Vysvětlené typy kondenzátorů

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





V tomto příspěvku se dozvídáme o základech kondenzátoru a také o různých typech kondenzátorů, které jsou běžně dostupné na trhu a používají se ve většině elektronických obvodů.

Přehled

Kondenzátor je jednoduše pasivní elektronická část, která je určena k ukládání elektrického náboje.



Ve fyzické formě je vyroben z dvojice kovových desek nebo elektrod oddělených izolačním obsahem nebo dielektrikem. Přivedení stejnosměrného napětí na svorky kondenzátoru okamžitě generuje nedostatek elektronů na kladné desce a nadbytek elektronů na záporné desce, jak ukazuje následující obrázek.

Toto diferenciální nahromadění elektronů vede k elektrickému náboji, který akumuluje určitou hladinu (na základě napětí), po které zůstává na této úrovni. Pokud je zapojen stejnosměrný proud, izolátor uvnitř kondenzátoru funguje jako blokovací systém pro tok proudu (může to však být mírný přechodný nabíjecí proud, který zabrání úplnému nabití kondenzátoru).



Když se na kondenzátoru použije střídavé napětí, náboj akumulovaný během poloviny střídavého cyklu se zvrátí s další 2. poloviční fází, což způsobí, že kondenzátor umožní efektivní průchod proudu, jako by dielektrická izolace nikdy neexistovala.

Proto je-li zapojeno střídavé napětí, kondenzátor jednoduše funguje jako spojovací zařízení. Nalézáte téměř žádné elektronické obvody, které nesou střídavé napětí a neobsahují několik kondenzátorů, případně pro propojení nebo pro optimalizaci obecné frekvenční odezvy systému.

V posledně uvedeném scénáři je kondenzátor spojen s odporem, aby se vytvořila kombinace RC. Výskyt nabíjení / vybíjení spojený s kondenzátory lze také použít v různých jiných obvodech, např. , fotografický elektronický blesk.

Stejně jako rezistory lze kondenzátory konfigurovat tak, aby pracovaly s pevnými hodnotami, nebo mohly být nastavitelné podle jejich velikosti. Pevné kondenzátory jsou náhodou základem obvodu (spolu s rezistory). Variabilní kondenzátory jsou většinou určeny k optimalizaci naladěných obvodů.

The výkonové parametry každého kondenzátoru se liší, a proto se odpovídajícím způsobem liší i jejich aplikace.

Jednou z forem elektronických součástek, která je široce používána, jsou elektronické kondenzátory. Kromě toho další kondenzátory používané v tomto odvětví zahrnují keramiku, stříbrnou slídu, elektrolytické, plastové, tantalové a další.

Každý typ kondenzátoru se používá v různých aplikacích podle jejich příslušných nevýhod a výhod.

Je zásadní, že musí být zvolen správný typ kondenzátoru, protože obvod, ve kterém je kondenzátor používán, je značně kondenzátorem.

Pokud tedy není vybrán správný typ kondenzátoru pro vložení do obvodu na základě jeho parametrů, může to mít za následek nesprávnou nebo chybnou funkci obvodu.

Základy kondenzátorů

Fyzikální zákony, které v zásadě řídí různé typy kondenzátorů, jsou stejné a podle toho se dodržují.

Tyto základní zákony určují různé parametry kondenzátorů, například to, jak by kondenzátor pracoval, hodnota kondenzátoru a jeho kapacita (maximální množství náboje, které kondenzátor pojme).

Základní teorie, na které jsou kondenzátory postaveny a fungují, tedy umožňuje porozumět různým formám kondenzátorů a tomu, jak je lze nebo používají.

Poznámka: I když v oblasti dielektriky došlo k mnoha změnám, základní zákony, na kterých kondenzátory pracují, se nezměnily a platí dodnes.

