратно пропорционально частоте работы. Термины F и C представляют собой частоту и емкость соответственно.
Это означает, что на высокой частоте конденсатор предлагает самый простой путь для протекания тока. Таким образом, конденсаторы с низким значением ESR всегда предпочтительнее.
Крайне важно проверить техническое описание, чтобы определить наилучшую комбинацию температуры и частоты для работы конденсатора при низком возможном значении ESR.
Обычно ESR электролитических конденсаторов самое высокое, тогда как у пленочных конденсаторов самое низкое.
Примечание. Конденсатор с одинаковым номиналом, но от двух разных производителей, может иметь два разных значения ESR для всех одинаковых условий.
Резонанс
При прохождении через конденсатор мощность сигнала всегда снижается. Это известно как вносимые потери. В идеальном конденсаторе она увеличивается с увеличением частоты. Однако в реальном конденсаторе потери увеличиваются до тех пор, пока конденсатор не достигнет частоты собственного резонанса (частоты, при которой импеданс становится равным нулю), а затем уменьшаются.
При этом эта концепция используется для уменьшения шумового сигнала конденсатора до тех пор, пока он не достигнет собственной резонансной частоты.
Вот почему в высокочастотном диапазоне необходимо использовать конденсаторы с высокой частотой собственного резонанса (или низким значением ESL) для более эффективного подавления шума.
Коэффициент рассеяния
Теперь, когда мы знаем, что конденсаторы имеют внутреннее сопротивление, логично наблюдать некоторую потерю мощности при подаче переменного напряжения. Эта скорость потерь известна как коэффициент рассеяния.
Математическое выражение выглядит следующим образом:
Здесь DF представляет коэффициент рассеяния.
Если вы возьмете техпаспорт любого конденсатора, то заметите, что при определенной температуре и частоте работы конденсатор имеет разные значения DF на разных ступенях номинального напряжения. Проконсультируйтесь с вашим CM, чтобы помочь вам выбрать лучший конденсатор для вашего приложения с наименьшим возможным DF.
Смещение по постоянному току
Номинальная емкость, указанная в техническом описании конденсатора, соответствует идеальным условиям без источника постоянного тока.
Однако, если вы рассматриваете керамический конденсатор с высокой диэлектрической проницаемостью, в сценариях практического применения небольшой источник постоянного тока может изменить значение емкости. Это называется смещение постоянного тока. В таком случае у вас есть три варианта:
- Выберите высокое значение емкости
- Используйте физически больший размер упаковки
- Переключиться на другой тип
Допуск
Значение допуска представляет минимальное и максимальное отклонение конденсатора от его номинального значения. Конденсатор емкостью 1000 мкФ с допустимым значением ±15% может быть разрешен для приложений 985 мкФ – 1015 мкФ. Для чувствительных приложений, таких как элементы времени, предпочтительны конденсаторы с низким допуском. Тем не менее, конденсаторы связи имеют широкий допуск, позволяющий с легкостью воспроизводить даже самые низкие частоты.
Поляризация
Поляризованные конденсаторы (P-C) используются при напряжении определенной полярности.
Отрицательный вывод имеет отрицательный символ на поверхности конденсатора и имеет меньшую крышку, чем положительный вывод. Алюминиевые электролитические конденсаторы представляют собой полярные конденсаторы и поставляются с двумя крышками разной длины.
С другой стороны, неполярные конденсаторы (N-P-C) могут быть подключены к схеме любым способом. Керамические конденсаторы, пленочные конденсаторы и конденсаторы с электролитом неполярны.
P-C предлагает большое значение емкости в крошечном корпусе. Кроме того, они стоят значительно меньше, чем N-P-C, при той же емкости и номинальных напряжениях. Однако P-C имеет большой ток утечки и не может работать на более высоких частотах, как N-P-C. В то время как P-C находит свое основное применение в цепях постоянного тока, N-P-C можно использовать как в переменного, так и в постоянном токе, низких или высоких частотах.
В таблице ниже представлены типы конденсаторов и области их применения.
| Типы | Характеристики | приложений |
| Керамика |
|
|
| Электролит |
|
|
| Тантал |
|
|
| Пленка |
|
|
| Серебряная слюда |
|
|
Размер конденсатора
Конденсаторы для поверхностного монтажа предлагают недорогие конденсаторы с большим соотношением емкости и занимаемой площади и минимальным эффектом паразитной индуктивности, что идеально подходит для разработки высокочастотных или высокоскоростных цепей.
Однако, когда речь идет о надежности в суровых условиях, лучше всего подходят сквозные конденсаторы. Поскольку они впаяны глубоко в слои платы, механическое соединение прочнее, чем у SMD-аналогов.
Существует четыре широко используемых сквозных конденсатора:
- Пленочные конденсаторы
- Керамический конденсатор
- Алюминиевый электролитический конденсатор
- Алюминиево-полимерный конденсатор
Среди всех четырех пленочный конденсатор имеет наибольшую площадь основания (2,5 см в длину), а керамический конденсатор — наименьшую (<5 мм в длину). Электролитический конденсатор уже и длиннее, а полимерный короче и толще.
Электролитические конденсаторы со сквозным отверстием широко используются в аэрокосмической и военной технике. Они также лучше всего подходят для прототипирования и тестирования.
При выборе подходящего конденсатора вам также может понадобиться искать его посадочные места на печатной плате, схематические символы, проверенные модели САПР и многое другое.
