Конденсатор | Электроника. Радиотехника

Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

Фара́д (русское обозначение: Ф; международное обозначение: F; прежнее название — фара́да) — единица измерения электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названная в честь английского физика Майкла Фарадея.

1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между его обкладками напряжение 1 вольт:1 Ф = 1 Кл/1 В.

Фарад является очень большой единицей измерения, поэтому емкость чаще всего измеряется в Микрофарадах или Пикофарадах, реже в Нанофарадах.

1 F = 1 000 000 µF

(µF) микрофарад (мкФ)

(nF) нанофарад (нФ)

(pF) пикофарад (пФ)

Содержание

• Обозначение конденсаторов на схеме
• Характеристики
• Ёмкость
• Номинальное напряжение
• Полярность
• Эквивалентное постоянное сопротивление (ЭПС или ESR)
• Таблица максимального значения емкостного сопротивления (ESR) у электролитических конденсаторов.
• Температурный коэффициент мощности (ТКМ)
• Соединение
• Параллельное соединение
• Последовательное соединение
• Конденсатор в цепях переменного тока
• Применение конденсаторов и их работа

Обозначение конденсаторов на схеме

При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мкФ × 10 В». 

Характеристики

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов.

Номинальное напряжение

Важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. Эксплуатационное напряжение на конденсаторе должно быть не выше номинального.

Полярность

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Эквивалентное постоянное сопротивление (ЭПС или ESR)

Конденсатор имеет некое сопротивление, при нагреве электролитического конденсатора электролит, находящийся в нем теряет свои свойства и внутреннее сопротивление увеличивается.

Таблица максимального значения емкостного сопротивления (ESR) у электролитических конденсаторов.

Существуют специальные приборы (ESR-метр (англ.) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость — это основной параметр), часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора и принятия решения, стоит ли использовать его в определённой схеме или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

Компьютерные конденсаторы с низким ESR

Температурный коэффициент мощности (ТКМ)

Параметр, которым в большинстве случаев можно пренебречь. Эго мы рассматривать не будем.

Соединение

Параллельное соединение

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

Последовательное соединение

При последовательном соединении общая емкость всегда меньше минимальной ёмкости одного из конденсаторов, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Конденсатор в цепях переменного тока

Конденсатор не пропускает через себя постоянный ток.

https://yandex.ru/efir?stream_id=40eb5bfdf8ec946a8f8ba6a33f259258&from_block=player_context_menu_yavideo

Применение конденсаторов и их работа

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

• Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
• Конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного или входного напряжения.
• В фотовспышках, электромагнитных ускорителях, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п. т.к. при быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности.
• Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти (см. DRAM, Устройство выборки и хранения).
• Конденсатор может использоваться как двухполюсник, обладающий реактивным сопротивлением, для ограничения силы переменного тока в электрической цепи (см. Балласт).
• Процесс заряда и разряда конденсатора через резистор (см. RC-цепь) или генератор тока занимает определённое время, что позволяет использовать конденсатор во времязадающих цепях, к которым не предъявляются высокие требования временной и температурной стабильности (в схемах генераторов одиночных и повторяющихся импульсов, реле времени и т.  п.).
• В электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.
• Конденсаторы способны накапливать большой заряд и создавать большую напряжённость на обкладках, которая используется для различных целей, например, для ускорения заряженных частиц или для создания кратковременных мощных электрических разрядов (см. генератор Ван де Граафа).
• Измерительный преобразователь малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
• Измерительный преобразователь влажности воздуха, древесины (изменение состава диэлектрика приводит к изменению ёмкости).
• В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.
• Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня.
• Фазосдвигающего конденсатора. Такой конденсатор необходим для пуска, а в некоторых случаях и работы однофазных асинхронных двигателей. Также он может применяться для пуска и работы трёхфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.
• Аккумуляторов электрической энергии (см. Ионистор). В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Также существуют некоторые модели трамваев, в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам.

Ссылка на первоисточник:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80

Полимерные конденсаторы — альтернатива многослойным керамическим конденсаторам

Расширение сферы применений портативных устройств для обработки информации и вычислений, а также рост автомобильной промышленности вызвали огромный спрос на многослойные керамические конденсаторы. Сложность производственных процессов при изготовлении этих конденсаторов (с использованием чередующихся слоев керамики и металла толщиной в несколько нанометров) ограничивает число производителей, способных осуществлять последовательный контроль качества. Отраслевые наблюдатели ожидают, что дефицит исчезнет к 2020 году, но производители конечных изделий электроники по-прежнему обеспокоены. 

Хорошей новостью является то, что у инженеров есть множество способов избежать применения в разработках многослойных керамических конденсаторов. Один из подходов состоит в том, чтобы использовать конденсаторы большей емкости в доступном типоразмере, если это не требует больших изменений в трассировке печатной платы. Другой подход заключается в параллельном соединении конденсаторов меньшей емкости или использовании конденсаторов, выполненных по совершено другой технологии, такой как полимерные конденсаторы.

Онлайн-сообщество “Element14” проверило последнее утверждение относительно полимерных конденсаторов в рамках специального конкурса. В поисках подходящих альтернатив интернет-сообщество из более чем 650 000 инженеров провело конкурс, который включал в себя испытания полимерных конденсаторов на предмет того, как они ведут себя по сравнению с аналогичными керамическими конденсаторами. В итоге были получены очень интересные результаты.

Участники конкурса получили набор из 17 типов полимерных конденсаторов производства Panasonic, которые обладали емкостью 4,7…470 мкФ. Они также получили тестер, который позволял измерять пиковые значения эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов (далее ESR), экспериментировать с различными конденсаторами, создавать оригинальные схемы, модифицировать уже существующие и так далее (рисунок 1). Вот что написали участники экспериментов о сделанных выводах.

Их первая задача заключалась в том, чтобы найти лучший способ измерения величины ESR и фактической емкости конденсаторов. Эти параметры важны потому что современным микропроцессорным системам требуются источники питания, выдающие большой ток и с чрезвычайно быстрым прохождением переходных процессов, что в свою очередь требует жесткого регулирования.

Эти условия создают потребность в экономичных компактных конденсаторах с высокими значениями емкости.

Идеальный конденсатор не имеет эквивалентного последовательного сопротивления, однако во всех реальных конденсаторах это сопротивление присутствует, хотя и имеет крайне небольшие значения. ESR конденсатора влияет на поведение всей электрической цепи и по прошествии определенного времени. Из-за старения и высыхания электролита в некоторых конденсаторах, неправильного использования и перегрева значение этого параметра может ухудшиться. В таком случае рассеиваемая мощность возрастает, что еще более ухудшает производительность.

Рис. 1. ESR-метр ESR 70 и настольный мультиметр Tenma 72-1020, используемые для измерения величины ESR при испытаниях конденсаторов

Одной из первых целей участников эксперимента был поиск наиболее надежного способа измерения величины ESR полимерных конденсаторов. Для этого участники использовали два разных метода измерений: метод измерения при помощи осциллографа и метод с использованием специального измерителя значения ESR (рисунок 2).

Исследованные конденсаторы соответствовали своим спецификациям с учетом условий, при которых проводились измерения. Участники исследования были особенно внимательны к тому, чтобы обеспечить надежный контакт между выводами конденсатора и щупами средства измерения величины ESR.

В итоге оба метода дали схожие результаты, хотя были отмечены некоторые важные моменты. Значения емкости, измеренные с помощью ESR 70 и настольного мультиметра Tenma 72-1020 были в практически полном соответствии, хотя ESR 70 неизменно давал результаты, значения которых были ниже, чем у Tenma 72-1020. Прибор ESR 70 оказался простым в использовании, но ему не хватает точности для измерения значений ESR ниже, чем, примерно, 0,04 Ом.

Рис. 2. Типовые схемы для измерения величины ESR конденсатора с использованием осциллографа и встроенного генератора сигналов

Метод с применением осциллографа, хотя и сложнее в настройке и медленнее, дает схожие с полученными при помощи прибора ESR 70 результаты. Однако метод с применением осциллографа имеет некоторые преимущества. Например, изменяя частоту или просто наблюдая форму сигнала, можно получить более глобальное понимание иных причин, которые вызывают неидеальное поведение конденсатора (скажем, наличие индуктивности выводов).

