Пленочные конденсаторы 101: свойства, конструкция и практические применения

Вы энтузиаст DIY, увлекающийся электронными схемами? Тогда важно понимать конденсаторы — чтобы использовать их правильно. В конце концов, конденсаторы — жизненно важные пассивные компоненты, встречающиеся в широком спектре схем.

В этой статье обсудим неполярный конденсатор, выделяющийся универсальностью и стоимостью — пленочный конденсатор.

Вы могли встречать его как Mylar или полиэфирный конденсатор — об этом позже. Также рассмотрим, что это за устройство, как работает, применения и другое.

Приступим!

Что такое пленочный конденсатор?

Пленочный конденсатор — это устройство (неполярный конденсатор), имеющее тонкие пластиковые пленки в качестве диэлектрика для накопления энергии. Также его называют металлизированным конденсатором, так как производители иногда металлизируют пластиковые пленки.

Некоторые пленки многослойные — для формирования формы (прямоугольной или конфетной). Доступные диэлектрики: PTFE (политетрафторэтилен), PET (полиэтилентерефталат), PP (полипропилен), PPS (полифениленсульфид).

Преимущества пленочного конденсатора:

Во-первых, он не изнашивается быстро. Поэтому эффективен для высокочастотных и высоковольтных приложений. Во-вторых, у него замечательные частотные характеристики благодаря очень низкому коэффициенту искажений. Также служит пусковыми конденсаторами двигателей и AC-конденсаторами.

Особенности пленочного конденсатора

Пленочный конденсатор неполяризован и не имеет отрицательных температурных характеристик. Его можно использовать для блоков питания и переменного тока, поддерживающих высокомощные приложения, а также идеален для промышленных применений.

Но не только это.

Пленочный конденсатор имеет высокую точность номинала емкости с высоким импульсным током. Они дольше сохраняют значения, чем другие типы конденсаторов со слабыми местами.

Также у устройства очень низкий процент отказов, низкая собственная индуктивность, тангенс потерь и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).

Снова, пленочный конденсатор выдерживает высокие токи благодаря специальным винтовым клеммам и компактным размерам.

Если нужен конденсатор с хорошим пуском и емкостью более 200 В·А — можно на него положиться. Неудивительно, что у него долгий срок службы и хранения. И нет плохого коэффициента мощности, как у некоторых других.

Благодаря металлическим или металлизированным электродам пленочные конденсаторы могут выдавать высокие импульсы перенапряжения.

Номинальное напряжение: 50 В … 2 кВ для выдержки различных импульсных нагрузок.

Символ пленочного конденсатора

Конструкция пленочных конденсаторов

Диаграмма конструкции

Первый шаг — получить тонкий слой пластиковой пленки с дополнительным слоем. Выбранная толщина определяет емкость и расстояние между электродами.

Толщина пленки влияет на расстояние между электродами. Если вязкость пленки низка, расстояние уменьшается, а емкость растет.

Обычно емкость варьируется от 1 нФ до 30 мкФ. После изготовления пленки по желаемому пробоя и емкости, металлизуют конденсатор.

Металлизация цинком или алюминием. Затем делают «материнский рулон». При этом чередуют пленки с алюминиевыми листами для создания рулона.

Рулон проходит через выпрямление, нарезку и намотку для получения нужного размера, электрохарактеристик и прямоугольных компонентов.

Затем выступающие электроды подвергают шопу — процессу металлизации. На электроды наносят защитный слой расплавленными металлами (олово, цинк, алюминий). Этот слой дает высокую теплостойкость.

Далее сжатым воздухом опрыскивают края намотки и подводят напряжение. Это выжигает существующие дефекты на поверхности электродов.

Влага легко влияет на конденсатор. Решают это пропиткой изоляционным составом, например, силиконовым маслом.

После этого паяют намотку к металлическим выводам конденсатора. Еще один круг защитного покрытия. Затем корпус помещают во внешний чехол или защитное покрытие.

Как работает пленочный конденсатор?

Пленочный конденсатор работает как обычный конденсатор. Электрод накапливает заряд и энергию. Затем устройство использует его вместе с дросселем для создания LC-генераторов.

Как проверить пленочный конденсатор? Установите мультиметр на Омы (10 кОм – 1 МОм). Коснитесь зондов мультиметра соответствующих выводов конденсатора (черный к минусу, красный к плюсу). Прибор должен начать показания с нуля и медленно идти к бесконечности.

