Что такое конденсатор и как он работает. На что влияет емкость конденсатора

Советы и вопросы
На что влияет емкость конденсатора - К размышлению Диэлектрическая проницаемость Обозначение на схемах Заключение Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе

Все существующие конденсаторы можно разделить на конденсаторы общего и специального назначения. К изделиям общего назначения относятся наиболее распространенные низковольтные конденсаторы (см. Рисунок 6). К ним не предъявляются особые требования.

Содержание
  1. Конденсаторы: электролитические и керамические, ёмкость и заряд
  2. Зарядка и разрядка
  3. Применение на практике
  4. Многие схемы разработаны для обеспечения постоянного, стабильного питания. Примером может служить источник питания 5 В. Это обеспечивается источником питания. Однако ни одна система не является совершенной. Если энергопотребление устройства внезапно изменяется, например, при активации какого-либо компонента, источник питания не успевает «среагировать» немедленно и выходит из строя на некоторое время. Кроме того, если кабель от источника питания до схемы достаточно длинный, он начнет действовать как антенна и вносить нежелательный шум в уровни напряжения.
  5. Фильтрующие конденсаторы используются для снятия сигналов с датчиков, которые передают сигналы в виде переменного напряжения. Примерами таких датчиков являются микрофоны и активные антенны Wi-Fi.
  6. Что такое конденсатор?
  7. Конструкция и принцип работы
  8. Свойства
  9. Емкость
  10. Зависимость
  11. Расчет
  12. Характерной особенностью планарного конденсатора является наличие двух параллельных обмоток. Эти устройства могут иметь квадратную, круглую или прямоугольную форму.
  13. Часто конденсаторы используются в соединении друг с другом. Это может увеличить общую емкость. Формула для определения электрической емкости параллельно включенного плоского конденсатора выглядит следующим образом:
  14. Сферическое устройство имеет две крышки в форме концентрических сфер с диэлектриком между ними. Емкость сферического конденсатора может быть определена следующим образом:
  15. Полярные и неполярные конденсаторы
  16. Ёмкость и напряжение конденсатора
  17. Параллельное и последовательное подключение конденсаторов
  18. Во всем семействе конденсаторов в качестве диэлектрика используется полимерная пленка, которая находится между скрученными или чередующимися слоями металлической фольги или имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение достигает 1000 В, но они не обладают большой емкостью, обычно от 100 пФ до единиц мкФ. Каждый тип пленки имеет свои преимущества и недостатки, но в целом все семейство обладает низкой электролитической емкостью и индуктивностью. Поэтому они используются в высокочастотных устройствах и для развязки в электрически шумных системах или системах общего назначения.
  19. Керамические конденсаторы имеют очень долгую историю — они использовались с первых десятилетий прошлого века до настоящего времени. Ранние конденсаторы состояли из одного слоя керамики, которая была металлизирована с обеих сторон. Более поздние конденсаторы также являются многослойными с металлизированными пластинами и прослойками из керамики. В зависимости от диэлектрика их емкость варьируется от 1 пф до нескольких десятков мкф, а напряжение — до киловольт. Во всех областях электроники, где требуется низкая емкость, можно найти как однослойные керамические диски, так и многослойные конденсаторы поверхностного монтажа.
  20. Емкость конденсатора
  21. Использование конденсаторов на практике
  22. Подключение конденсаторов
  23. Формулы для вычисления
  24. Формула для емкости конденсатора C = q * U в единицах СИ для каждой физической величины, входящей в формулу, определяет значение 1 фарад.
  25. Влияние изолятора на емкость конденсатора зависит от проводящих свойств материала внутри диэлектрика. Способность промежуточного изолятора быть проводящим по отношению к изолятору называется диэлектрической проницаемостью. При учете диэлектрических свойств уравнение для емкости планарного устройства имеет вид: C=є0єS/ d, где є — диэлектрическая проницаемость изолятора, а є0 — постоянная величина, равная диэлектрической проницаемости вакуума. (воздух).
  26. Как измерить емкость
  27. Перед началом измерения емкости конденсатора его необходимо разрядить до полного отсутствия энергии.
  28. Помимо осциллографа, для проведения измерений необходима схема, состоящая из конденсаторов, резисторов и синусоидального генератора.
  29. Чтобы узнать, как определить емкость с помощью контроллера без возможности измерения емкости, обратите внимание на уравнение i = C dU/dt для мгновенного значения тока во время зарядки или разрядки.
  30. Каждый конденсатор имеет специальную маркировку на корпусе с буквами и цифрами. По сравнению с резисторами, показания конденсаторов, указывающие на емкость и коды отклонения емкости, очень сложны и переменны. Название может быть написано заглавными буквами — MF (микрофарад), fd-фарад. Положительные и отрицательные символы также отмечены на корпусе, чтобы помочь определить емкость конденсатора.
  31. Маркировка конденсаторов
  32. Единицей измерения емкости конденсатора является фарад. Поэтому на корпусе ячейки всегда присутствует буква F или F.
  33. Импортные и российские устройства маркируются в соответствии с международными стандартами. В данном нормативном документе упоминается трехзначный код. Первые две цифры указывают на емкость в пикофарадах. Третья цифра указывает на количество нулей. Например, если емкость меньше 1 пикофарада, цифра обозначается как ‘0’.
  34. Маркировка электролитических конденсаторов SMD состоит из емкости и рабочего напряжения. Например, для 108 В емкость кодируется в 10 пф, а рабочее напряжение составляет 8 вольт. Знак плюс расположен рядом с линией. Существует три основных способа кодирования Двух- или трехбуквенный код (буква или цифра), указывающий рабочее напряжение и номинальную емкость. Цифры обозначаются буквами, а числа — множителями; четырехзначное число указывает на напряжение и номинальную емкость. Первая буква указывает рабочее напряжение, следующая цифра — емкость в пикофарадах, а последняя цифра — количество нулей.

