Dacă creați în mod regulat circuite electrice, ați folosit probabil condensatori. Aceasta este o componentă standard a circuitelor, la fel ca rezistența pe care o luați de pe raft fără ezitare. Folosim condensatori pentru a netezi energia și decuplarea, blocarea dc, circuitele de sincronizare și alte aplicații.
Dar condensatorul nu este doar un balon cu două fire și câțiva parametri - tensiune de lucru și capacitate. Există o gamă imensă de tehnologii și materiale cu proprietăți diferite utilizate pentru a crea condensatori. Și, deși în majoritatea cazurilor aproape orice condensator de capacitate adecvată se va potrivi pentru orice sarcină, o bună înțelegere a funcționării acestor dispozitive vă poate ajuta să alegeți nu doar ceva potrivit, ci cel mai bun. Dacă ați avut vreodată o problemă cu stabilitatea temperaturii sau sarcina de a găsi sursa de zgomot suplimentar - veți aprecia informațiile din acest articol.
Să începem cu un simplu
Este mai bine să începeți cu un simplu și să descrieți principiile de bază ale funcționării condensatoarelor înainte de a trece la dispozitivele reale. Condensatorul ideal este format din două plăci conductoare, separate printr-un dielectric. Acumulatorul este colectat pe plăci, dar nu poate circula între ele - dielectricul are proprietăți izolatoare. Deci condensatorul acumulează o încărcătură.
Capacitatea este măsurată în Farad: un condensator într-un farad produce o tensiune de un volt, dacă există o sarcină într-un singur pandantiv. La fel ca multe alte unități ale sistemului SI, are o dimensiune nepractică, deci dacă nu țineți cont de supercapacitorii, despre care nu vom vorbi aici, cel mai probabil veți întâlni micro-, nano- și picofarade. Capacitatea oricarui condensator poate fi derivata din dimensiunile si proprietatile dielectrice - daca este interesata, formula pentru aceasta poate fi gasita in Wikipedia. Amintiți-vă că nu este necesar, dacă nu vă pregătiți pentru examen - dar conține un fapt util. Capacitatea este proporțională cu constanta electrică εr. care a dus la vânzarea de diverși condensatori utilizând diferite materiale dielectrice pentru a realiza capacități mari sau pentru a îmbunătăți caracteristicile de tensiune.
Inductanța parazită și rezistența unui condensator real
Prin utilizarea dielectricilor în condensatori există o problemă, alături de faptul că dielectricul cu caracteristicile dorite are efecte secundare neplăcute. Toate condensatoarele au rezistență parazită mică și inductanță, care uneori pot afecta funcționarea acesteia. Constantele electrice variază de la temperatură și tensiune, piezoelectricitate sau zgomot. Unele condensatoare sunt prea scumpe, unele au stări de defectare. Și acum ajungem la partea principală a articolului, în care vom vorbi despre diferite tipuri de condensatori și proprietățile lor, utile și dăunătoare. Nu vom acoperi toate tehnologiile posibile, deși cele mai uzuale vor fi descrise.
Aluminiu electrolitic
Conductoarele electrolitice de aluminiu utilizează un strat oxidat anodic pe o foaie de aluminiu ca o placă dielectrică și un electrolit dintr-o celulă electrochimică ca o altă placă. Prezența unei celule electrochimice îi face polari, adică tensiunea DC trebuie să fie aplicată într-o direcție, iar placa anodizată trebuie să fie un anod sau un plus.
În practică, plăcile lor sunt realizate sub formă de sandwich din folie de aluminiu, înfășurate într-un cilindru și plasate într-o cutie de aluminiu. Tensiunea de funcționare depinde de adâncimea stratului anodizat.
Condensatoarele electrolitice sunt cele mai mari dintre condensatoarele cele mai frecvente, de la 0,1 la mii de μF. Datorită împachetării strânse a celulei electrochimice, ele au o inductanță serială echivalentă (seria echivalentă, ESI sau inductanța efectivă), care nu pot fi utilizate la frecvențe înalte. De obicei, acestea sunt utilizate pentru a netezi energia și dezlipi, precum și pentru a conecta frecvențele audio.
Tantal electrolitic
Condensator de suprafață tantal
Condensatoarele electrolitice de tip tantal sunt fabricate sub forma unui anod sinterizat de tantal cu o suprafață mare pe care se cultivă un strat de oxid gros și apoi se introduce un catalizator ca electrolit de dioxid de mangan. Combinația dintre suprafața mare și proprietățile dielectrice ale oxidului de tantal are ca rezultat o capacitate mare în ceea ce privește volumul. Ca rezultat, astfel de condensatori sunt mult mai puțini decât condensatorii de aluminiu de capacitate comparabilă. Ca și cele din urmă, condensatorii de tantal au polaritate, deci curentul direct trebuie să meargă exact în aceeași direcție.