 

Уменьшение пульсаций на выходе при коммутации

В другом эксперименте было исследовано влияние замены керамических конденсаторов на полимерные. Участники исследования подключили емкость к силовому модулю TI SWIFT Power Module, чтобы увидеть, уменьшают ли полимерные конденсаторы пульсации на выходе модуля.

Силовой модуль SWIFT TPSM84A21 10 A представляет собой понижающий преобразователь, который позволяет получить на выходе постоянное напряжение в диапазоне 0,508…1,3 В с максимальным током 10 А при входном постоянном напряжении 8…14 В. Модуль имеет встроенные конденсаторы на входе и на выходе. Внешняя емкость обычно не требуется. Однако если источник входного напряжения находится на расстоянии более нескольких дюймов от TPSM84A21, то может возникнуть необходимость в дополнительной емкости, которую необходимо подключить ко входу микросхемы. Типовое рекомендуемое значение входной емкости составляет 47…100 мкФ.

Члены сообщества проверили, может ли помочь в решении поставленной задачи полимерный конденсатор с низким значением ESR. Чрезвычайно низкое значение ESR необходимо для уменьшения амплитуды пульсаций напряжения и, как правило, в этом случае используются керамические конденсаторы. Альтернативой является один алюминиевый полимерный конденсатор Panasonic, который может заменить несколько керамических конденсаторов.

Участники сообщества оценили ограниченное количество условий проведения эксперимента при относительно низкой выходной мощности. В первом испытании не использовалась внешняя дополнительная емкость, в результате чего величина пульсаций составила около 8 мВ. Коммутационный шум возникал на той же частоте, что и коммутация модуля.

Затем участники экспериментировали, добавляя внешнюю входную емкость в виде алюминиевого твердотельного конденсатора Panasonic для поверхностного монтажа на 120 мкФ. Добавление внешнего конденсатора уменьшило пульсации с 8 до 5,6 мВ, что значительно ниже значения, указанного в описании модуля.

Пульсаций и шума, не уменьшенных посредством фильтрации, может быть достаточно, чтобы ухудшить характеристики устройств, подключенных к источнику питания. Добавление дополнительной емкости показало, как можно уменьшить шум и пульсации на выходе схемы.

Рис. 3. Схема накачки заряда

Другой эксперимент был сосредоточен на схеме накачки заряда и сравнивал характеристики полимерных конденсаторов с характеристиками многослойных керамических. В качестве краткого обзора: схема накачки заряда – это своего рода преобразователь постоянного тока (DC/DC-преобразователь), который использует конденсаторы для повышения или понижения напряжения. Некоторые виды коммутирующих устройств контролируют подключение напряжения питания к нагрузке через конденсатор. В схеме накачки заряда с двухступенчатым циклом конденсатор на первом этапе подключается через источник питания и заряжается от источника напряжения питания. На втором этапе схема изменяется таким образом, что конденсатор включается последовательно с источником питания и нагрузкой. Это делает напряжение на нагрузке равным сумме напряжения питания и напряжений на конденсаторах. Импульсный характер переключаемого более высокого выходного напряжения часто сглаживается путем использования конденсатора.

Системы с накачкой заряда могут удваивать, утраивать напряжение, вдвое уменьшать его и генерировать произвольные напряжения путем быстрого переключения между режимами, в зависимости от топологии схемы и применяемого контроллера. В данном случае схема накачки заряда представляла собой схему Диксона, в которой использовался вход, на который подавалось 12 В. На выходе без подключенной нагрузки было напряжение порядка 48 В (рисунок 3).

Рис. 4. Генератор, приводящий в действие схему накачки заряда

Экспериментаторы управляли этой системой с помощью простого генератора. Конструкция генерировала последовательность импульсов на выходе, используя счетчик 74HC4040D, инверторы на основе триггеров Шмитта 74AC14 и H-образный мост LMD18201 (рисунок 4). Схема использовала только один из выходов драйвера H-образного моста, потому что конденсаторы полярные, а полный мост сгенерировал бы напряжение обратной полярности, которое было бы подано на конденсаторы. В системе использовались керамические многослойные конденсаторы и полимерные конденсаторы, в обоих случаях это были конденсаторы емкостью 10 мкФ и рабочим напряжением 50 В.