Конденсаторы: электролитические и керамические, ёмкость и заряд

Конденсаторы (конденсаторы, колпачки) — это маленькие «батарейки», которые быстро заряжаются при наличии напряжения окружающей среды и быстро разряжаются, когда напряжение недостаточно для удержания заряда.

Основной характеристикой конденсатора является его емкость. Он обозначается символом C, а его единицей измерения является фарад. Чем выше емкость, тем больше заряда может удержать конденсатор при заданном напряжении. Чем выше емкость, тем медленнее скорость заряда и разряда.

Обычные значения, используемые в микроэлектронике, составляют от десятков пикофарад (пФ, pF = 0,000000000001 Ф) до десятков микрофарад (мкФ, μФ = 0,000001 Ф). Наиболее распространенными типами конденсаторов являются керамические и электролитические. Керамические конденсаторы меньше по размеру и обычно имеют емкость до 1 мкФ. Не имеет значения, какая клемма подключена к положительному полюсу, а какая — к отрицательному. Электролитические конденсаторы имеют емкость 100 пФ и более и являются поляризованными. Определенный контакт должен быть подключен к положительной стороне. Нога, соответствующая положительной стороне, длиннее.

Конденсатор состоит из двух пластин, разделенных диэлектрическим слоем. Пластины накапливают нагрузку: одна — положительную, другая — отрицательную. Это создает тенденцию внутри пластин. Изолирующий диэлектрик уравновешивает пластины, предотвращая преобразование внутреннего напряжения во внутренний ток.

Зарядка и разрядка

Пока переключатель находится в положении 1, генерируется напряжение, которое заряжает конденсатор. Нагрузка Q на пластину в определенный момент времени рассчитывается по следующему уравнению.

> (\ справа) $ «/>

C — емкость, e — экспонента (постоянная ≈ 2,71828) и t — время от начала зарядки. Нагрузка на вторую пластину всегда точно такая же, но знаки поменялись местами. Если убрать резистор R, то кабель остается с небольшим сопротивлением (значение R), а зарядка происходит очень быстро.

Постройте график функции, чтобы получить следующее изображение.

Как видно, нагрузка увеличивается не равномерно, а обратно экспоненциально. Это связано с тем, что по мере нарастания нагрузки возникает постоянно увеличивающееся обратное напряжение Vc Этому «сопротивляется» Vв $»/>

Это «резистор», которому «сопротивляется» V

ccвв \ cdot C $ «/>

Вспомнив закон Ома, мы можем объяснить зависимость силы тока в цепи при заряде конденсатора.

$ «/>

Теперь, когда система сбалансирована, установите переключатель в положение 2.

Пластины конденсатора имеют нагрузки противоположного знака, и на них возникает напряжение — ток появляется через нагрузку (нагрузку). Ток течет в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Разгрузка также происходит в обратном направлении. Сначала заряд теряется быстро, затем все медленнее и медленнее по мере уменьшения напряжения, создаваемого им. В случае Q

заряд, первоначально имевшийся в конденсаторе, имеем.0 > \ hspace V_c = \ frac e ^> \ hspace I = \ frac e ^> $ «/>

> \hspace V_c = \frac e^> \hspace I = \frac e^>Это «резистор», которому «сопротивляется» V

Опять же, через некоторое время система успокаивается. Все заряды теряются, напряжение исчезает, и ток не течет.