Typy kondenzátorů a dielektrik

Jak již bylo uvedeno výše, i když základní zákony, na nichž kondenzátory fungují, se vlastnosti kondenzátorů výrazně liší kvůli způsobu, jakým je každý typ kondenzátoru konstruován.

Různé vlastnosti, které mají různé typy kondenzátorů, jsou dány jejich hlavním prvkem, který je umístěn mezi dvěma deskami kondenzátoru a je známý jako „dielektrický“.

Dielektrická konstanta kondenzátoru může ovlivnit úroveň kapacity, které může kondenzátor dosáhnout při daném konkrétním objemu. Rovněž lze nalézt různé kondenzátory různých typů, které mají přirozenou polarizaci, přičemž napětí probíhající přes kondenzátor je tolerováno pouze v jednom směru.

Na druhou stranu lze najít různé kondenzátory různých typů, které mají nepolarizovanou povahu, přičemž napětí protékající kondenzátorem je tolerováno v obou směrech.

Kondenzátory se běžně jmenují na základě povahy dielektrika, které je v kondenzátoru přítomno.

To svědčí o obecných vlastnostech, které bude kondenzátor vykazovat, spolu s různými různými typy obvodových funkcí, kde je lze použít.

Přehled kondenzátorů a jejich různých typů

Pro nepolarizované kondenzátory se používají různé formy designu, z nichž téměř všechny lze snadno rozpoznat podle stylu kondenzátoru. Nemusíte se dívat do detailů ohledně skutečných staveb. Jejich konkrétní vlastnosti jsou zásadní, i když, protože tyto mohou rozhodnout o ideální odrůdě pro práci s konkrétní aplikací.

Nepolarizované kondenzátory

  1. Papírové dielektrické kondenzátory , které jsou obvykle identifikovatelné podle trubkovitého tvaru, jsou nejlevnější, ale obvykle objemné. Jejich mnoho dalších klíčových omezení spočívá v tom, že nejsou vhodné pro použití při vysokých frekvencích nad 1 MHz, což prakticky omezuje jejich použití na zvukové obvody. Ty se obvykle nacházejí v hodnotách od 0,05 µF do 1 nebo 2µF, s provozním napětím mezi 200 až 1 000 volty. Papírem potažené papírové dielektrické kondenzátory mohou mít mnohem větší provozní napětí.
  2. Keramické kondenzátory jsou velmi oblíbené v malých audio a rf obvodech. Jsou docela levné a lze je získat v různých hodnotách od 1 pF do 1 µF s podstatným provozním napětím a navíc jsou rozpoznány velmi malým únikem. Mohou být vyráběny jak v kotoučích, tak ve válcových strukturách a jako metalizované keramické desky.
  3. Kondenzátory stříbrná slída jsou nákladnější než keramické kondenzátory, ale mají vynikající vysokofrekvenční pracovní schopnost a mnohem menší tolerance, takže se obvykle považují za vhodné pro životně důležité aplikace. Mohly by být vyráběny s extrémně vysokým provozním napětím.
  4. Polystyrenové kondenzátory jsou vyrobeny z kovové fólie oddělené polystyrénovou fólií, která má obvykle integrovaný polystyrenový kryt, který zaručuje lepší izolační vlastnosti. Ty jsou známé svými minimálními ztrátami s vysokými frekvencemi, vynikající stabilitou a konzistencí. Hodnoty se mohou pohybovat od 10 pF do 100 000 pF, avšak pracovní napětí obvykle klesá s rostoucími hodnotami kapacity.
  5. Polykarbonátové kondenzátory mají tendenci být obvykle vyráběny ve formě obdélníkových kusů, které mají konec zakončený jako dráty, které lze snadno zasunout do otvorů PCB. Poskytují vysoké hodnoty (až 1µF) v malých rozměrech spolu s vlastnostmi snížených ztrát a minimální indukčnosti. Stejně jako polystyrenové kondenzátory je provozní napětí ohroženo vyššími hodnotami kapacity.
  6. Kondenzátory z polyesterové fólie jsou rovněž vyráběny pro přímou montáž do desek plošných spojů s hodnotami od 0,01 µF do 2,2 µF. Obvykle mají větší velikost ve srovnání s polykarbonátovými kondenzátory. Jejich malá vnitřní indukčnost umožňuje, aby byly zvláště vhodné pro vazební a oddělovací funkce v elektronických obvodech. Hodnoty kondenzátorů z polyesterové fólie jsou obvykle uváděny s barevným kódem obsahujícím 5 barevných kroužků.
  7. Mylarové filmové kondenzátory lze považovat za standardní filmový kondenzátor, běžně se vyskytující v hodnotách od 0,001 µF do 0,22 µF, s provozním napětím do 100 voltů stejnosměrného proudu.