В таблице 1 приведены результаты исследования функционирования конденсаторов в схеме накачки заряда. Полимерные конденсаторы могут значительно лучше выполнять свою функцию, чем многослойные керамические конденсаторы, особенно в тех случаях, когда рабочее напряжение близко к номинальному напряжению конденсатора.

Параметр	Многослойный керамический конденсатор	Полимерный конденсатор
Выходное напряжение, В	49	49
Входное напряжение, В	16	14,05
Входной ток, А	0,572	0,565
Выходной ток, А	0,139	0,138
Входная мощность, Вт	9,15	7,94
Выходная мощность, Вт	6,82	6,76
Эффективность, %	74,5	85,2
Напряжение пульсаций, Vp-p	2,91	0,5

Участники обнаружили, что без нагрузки обе схемы накачки генерировали одинаковое повышенное напряжение; при 12 вольтах на входе они выдавали 47 вольт на выходе. Тем не менее, чтобы получить на выходе 49 В, схеме с применением керамических многослойных конденсаторов потребовалось дополнительно подать еще два вольта на вход, что на 13% больше номинального входного напряжения.

Для схемы накачки заряда с полимерными конденсаторами и выходным напряжением 49 В, где в качестве нагрузки был подключен нагреватель клеевого пистолета, входная мощность составила 7,94 Вт, выходная мощность – 6,76 Вт, а КПД составил 85,2%. Для многослойных керамических конденсаторов, использовавшихся в схеме накачки заряда с выходным напряжением 49 В и аналогичной подключенной нагрузкой в виде нагревателя, входная мощность составила 9,15 Вт, выходная мощность – 6,82 Вт, а КПД – 74,5%.

Испытания также показали, что пульсации выходного напряжения в цепи, содержащей многослойные керамические конденсаторы, были примерно в пять раз выше, чем в цепи, содержащей полимерные конденсаторы, что было бы важно, если бы схему использовали в качестве источника питания. При том же входном напряжении (12 В) схема, содержащая полимерные конденсаторы, генерировала примерно на шесть вольт больше (под нагрузкой), чем схема с многослойными керамическими конденсаторами, что выше примерно на 17%.

Реальная альтернатива многослойным керамическим конденсаторам

Применение схемы накачки заряда показало, что полимерные конденсаторы могут работать значительно лучше, чем многослойные керамические конденсаторы, особенно в тех случаях, когда фактическое рабочее напряжение близко к номинальному напряжению конденсатора.

Экспериментаторы проверили работу схемы при различных условиях и при относительно низких значениях выходной мощности, с внешней входной емкостью и без нее. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

№ испытания (эксперимента)	Входное напряжение, В	Входной ток, А	Выходное напряжение, В	Выходной ток, А	Нагрузка на выходе, Ом	Мощность, рассеиваемая на нагрузке, Вт	Пульсации напряжения на выходе, мВ
1	10,52	0,036	1,005	0	Бесконечно большая величина	0	8
2	10,52	0,046	1,004	0,1	10	0,1	8
3	10,52	0,138	1,005	1	1	1	8
4	10,51	0,247	1,005	2	0,5	2	8
5	10,04	0,046	1,005	0,1	10	0,1	5,6
6	10,05	0,138	1	1	1	1	5,6
7	10,05	0,247	1,005	0,5	0,5	2	5,6

Эти эксперименты указывают на большие перспективы применения полимерных конденсаторов в качестве замены многослойным керамическим конденсаторам. Полимерные конденсаторы имеют преимущества перед многослойными керамическими конденсаторами, особенно с точки зрения более низкого значения ESR, обеспечения меньших пульсаций напряжения и лучшей энергоэффективности. Нехватка многослойных керамических конденсаторов вызвала много дискуссий в сообществе разработчиков относительно пассивных компонентов в целом и использования полимерных конденсаторов в частности. Хотя спрос и предложение многослойных керамических конденсаторов со временем стабилизируются, текущий дефицит конденсаторов данного типа помог понять, что полимерные конденсаторы в качестве альтернативы керамическим помогут избежать проблем с поставками в будущем.

 Источник: https://www.eeworldonline.com

Литература

1. Evaluating polymer capacitors 
2. The polymer capacitor contest page

Автор: Рэндалл Счастны Переводчик: Алексей Катков (г. Санкт-Петербург)

Производители: Panasonic

Разделы: Конденсаторы электролитические танталовые, Конденсаторы электролитические алюминиевые

Опубликовано: 21. 01.2020

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• ЭТО ЛОВУШКА!