Если вы снова используете переключатель, все начинается по кругу. Поэтому конденсатор включает цепь только при постоянном напряжении, но «работает» при быстром изменении напряжения. Именно это свойство определяет, когда и как его реально использовать.

Одними из наиболее распространенных в микроэлектронике являются следующие стандарты

Применение на практике

Фильтрующие колпачки (фильтрующие колпачки) — для разделения компонентов постоянного и переменного напряжения, для разделения сигналов

Резервные конденсаторы.

Многие схемы разработаны для обеспечения постоянного, стабильного питания. Примером может служить источник питания 5 В. Это обеспечивается источником питания. Однако ни одна система не является совершенной. Если энергопотребление устройства внезапно изменяется, например, при активации какого-либо компонента, источник питания не успевает «среагировать» немедленно и выходит из строя на некоторое время. Кроме того, если кабель от источника питания до схемы достаточно длинный, он начнет действовать как антенна и вносить нежелательный шум в уровни напряжения.

Обычно отклонения от идеального напряжения не превышают 1 милливольта и совершенно не важны для таких источников питания, как светодиоды или электродвигатели. Однако в логических схемах, где логические 0 и 1 меняются местами на основе небольших колебаний напряжения, шум питания может быть принят за сигнал и произойдет ложное переключение. Это может привести к непредсказуемым состояниям системы как эффект домино.

Для предотвращения таких сбоев непосредственно перед контуром устанавливается резервный конденсатор.

В периоды полного напряжения конденсатор заряжается до насыщения и резервируется. Когда уровень сетевого напряжения падает, резервный конденсатор действует как быстрая батарея, поставляя ранее накопленный заряд, чтобы заполнить пробел, пока ситуация не нормализуется. Такое питание происходит много раз в секунду.

С другой точки зрения: конденсатор отделяет переменную составляющую от постоянного напряжения и передает его через него от линии питания к земле. Поэтому резервный конденсатор также называют «шунтирующим конденсатором».

Полученное нормализованное напряжение выглядит следующим образом

Обычно для этой цели используется керамический конденсатор номиналом 10 или 100 нФ. Большие электролитические конденсаторы не подходят для этой роли, так как они медленные и не могут достаточно быстро разряжать заряд в шумной среде.

В одном устройстве резервный конденсатор может присутствовать в нескольких точках. Это происходит перед каждым контуром, который является независимой единицей. Например, в Arduino уже есть резервный конденсатор, обеспечивающий стабильную работу процессора, но его необходимо установить до подключения ЖК-дисплея.

Фильтрующие конденсаторы.

Фильтрующие конденсаторы используются для снятия сигналов с датчиков, которые передают сигналы в виде переменного напряжения. Примерами таких датчиков являются микрофоны и активные антенны Wi-Fi.

См. схему подключения электретного микрофона. Электретные микрофоны являются самыми распространенными и широко распространенными. Они используются в мобильных телефонах, компьютерных аксессуарах и системах громкой связи.

Для работы микрофона требуется питание. Когда он молчит, его сопротивление велико, исчисляется десятками килоом. Под воздействием звука затвор встроенного полевого транзистора открывается, и микрофон теряет свое внутреннее сопротивление. Потеря и восстановление сопротивления происходит несколько раз каждую секунду и соответствует фазе звуковой волны.

Большой символ в правой части схемы представляет собой пример микроконтроллера (интегральной схемы). На данном этапе вам не нужно углубляться в эту информацию. Самое главное, что нужно знать, это то, что он питается от «фильтра», состоящего из двух конденсаторов.

В классическом понимании конденсатор — это радиоэлектронное устройство, предназначенное для хранения энергии электрического поля, обладающее способностью накапливать внутри себя электрический заряд и затем передавать накопленную энергию другим элементам электрической цепи. Устройство часто используется в различных электрических цепях.

Что такое конденсатор?

Конденсаторы способны очень быстро накапливать заряд и очень быстро отдавать всю накопленную энергию. Для них характерен циклический процесс. Количество запасенной электроэнергии и циклы заряда-разряда определяются характеристиками изделий, которые, в свою очередь, зависят от типа модели. Эти значения можно узнать из маркировки изделия.

Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком. Воздушное пространство между пластинами может выступать в качестве диэлектрика. Модель такого устройства показана на рисунке 2.