Capacitatea lor disponibilă variază între 0,1 și câteva sute μF. Acestea au mult mai puțină rezistență la scurgere și rezistență în serie echivalentă (ESR) și, prin urmare, ele sunt utilizate în testare, dispozitive de măsurare și dispozitive audio de înaltă calitate - în cazul în care aceste proprietăți sunt utile.
În cazul condensatoarelor de tantal, este necesar, în special, să se monitorizeze starea defectării, se întâmplă ca acestea să se aprindă. Oxidul tantalic amorf este un dielectric bun, dar într-o formă cristalină devine un bun conductor. Folosirea incorectă a unui condensator tantal - de exemplu, hrănirea prea multă curent de pornire poate duce la o tranziție a dielectricului într-o altă formă, care va crește curentul care trece prin el. Adevărat, reputația asociată cu incendii a apărut în generațiile anterioare de condensatori de tantal, iar metodele îmbunătățite de producție au dus la crearea de produse mai fiabile.
Filme din polimeri
Întreaga familie de condensatoare utilizează filme polimerice ca dielectrice și filmul se află fie între straturi răsucite sau alternante din folie metalică, fie are un strat metalizat pe suprafață. Tensiunea lor de operare poate atinge până la 1000 V, dar acestea nu au capacități ridicate - de obicei de la 100 pF la 1 mV. Fiecare tip de film are argumente pro și contra, dar, în general, întreaga familie se caracterizează printr-o capacitate și o inductanță mai mică decât cele electrolitice. Prin urmare, ele sunt utilizate în dispozitive de înaltă frecvență și pentru decuplarea în sistemele cu zgomot electric, precum și în sistemele cu destinație generală.
Conductoarele din polipropilenă sunt utilizate în circuite care necesită o bună stabilitate termică și de frecvență. Ele sunt de asemenea utilizate în sistemele de alimentare, pentru suprimarea EMF, în sistemele care utilizează curenți alternativi de înaltă tensiune.
Condensatoarele de poliester, deși nu au astfel de caracteristici de temperatură și frecvență, sunt ieftine și pot rezista la temperaturi ridicate când sunt lipite pentru montarea pe suprafață. În acest sens, ele sunt utilizate în circuite concepute pentru utilizare în aplicații non-critice.
Condensatoare polietilen-naftalat. Nu au caracteristici stabile de temperatură și frecvență, dar pot rezista la temperaturi și tulpini mult mai mari decât cele din poliester.
Conductoarele polietilen-sulfură au caracteristici de temperatură și frecvență ale polipropilenei și, în plus, pot rezista la temperaturi ridicate.
În echipamentele vechi puteți să vă împiedicați pe condensatori din policarbonat și polistiren, dar acum nu mai sunt utilizați.
Istoria condensatoarelor ceramice este destul de lungă - acestea au fost folosite de la primele decenii ale secolului trecut până în prezent. Condensatoarele timpurii erau un singur strat de ceramică, metalizat pe ambele părți. Cele mai vechi sunt, de asemenea, mai multe straturi, unde placile cu metalizare si ceramica se alterneaza. În funcție de dielectric, capacitatea lor variază de la 1 pF la zeci de μF, iar tensiunile ajung la kilovolt. În toate ramurile electronicii, unde este necesară o capacitate mică, se pot găsi atât discuri ceramice cu un singur strat cât și condensatoare de pachete multistrat de montare pe suprafață.
Cea mai ușoară cale este de a clasifica condensatoarele ceramice în dielectrice, deoarece acestea conferă condensatorului toate proprietățile. Dielectricitățile sunt clasificate prin coduri de trei litere, unde temperatura și stabilitatea lor de operare sunt criptate.
C0G are o stabilitate mai bună în rezervor în raport cu temperatura, frecvența și tensiunea. Se utilizează în circuite de înaltă frecvență și în alte circuite de mare viteză.
X7R nu au caracteristici de temperatură și tensiune atât de bune, prin urmare sunt utilizate în cazuri mai puțin critice. De obicei este dezlănțuit și diverse aplicații universale.
Y5V au o capacitate mult mai mare, dar caracteristicile de temperatură și tensiune sunt chiar mai mici. De asemenea, folosit pentru dezlănțuire și în diverse aplicații universale.
Deoarece ceramica are deseori proprietăți piezoelectrice, unele condensatoare ceramice prezintă un efect de microfon. Dacă ați lucrat cu tensiuni înalte și frecvențe în domeniul audio, de exemplu, în cazul amplificatoarelor cu tub sau electrostatice, ați auzit cum condensatoarele "cântă". Dacă ați folosit un condensator piezoelectric pentru a asigura stabilizarea frecvenței, s-ar putea să observați că sunetul său este modulat de vibrațiile din împrejurimile sale.
Vă cer să scrieți despre orice inexactități și erori pe care le-ați găsit prin mesaje personale de pe site. Mulțumesc.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: