Практические соображения - конденсаторы

Конденсаторы, как и все электрические компоненты, имеют ограничения, которые необходимо соблюдать для обеспечения надежности и правильной работы схемы.

Рабочее напряжение конденсатора

Рабочее напряжение :Поскольку конденсаторы представляют собой не что иное, как два проводника, разделенных изолятором (диэлектриком), вы должны обращать внимание на максимальное допустимое напряжение на нем. Если приложить слишком большое напряжение, предел «пробоя» диэлектрического материала может быть превышен, что приведет к внутреннему короткому замыканию конденсатора.

Полярность конденсатора

Полярность :Некоторые конденсаторы производятся таким образом, что они могут выдерживать приложенное напряжение только одной полярности, но не другой. Это связано с их конструкцией:диэлектрик представляет собой микроскопически тонкий слой изоляции, нанесенный на одну из пластин постоянным напряжением во время производства. Они называются электролитическими . конденсаторы , и их полярность четко обозначена.

Изменение полярности напряжения на электролитический конденсатор может привести к разрушению этого сверхтонкого диэлектрического слоя, что приведет к разрушению устройства. Однако тонкость этого диэлектрика обеспечивает чрезвычайно высокие значения емкости при относительно небольшом размере корпуса. По той же причине электролитические конденсаторы имеют более низкое номинальное напряжение по сравнению с конденсаторами других типов.

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема: Поскольку пластины конденсатора имеют некоторое сопротивление и поскольку диэлектрик не является идеальным изолятором, не существует такой вещи, как «идеальный» конденсатор. В реальной жизни конденсатор имеет как последовательное сопротивление, так и параллельное сопротивление (сопротивление утечки), которые взаимодействуют с его чисто емкостными характеристиками:

К счастью, относительно легко изготовить конденсаторы с очень малым последовательным сопротивлением и очень высоким сопротивлением утечке!

Физический размер конденсатора

Для большинства приложений в электронике минимальный размер является целью разработки компонентов. Чем меньше могут быть изготовлены компоненты, тем больше схем может быть встроено в меньший корпус, и, как правило, также сохраняется вес. Что касается конденсаторов, то существует два основных фактора, ограничивающих минимальный размер блока: рабочее напряжение и емкость . . И эти два фактора, как правило, противоположны друг другу. При любом выборе диэлектрических материалов единственный способ увеличить номинальное напряжение конденсатора - это увеличить толщину диэлектрика. Однако, как мы видели, это приводит к уменьшению емкости. Емкость можно поднять, увеличив площадь пластины. но это делает единицу большего размера. Вот почему нельзя судить о емкости конденсатора в фарадах просто по размеру. Конденсатор любого заданного размера может иметь относительно высокую емкость и низкое рабочее напряжение, наоборот, или некий компромисс между двумя крайностями. Для примера возьмем следующие две фотографии:

Это довольно большой по физическим размерам конденсатор, но у него довольно низкое значение емкости:всего 2 мкФ. Однако его рабочее напряжение довольно высокое:2000 вольт! Если бы этот конденсатор был модернизирован так, чтобы между его пластинами был более тонкий слой диэлектрика, можно было бы достичь, по крайней мере, стократного увеличения емкости, но за счет значительного снижения его рабочего напряжения. Сравните фотографию выше с приведенной ниже. Конденсатор, показанный на нижнем рисунке, представляет собой электролитический блок, по размеру аналогичный приведенному выше, но с очень разные значения емкости и рабочего напряжения:

Более тонкий диэлектрический слой дает ему гораздо большую емкость (20 000 мкФ) и резко снижает рабочее напряжение (35 В непрерывно, 45 В прерывисто).

Вот несколько примеров конденсаторов разных типов, все меньше, чем показанные ранее:

Электролитические и танталовые конденсаторы поляризованы . (чувствительны к полярности) и всегда имеют соответствующую маркировку. Отрицательные (-) выводы электролитических агрегатов обозначены стрелками на корпусах. У некоторых поляризованных конденсаторов полярность обозначена маркировкой положительного вывода. Большой электролитический блок емкостью 20 000 мкФ, показанный в вертикальном положении, имеет положительный (+) вывод, помеченный знаком «плюс». Керамические, майларовые, пластиковые пленочные и воздушные конденсаторы не имеют маркировки полярности, потому что эти типы неполяризованные (они не чувствительны к полярности).

Конденсаторы - очень распространенные компоненты в электронных схемах. Внимательно посмотрите на следующую фотографию - каждый компонент, отмеченный на печатной плате знаком «C», является конденсатором:

Некоторые из конденсаторов, показанных на этой плате, являются стандартными электролитическими:C ₃₀ (вверху доски, в центре) и C ₃₆ (левая сторона, 1/3 сверху). Некоторые другие представляют собой особый вид электролитических конденсаторов под названием тантал . , потому что из этого металла изготавливаются пластины. Танталовые конденсаторы имеют относительно высокую емкость для своего физического размера. Следующие конденсаторы на схемной плате, показанной выше, выполнены из тантала:C ₁₄ (слева внизу от C ₃₀ ), С ₁₉ (непосредственно под R ₁₀ , что ниже C ₃₀ ), С ₂₄ (нижний левый угол доски) и C ₂₂ (внизу справа).

Примеры конденсаторов еще меньшего размера можно увидеть на этой фотографии:

Конденсаторы на этой печатной плате являются «устройствами для поверхностного монтажа», как и все резисторы, из соображений экономии места. Следуя правилам маркировки компонентов, конденсаторы можно идентифицировать по этикеткам, начинающимся с буквы «C».

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Таблица конденсаторов