Конструкция и принцип работы

Рисунок 2. Модель простого конденсаторного устройства

Производство радиальных электролитических конденсаторов

Если к структуре приложено постоянное напряжение, образуется кратковременная замкнутая электрическая цепь. Каждая металлическая пластина будет накапливать заряды, полярность которых будет соответствовать полярности приложенного тока. По мере накопления зарядов ток будет ослабевать, и в конце концов цепь разорвется. В нашем случае это произойдет в мгновение ока.

При подключении нагрузки накопленная энергия будет проходить через тензодатчик в обратном направлении. При этом произойдет мгновенное увеличение результирующего тока в цепи. Количество накопленного заряда (емкость, C) напрямую зависит от размера пластин.

Единица измерения емкости называется фарадой (Ф). Одна Ф — очень большая единица, поэтому на практике используются кратные ей величины: микрофарады (1 мкФ = 10 -6 Ф), нанофарады (1 нФ = 10 -9 Ф = 10 -3 мкФ), пикофарады (1 штФ = 10 -12 Ф = 10 -6 мкФ). Очень редко используется величина в миллифарадах (1 мФ = 10 -3 Ф).

Конструкция современных конденсаторов отличается от рассматриваемой модели. Для увеличения емкости вместо пластин используют алюминиевую фольгу, ниобиевые или танталовые обкладки, разделенные диэлектриком. Эти ламинированные полосы плотно сворачиваются в цилиндр и помещаются в цилиндрический корпус. Принцип работы такой же, как описано выше.

Существуют также планарные конденсаторы, которые конструктивно состоят из множества тонких вставок, запрессованных между диэлектрическими слоями в форме параллелограмма. Такие модели можно представить себе как стопку пластин, образующих множество пар вставок, соединенных параллельно.

Используются следующие диэлектрики:

論文、

  • полипропилен,
  • Тефлон,
  • ガラス、
  • полистирол,
  • органические синтетические мембраны,
  • エナメル、
  • титанит бария,
  • керамика и различные оксидные материалы.
  • В одну группу входят изделия, в которых одна из катушек изготовлена из металла, а другая — из электролита. Это категория электролитических конденсаторов (пример на рисунке 3 ниже). Он отличается от других видов продукции своими особыми возможностями. Семантическая модель оксида имеет схожие характеристики. Второй подъем — это семантический слой, нанесенный на оксидный изоляционный слой.

Рисунок 3: Конструкция радиального электролитического конденсатора

Кабельные пусковые конденсаторы

Электролитические модели и большинство оксидных секторов имеют монопольную проводимость. Они могут работать только с положительным потенциалом на подъеме и номинальном тренде. Поэтому необходимо строго соблюдать полярность подключения вышеупомянутых радиоэлектронных компонентов.

Из описания становится ясно, что в случае непрерывных токов конденсаторы являются непреодолимым препятствием, за исключением случая диэлектрической перегородки. В этих электрических цепях используются радиоэлементы для накопления и хранения электричества. Изменение напряжения может происходить только при изменении силовых параметров цепи. Эти изменения можно считывать с других элементов схемы и реагировать на них.

Свойства

В цепи с синусоидальной скоростью конденсатор действует как катушка индуктивности. Он пропускает через себя альтернативные токи, но действует как отличный фильтр, поскольку уменьшает составляющую непрерывного тока. Такие радиоэлементы используются в цепях обратной связи и колебаний.

Другое свойство — переменная емкость может быть использована для фазового сдвига. Имеется специальный тип пускового конденсатора (рис. 5). Он используется для запуска трехфазных электродвигателей в однофазных системах.

Рис. 5. пусковой конденсатор с кабелем

Кратные и дольные значения емкости

Конденсаторы можно разделить на два типа: полярные и неполярные. Поэтому для некоторых типов конденсаторов важно знать полярность при подключении их к цепи, в то время как для других конденсаторов это совершенно безразлично. Ниже перечислены различные типы конденсаторов.

Емкость конденсатора — это его натуральная величина, которая определяет причину между накопительным грузом спирали и разностью потенциалов между ними.

Емкость

В системе СИ емкость конденсатора и его единица измерения — фарад. Для его обозначения используется буква F. Однако в фарадах емкость конденсатора измеряется редко, так как он значительно выгоднее по цене. В большинстве случаев используется несколько долей емкости конденсатора.

Значение электрической емкости конденсатора всегда указано в маркировке на корпусе устройства.

Маркировка конденсатора

На схеме этот элемент обозначен буквой ‘C’. Определение емкости является необходимым условием, поскольку это упрощает процесс выбора электродов, необходимых для схемы.