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Серийный рюкзак SparkFun с графическим ЖК-дисплеем

25 в наличии ЖК-09352

$22,50 6,75 долл. США

3

Избранное Любимый 4

Список желаний

Шаговый двигатель — 29 унций дюйма (200 шагов/об, резьбовой вал)

В наличии РОБ-10848

37,50 $

5

Избранное Любимый 9

Список желаний

МИКРОЭ PAC1954 Нажмите

Нет в наличии ТОЛ-19241

24,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

МИКРОЭ ЦАП 4 Click

Нет в наличии DEV-19638

11,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

Волшебное зеркало, часть 2: обучение

22 июля 2020 г.

Помните то волшебное зеркало? Теперь у нас есть учебник, связанный с этим, и мы сделали очень красивое форматирование с помощью CSS! Проверьте это!

Избранное Любимый 4

Видя глаза в глаза

7 августа 2020 г.

Новая версия популярного OpenMV H7 уже здесь, вместе с новым модулем TFMini LiDAR и набором адресных источников света!

Избранное Любимый 0

Расширение Qwiic pHAT для Raspberry Pi 400 Руководство по подключению

17 декабря 2020 г.

Начните взаимодействие плат с поддержкой Qwiic с Raspberry Pi 400! Расширение SparkFun Qwiic pHAT для Raspberry Pi 400 предоставляет вам быстрое и простое решение для доступа ко всем GPIO 400, складывать ваши любимые HAT правой стороной вверх или подключать устройство с поддержкой Qwiic к шине I2C (GND, 3,3 В). , SDA и SCL).

Избранное Любимый 1

Конденсатор на печатной плате: подробное руководство

Конденсатор на печатной плате является одним из основных пассивных компонентов, которые мы используем в процессе проектирования. Это влияет на производительность и качество схемы. Точное знание свойств и характеристик конденсаторов при сборке и изготовлении печатных плат гарантирует успех при проектировании печатной платы конденсаторов.

Кроме того, конденсатор в вашем гаджете может выйти из строя из-за слишком сильного нагрева и напряжения. В этом случае требуется замена, которую вы можете сделать самостоятельно. В этой статье более подробно рассказывается о конденсаторах, от их основ до сборки на печатной плате (печатной плате).

 

Что такое конденсатор для печатных плат?

 

Конденсатор для печатной платы представляет собой электронный компонент на печатной плате, который накапливает электрический заряд и разряжает его в цепи. Он способствует бесперебойной работе электронного устройства, контролируя электрический поток по всей печатной плате.

Емкость печатной платы показывает, сколько электроэнергии может нести конденсатор. В своей самой простой форме конденсатор на печатной плате состоит из двух проводящих пластин с диэлектрическим материалом.

Конденсаторы различных типов имеют множество применений. Они могут быстро разряжаться, что характерно для лазеров и вспышек с емкостными датчиками.

 

Конденсаторы на печатной плате

 

Как работают конденсаторы на печатной плате?

 

Для работы конденсаторов на печатной плате требуется заряд. Первая пластина конденсатора печатной платы принимает электрический ток. Заряд накапливается на проводнике, вызывая накопление электрического заряда на электродах.

По мере накопления электронов первая металлическая пластина становится отрицательно заряженной. Затем лишние электроны перемещаются на соседнюю пластину. Результатом является положительный заряд на второй пластине.

Электроны на электродах пытаются объединиться. Тем не менее, изолятор между двумя пластинами препятствует этому. Диэлектрик представляет собой непроводящий материал, который препятствует перемещению заряда между проводниками.

Две металлические пластины продолжают заряжаться, сохраняя электрический заряд в конденсаторе. В конце концов, металлические пластины потеряют способность удерживать заряд. Все электроны в конденсаторе будут разряжаться, если на печатной плате есть канал для движения электрического заряда.

 

Различные типы конденсаторов

 

Типы конденсаторов

Конденсаторы можно разделить на две категории — постоянные и переменные. Постоянные конденсаторы имеют фиксированные значения емкости, а переменные конденсаторы имеют переменные значения емкости.

Кроме того, постоянные конденсаторы содержат неполяризованные и поляризованные конденсаторы, а переменная группа включает подстроечные и подстроечные конденсаторы. Вот основной обзор различных типов конденсаторов и их характеристик.

Типы конденсаторов

Керамические конденсаторы

Керамические конденсаторы имеют изоляционный материал из керамического материала. Имеют низкую емкость. Обычно это значение лежит в пределах от 1F до 1µF.

Эти конденсаторы имеют меньшую утечку тока и высокую диэлектрическую проницаемость. Керамические конденсаторы полезны в различных приложениях, включая ВЧ и аудио.

 

Керамический конденсатор, используемый в электронике (общий конденсатор)

Пленочные конденсаторы

 

Пленочные конденсаторы бывают нескольких видов: полиэфирные, металлизированные, полипропиленовые, ПТЭ и полистирольные.

Эти конденсаторы имеют высокое сопротивление изоляции, хорошие температурные характеристики и отсутствие диэлектрических потерь. Пленочные конденсаторы имеют низкую индуктивность, стабильны и доступны по цене.

 

Два пленочных конденсатора

 

Электролитические конденсаторы

 

Внешне эти конденсаторы напоминают маленькие консервные банки. Электролитические конденсаторы распространены в цепях, требующих большей емкости. Это потому, что они хранят много электрических токов. Диэлектрический материал представляет собой тонкий слой оксида, заключенный в маленькие банки.

Это полярные конденсаторы, поэтому они работают при правильном подключении; иначе риск взрыва при другом подключении.

 

Электролитические конденсаторы

 

Слюдяные конденсаторы

 

Конденсаторы из серебряной слюды состоят из листов слюды с металлическим покрытием и покрыты эпоксидной смолой для защиты окружающей среды. Слюдяные конденсаторы необходимы для проектирования печатных плат, когда компактность, температурная стабильность и точность имеют решающее значение.

Они имеют низкую потерю электрического заряда и часто используются на высоких частотах. Они также исключительно химически, электрически и физически стабильны благодаря своей уникальной кристаллической структуре, обычно слоистой.

 

Роль встроенных конденсаторов в конструкции печатных плат

 

Встроенные конденсаторы обладают большими возможностями, чем обычные конденсаторы. Их небольшие размеры идеально подходят для использования в качестве конденсаторов для поверхностного монтажа на печатных платах.

В процессе производства тонкий диэлектрический материал закрепляется между двумя слоями меди. Затем эпоксидная смола ламинирует медную фольгу. Благодаря этому диэлектрический материал во встроенных конденсаторах имеет высокую плотность емкости.

Встраиваемые конденсаторы имеют автоматизированную сборку и малую паразитную индуктивность. Они функционируют как развязывающие конденсаторы и имеют невероятно короткие электрические каналы. Кроме того, эти конденсаторы уменьшают шум шины питания и уменьшают электромагнитные помехи (EMI). Таким образом, паразитная емкость и индуктивность минимальны.

Встроенные конденсаторы используются в телекоммуникационных, вычислительных, медицинских и мобильных электронных устройствах. Они функционируют как фильтры систем электропитания, которые минимизируют свободную емкость.

 

Как уменьшить паразитную емкость на печатной плате

 

Паразитная емкость проявляется между проводниками на печатной плате. Это происходит из-за прохождения высокочастотных сигналов через печатную плату. Затем паразитная емкость создает электромагнитные помехи, которые распространяются на соседние дорожки.

Следующие способы помогут избежать паразитной емкости;

• Вы можете использовать экран Фарадея между дорожками. Защитное кольцо уменьшает емкостное влияние между двумя дорожками.
• Вы также можете увеличить расстояние между соседними дорожками. Вы можете применить правило 2W или 3W.
• Кроме того, используйте диэлектрические материалы с низкой диэлектрической проницаемостью, поскольку они создают меньшую паразитную емкость в цепи.
• Избегайте параллельной прокладки дорожек, так как это оставляет максимальную площадь между двумя дорожками, что приводит к максимальной емкости между дорожками.

 

Советы по размещению обходного конденсатора на печатной плате

 

Одним из важных этапов процесса проектирования является размещение обходных конденсаторов. Обратите внимание, что неправильное размещение шунтирующих конденсаторов полностью снижает их производительность. Вот несколько советов о том, как следует размещать обходные конденсаторы на печатной плате.

• Было бы лучше, если бы вы закрепили конденсаторы обхода печатной платы под контактными площадками верхних компонентов SMD. Это помогает создать больше места для дорожек разветвления и переходных отверстий.
• При работе с большими неполяризованными конденсаторами их следует располагать в порядке возрастания номинала рядом с выводом.
• Для устройств с большим количеством выводов питания требуется по крайней мере один шунтирующий конденсатор для каждого контакта питания.
• Наконец, при установке шунтирующих конденсаторов всегда сверяйтесь со схемой, поскольку многие логические входные контакты цифровых устройств имеют «высокий уровень».

 

Печатная плата SMD

Факторы, которые следует учитывать при выборе конденсатора на печатной плате

 

• Срок службы конденсатора: это период, в течение которого конденсатор будет продолжать нормально функционировать и обеспечивать заданную емкость.
• Стресс напряжения: более высокое (чем номинальное) напряжение может повредить конденсаторы. Таким образом, конденсатор должен иметь буфер напряжения на 50% больше ожидаемого падения напряжения.
• Тип диэлектрического материала в конденсаторе: диэлектрический материал конденсатора определяет его емкость и термическую стабильность.
• Диапазон рабочих температур конденсатора: Обычно рекомендуется учитывать температуру буфера, равную 50 % от максимальной температуры окружающей среды.
• Допуск: значение допуска показывает, насколько конденсатор может отклоняться от своего номинального значения в обоих направлениях.

 

Как заменить конденсатор на печатной плате

 

Шаг 1. Когда следует заменять конденсатор?

 

Перегоревший конденсатор может привести к отказу системы из-за отказа компонента. Типичные признаки перегоревшего конденсатора:

• Устройство не включается
•  Периодически включается и выключается
• Экран мерцает или искажается

Стоит потратить несколько минут на проверку конденсаторов на печатной плате, если вы столкнулись с какой-либо из этих проблем. Самое главное, выключите и отключите устройство от питания!

 

Шаг 2. Подготовьте инструменты для замены конденсатора

 

Для замены конденсатора необходимы следующие инструменты:

1. Отвертка
2. Паяльник
3. Сменные конденсаторы
4. Фитиль для пайки

 

Шаг 3.

Получите доступ к поврежденному конденсатору

 

Откройте электронный корпус с помощью отвертки, чтобы получить доступ к печатной плате. Чтобы открыть корпус, вам нужно найти множество винтов и язычков.

Верхняя часть перегоревшего или поврежденного конденсатора будет несколько изогнута наружу выпуклой формой. Обратите внимание на эти признаки, поскольку они указывают на перегоревший конденсатор.

 

Шаг 4. Извлеките поврежденный конденсатор

 

Как только вы обнаружите перегоревший конденсатор, наложите оплетку для пайки на основание выводов. Прижмите нагретый паяльник к оплетке, когда она полностью нагрета, чтобы припой нагрелся и втянулся в оплетку.

Снимите конденсатор с печатной платы, потянув его до тех пор, пока выводы конденсатора не очистятся от припоя. Удалите остатки припоя с контактных точек печатной платы с помощью паяльного фитиля.

 

Удалите поврежденный конденсатор на печатной плате.

 

Шаг 5. Установите новый конденсатор

 

Для установки нового конденсатора необходимо обрезать выводы нового конденсатора, чтобы сделать их ровными и установить на той же высоте, что и предыдущий конденсатор. Затем поместите выводы нового конденсатора в отверстия, где раньше стоял старый конденсатор.

Следовательно, поместите жало паяльника прямо на соединение на обратной стороне печатной платы. Протолкните провод через отверстие, как только кончик утюга коснется отверстия, затем выньте его. Старый припой затвердеет и закрепит новую часть внутри него.

 

Утилизация конденсатора для печатных плат

 

Измельчение и измельчение больше не являются приемлемыми заменителями утилизации конденсаторов для печатных плат. Негерметичные конденсаторы на печатных платах вредны для окружающей среды.

Поэтому для утилизации ваших печатных плат требуется прямая утилизация на объекте, одобренном TSCA или организацией по утилизации опасных отходов.