Různé typy kondenzátorů, které se používají ve většině elektronických obvodů, jsou následující:

Keramický kondenzátor:

keramický diskový kondenzátor 0,1uF

Kondenzátor, jmenovitě keramický kondenzátor, se používá pro různé aplikace včetně RF a zvuku.

Rozsah hodnot keramického kondenzátoru je mezi několika pikofaradami a 0,1 mikrofaradami. Keramické kondenzátory jsou v průmyslu nejpoužívanější, protože se jedná o nejspolehlivější a nejlevnější typ kondenzátoru, který je k dispozici.

Dalším důvodem jeho běžného a širokého použití je také to, že ztrátový faktor keramického kondenzátoru je velmi nízký. Faktor ztráty kondenzátoru však také závisí na dielektriku, které se v kondenzátoru používá.

Keramické kondenzátory se používají jak ve formátech pro povrchovou montáž, tak pro olověné kvůli konstrukčním vlastnostem kondenzátorů.

Elektrolytický kondenzátor:

elektrolytický kondenzátor 4700uF

Jeden typ kondenzátoru, který je v přírodě polarizovaný, jsou elektrolytické kondenzátory.

Hodnoty kapacity, které nabízí elektrolytický kondenzátor, jsou velmi vysoké a pohybují se nad 1µF. elektrolytické kondenzátory se používají v průmyslu běžně pro aplikace, které jsou prováděny na nízké frekvenci, jako jsou aplikace pro odpojení, napájecí zdroje a aplikace zvukové vazby.

Je to proto, že tyto aplikace mají limit frekvence téměř 100 kHz.

Tantalový kondenzátor:

tantalový kondenzátor 2,2uF

Dalším typem polarizovaného kondenzátoru je tantalový kondenzátor. Úroveň kapacity poskytovaná tantalovým kondenzátorem při jejich objemu je velmi vysoká.

Jednou z nevýhod tantalového kondenzátoru je to, že v tantalovém kondenzátoru není tolerance vůči reverznímu předpětí, což může mít za následek explozi kondenzátoru při vystavení stresu.

Další nevýhodou je, že má velmi nízkou toleranci k zvlněným proudům, a proto by neměly být vystaveny vysokému napětí (například napětí, které je vyšší než jejich pracovní napětí) a vysokému zvlnění proudu. Tantalové kondenzátory jsou k dispozici jak ve formátech pro povrchovou montáž, tak pro vývody.

Stříbrný slídový kondenzátor:

stříbrný slídový kondenzátor

Přestože se v současné době výrazně snížilo použití kondenzátorů stříbrné slídy, stabilita poskytovaná kondenzátory stříbrné slídy je stále velmi vysoká spolu s vysokou přesností a nízkou ztrátou.

Ve stříbrných slídových kondenzátorech je také dostatek místa. Mezi aplikace, kde se primárně používají, patří aplikace RF.

Maximální hodnoty, na které je kondenzátor stříbrné slídy omezen, jsou přibližně 100 pF.

Polystyrenový filmový kondenzátor:

kondenzátory z polystyrenového filmu

Kondenzátory z polystyrenového filmu poskytují kondenzátor s úzkou tolerancí, kdykoli je to požadováno. Tyto kondenzátory jsou také relativně levnější než jiné kondenzátory.

Dielektrický sendvič nebo desky přítomné v kondenzátorech z polystyrenového filmu jsou válcovány dohromady, což má za následek tvar kondenzátoru v trubicovém tvaru.

Umístění dielektrického sendviče a tvar kondenzátoru omezuje odezvu kondenzátoru na vysoké frekvence díky přidání indukčnosti, a proto reaguje pouze na několik 100kHz.

Obecná dostupnost kondenzátorů z polystyrenového filmu je ve formě olověných elektronických součástek.

Kondenzátor polyesterového filmu:

Kondenzátor z polyesterového filmu 330nF


Tolerance poskytovaná kondenzátorem z polyesterové fólie je velmi nízká, a proto se tyto kondenzátory používají v situacích, kdy je třeba předem zvážit cenu.

Úroveň tolerance velkého procenta dostupných kondenzátorů z polyesterové fólie je buď 10% nebo 5%, což je považováno za dostatečné pro řadu aplikací.

Obecná dostupnost kondenzátorů z polyesterové fólie je ve formě elektronických součástek s vývody.

Kondenzátor z metalizovaného polyesterového filmu

Kondenzátor z metalizovaného polyesterového filmu 0,33uF 250V

Typ kondenzátorů s metalizovanou polyesterovou fólií se skládá z polyesterových fólií, které jsou pokovené a v každém jiném smyslu je to podobné jako u kondenzátorů z polyesterové fólie nebo v jiné její formě.

Jednou z výhod, které se dosahuje kovovým polyesterovým filmem, je to, že vyrábí elektrody o velmi malé šířce, a tím umožňuje také obalení kondenzátoru v balíčku velmi malých velikostí.

Obecná dostupnost kondenzátorů metalizované polyesterové fólie je ve formě olověných elektronických součástek.

Polykarbonátový kondenzátor:

Polykarbonátový kondenzátor 0,1uF 250V

V aplikacích, kde je nejdůležitějším a nejdůležitějším požadavkem vysoký výkon a spolehlivost, používají tyto aplikace polykarbonátové kondenzátory.

Hodnota kapacity je udržována polykarbonátovými kondenzátory po dlouhou dobu, protože jejich úroveň tolerance je velmi vysoká. Takových vysokých úrovní tolerance je dosaženo díky stabilitě polykarbonátového filmu použitého v polykarbonátovém kondenzátoru.

Faktor rozptylu polykarbonátového kondenzátoru je navíc velmi nízký a vydrží teplotu širokého rozsahu a zůstane stabilní.

Rozsah teplot, které tento kondenzátor vydrží, je mezi -55 ° C a + 125 ° C. Přes všechny tyto vlastnosti se výroba a výroba polykarbonátových kondenzátorů významně snížila.

Kondenzátor PPC nebo polypropylen:

Kondenzátor PPC nebo polypropylen 0,01 uF 400 V

U těchto typů kondenzátorů je požadovaná úroveň tolerance vyšší než úroveň, kterou může poskytnout polyesterový kondenzátor, v těchto případech se používají polypropylenové kondenzátory.

Materiál použitý pro dielektrikum v polypropylenovém kondenzátoru je polypropylenový film.

Výhodou, kterou má polypropylenový kondenzátor oproti ostatním kondenzátorům, je to, že vydrží velmi vysoké napětí po určitou dobu a tím je změna úrovně kapacity v důsledku zvýšení a snížení napětí v daném časovém období velmi nízká.

Polypropylenový kondenzátor se používá také v případech, kdy je použitá frekvence velmi nízká, většinou v rozmezí 100 kHz, což je maximální limit.

Obecná dostupnost polypropylenového kondenzátoru je ve formě olověných elektronických součástek.

Skleněné kondenzátory:

Dielektrikum, které se používá ve skleněném kondenzátoru, je vyrobeno ze skla. I když jsou skleněné kondenzátory drahé, jejich úroveň výkonu je velmi vysoká.

Schopnost vysokofrekvenčního proudu skleněných kondenzátorů je velmi vysoká a ztráta je extrémně nízká. Ve skleněných kondenzátorech navíc chybí piezoelektrický šum.

Všechny tyto a některé další vlastnosti skleněných kondenzátorů je činí nejvhodnějšími a nejvhodnějšími pro vysokofrekvenční aplikace, které vyžadují vysoký výkon.

Superkondenzátor:

superkondenzátor maxwell

Jiná jména, pod kterými je supercap známá, jsou ultracapacitor nebo supercapacitor.

Hodnoty kapacity těchto kondenzátorů jsou velmi velké, a proto se také jmenuje. Úrovně kapacity ultrakapacitoru jdou téměř k mnoha tisícům Faradů.

Ultrakapacitor se používá v průmyslu k poskytování zásoby paměti spolu s různým využitím v oblasti automobilových aplikací. Pod supercapem jsou zahrnuty různé hlavní typy kondenzátorů.

Spolu s nimi existují různé další typy kondenzátorů kondenzátorů, které se používají, když jsou aplikace specializovány v přírodě.

Identifikace kondenzátorů se provádí hlavně pomocí jejich parametrů, jako jsou hodnoty, které jsou označeny nad případy kondenzátorů. Aby se parametry zobrazily kompaktním způsobem, označují se parametry ve formě kódu.

VARIABILNÍ KAPACITORY

Variabilní kondenzátor MW rádiového kondenzátoru

Variabilní kondenzátory jsou vyrobeny z alternativních kusů kovových desek, přičemž jedna sada je pevná a nepohyblivá a druhá pohyblivá.

Desky jsou odděleny dielektrikem, kterým může být vzduch nebo pevné dielektrikum. Pohyb jedné sady desek posune celkovou část desek, čímž změní kapacitu přes desky.

Dále standardní rozlišení mezi ladicími kondenzátory používanými pro opakovanou manipulaci (např. K nastavení rádiové přijímací stanice) a trimovacími kondenzátory určenými k předběžnému nastavení laděného obvodu.

Ladicí kondenzátory mají tendenci být větší, výkonnější struktury a obvykle vzduchového dielektrického typu.

Zastřihovací kondenzátory jsou často určovány slídovým nebo filmovým dielektrikem majícím snížené množství desek, přičemž kapacita je vylepšena otáčením středního šroubu, aby se změnilo napětí napříč deskami a dielektrickou slídou.

Vzhledem k tomu, že jsou kompaktnější, může být trimovací kondenzátor občas použit jako ladicí kondenzátor na kapesním rádiovém obvodu FM, ačkoli exkluzivní mini tuningové kondenzátory jsou vyráběny pro instalaci přímo na PCB.

Pokud jde o ladění kondenzátorů, struktura lopatek určuje způsob, jakým se kapacita mění při pohybu vřetena.

Všechny tyto atributy jsou obecně kategorizovány v jednom z následujících popisů:

1. Lineární: kde každý stupeň otáčení vřetena generuje podobnou změnu kapacity. Toto je nejtypičtější druh zvolený pro rádiové přijímače.

2. Logaritmický: kde každý stupeň pohybu vřetena generuje trvale se měnící úroveň frekvence naladěného obvodu.

3. Rovnoměrná frekvence: kde každý jednotlivý stupeň pohybu vřetene poskytuje stejnou změnu frekvence v naladěném obvodu. 4. Zákon čtverce: ve kterém je změna kapacity úměrná druhé mocnině úhlu pohybu vřetena.




Předchozí: Porozumění barevným kódům rezistorů s praktickými příklady Další: Hodnoty standardní řady E rezistoru