Полярность пленочного конденсатора можно определить по длине выводов. Короче — катод (минус), длиннее — анод (плюс).

Символ пленочного конденсатора

Разница между пленочным конденсатором и другими пластиковыми диэлектриками

Теперь вы представляете пленочный конденсатор. В этом разделе поговорим о разных пленочных конденсаторах по материалу диэлектрика.

Полиэфирный конденсатор (Polyester / Mylar)

Mylar или полиэфирный конденсатор

Среди наиболее используемых диэлектриков. Полиэфирный конденсатор имеет высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению с полипропиленом. Это позволяет делать компактные конденсаторы.

Также называют Mylar. Полиэфирный конденсатор доступен и имеет отличные самовосстанавливающиеся свойства.

Рассеивает больше мощности при высоких температурах. При экстремальных температурах емкость меняется до 5%. Поэтому полиэфир не идеален для точных конденсаторов.

Поликарбонатный конденсатор

Часто в высокотемпературных приложениях. Диэлектрическая проницаемость ~2,7. Пленка не всегда доступна. Но имеет хорошие электрохарактеристики в широком диапазоне температур и малые потери.

Полистироловый конденсатор

Низкая диэлектрическая проницаемость. Для высокой стабильности и типичных емкостей. Останавливает потерю стабильности емкости при температуре (-55 °C … +85 °C).

Каптон (Полиимид) конденсатор

Эффективен для компонентов высокотемпературных применений. Диэлектрическая проницаемость ~3,4. Но металлизированные конденсаторы имеют слабую самовосстановливаемость.

PTFE конденсатор

Еще одно малое потерь устройство с замечательной стабильностью. Идеально для компактных компонентов. PTFE не подходит для высоких температур. Низкая емкость и довольно дорог.

PPS конденсатор

PP пленочные конденсаторы

PPS — идеальный выбор для точных конденсаторов благодаря замечательным температурным характеристикам. PPS и поликарбонат имеют схожие пробойную прочность и диэлектрическую проницаемость. Можно заменить поликарбонат на PPS. Также высокая самовосстановливаемость.

Какие типы пленочных конденсаторов доступны?

Существует два типа пластиковых пленочных конденсаторов:

1. Металлизированные пленочные конденсаторы:

Металлизированный пленочный конденсатор

Диэлектрик состоит из двух металлизированных пленок и пластиковой пленки. Электрод — тонкое вакуумно осажденное алюминиевое покрытие (~0,03 мкм) на одной или обеих сторонах.

При коротком замыкании между электродами компонент может остаться целым. Недостаток — ограниченный импульсный ток. Но можно производить качественные изделия без дефектов.

2. Фольгированные конденсаторы:

Пленочно-фольгированный конденсатор

Диэлектрик — две пластиковые пленки. Каждый электрод имеет слой металлической фольги (чаще алюминий). Это обеспечивает легкое электрическое соединение с электродами. Фольгированные конденсаторы выдерживают высокие импульсные токи.

Индуктивный пленочно-фольгированный конденсатор

Чем пленочный конденсатор отличается от электролитического и керамического?

Во-первых, у всех трех разные диэлектрики — определяющие характеристики. Пленочные конденсаторы имеют широкий диапазон емкости. Электролитические и керамические — низкий коэффициент искажений, идеальны для схем с малой емкостью.

Во-вторых, пленочные конденсаторы используют тонкие листы пластиковых пленок (биполярные). Керамические и электролитические — керамические листы (биполярные) и оксиды (полярные) соответственно.

Пленочный конденсатор лучше для высоковольтных и высокочастотных приложений — долгий срок старения. У керамических и электролитических — короче.

Применения пленочного конденсатора

• Аудио кроссоверы
• АЦП
• Импульсные лазеры
• Силовые электронные устройства
• Конденсаторы безопасности
• Рентгеновские вспышки
• Снаббер-конденсаторы
• Подавление помех
• Сглаживание напряжения

Итоги

Пленочный конденсатор — неполярное устройство с превосходными характеристиками. Идеален для силового применения и переменного тока. Высокая точность емкости. Дольше срок старения по сравнению с другими конденсаторами.

Пленочный конденсатор — идеальный выбор, если нужен надежный конденсатор, выдерживающий высокие напряжения. Нужна ли дополнительная помощь? Обращайтесь к нам.