Типы уровней конденсаторов

Благодаря предыдущему описанию вы узнали, что такое емкость. Далее мы попытаемся выяснить, от чего зависит эта характеристика. Емкость конденсатора зависит от расстояния между обкладками, их площади и самого диэлектрика. Здесь показано, от чего зависит емкость макета. Она прямо пропорциональна площади пластин конденсатора и, наоборот, расстоянию между пластинами.

Зависимость

Давайте посмотрим, как найти эту цену. Для уровней конденсаторов необходимо рассчитать следующие типы емкостей

В зависимости от способности макета сохранять нагрузку в области вставки и толщины диэлектрического слоя, на эту величину также влияют общие размеры элемента.

Расчет емкости в зависимости от нагрузки и разности потенциалов

Емкость конденсатора рассчитывается по довольно простой формуле:

Расчет

q — это количество заряда, накопленного в конденсаторе.

Плоские конденсаторы

  1. φ1-φ2 — разность потенциалов между катушками.
  2. Это выражение помогает легко рассчитать емкость любого планарного конденсатора. Как уже упоминалось ранее в статье, это значение емкости конденсаторов всегда зависит от их геометрических размеров.

Плоский конденсатор

Характерной особенностью планарного конденсатора является наличие двух параллельных обмоток. Эти устройства могут иметь квадратную, круглую или прямоугольную форму.

Далее мы рассмотрим, как определить емкость конденсатора этого типа. Следующая формула всегда поможет вам найти емкость конденсатора этого типа:

Формула для емкости плоских конденсаторов

容量

Параллельное подключение конденсаторов

Часто конденсаторы используются в соединении друг с другом. Это может увеличить общую емкость. Формула для определения электрической емкости параллельно включенного плоского конденсатора выглядит следующим образом:

Определение общей емкости для такой электрической цепи выглядит следующим образом: C=C

Последовательное подключение конденсаторов

+C1Величина нагрузки и напряжения для такой цепи определяется следующим образом:2

Для определения емкости конденсатора при последовательном соединении элементов используется следующая формула:

То есть, в данном случае полная электрическая емкость планарного конденсатора находится с помощью выражения:

Подключение конденсатора

Используя эти выражения, найдем общее напряжение и определим величину нагрузки для последовательного соединения элементов:

Емкость конденсатора и применимые расчетные формулы для различных вариантов планарного соединения показаны на рисунке ниже. Можно сказать, что она очень понятна и проста в использовании:

Сферический конденсатор

Емкость сферических конденсаторов

Сферическое устройство имеет две крышки в форме концентрических сфер с диэлектриком между ними. Емкость сферического конденсатора может быть определена следующим образом:

В этом выражении величина «4π» определяет коэффициент рассеяния заряда на поверхности сферических плоскостей.

Конденсаторы взрываются

Емкость сферического конденсатора может быть рассчитана по формуле для плоской решетки в случае, когда зазор по сравнению с радиусом сферы имеет достаточно малое значение.

Наконец, изменяя R2, можно регулировать яркость светодиода и, соответственно, время его работы. В конце концов, чем меньше тока вы потребляете от конденсатора, тем дольше он прослужит.

Очень важно разделять конденсаторы на полярные и неполярные.

Полярные и неполярные конденсаторы

Конденсаторы на основе оксидов — электролитического алюминия и тантала — обычно полярны, что означает, что они выйдут из строя при изменении полярности. И этот сбой будет сопровождаться бурной электрохимической реакцией вплоть до взрыва конденсатора.

Полярные конденсаторы всегда маркируются. Как правило, отрицательный вывод (катод) маркируется на корпусе электролитических конденсаторов противоположной полосой, а положительный вывод (анод) маркируется полосой на танталовых конденсаторах (желтые прямоугольные корпуса). Если есть сомнения по поводу маркировки, лучше всего найти документацию на данный конденсатор и убедиться в этом.

Маркировка электролитических конденсаторов

С другой стороны, неполярные конденсаторы могут быть включены в схему в обоих направлениях. たとえば、多層セラミックコンデンサは非極性です。

Теперь обратим внимание на две важные характеристики конденсатора: емкость и номинальное напряжение.

Ёмкость и напряжение конденсатора

Емкость конденсатора описывает способность накапливать нагрузку. Например, это похоже на емкость бутылки с водой. Кстати, не случайно одним из первых электрических конденсаторов была так называемая лейденская банка. Это была обычная стеклянная банка, обернутая внешним слоем фольги. В банку наливается проводящая жидкость — электролит. Листья и электролит действовали как покрытие, а стекло банки — как диэлектрический барьер.

Емкость электрического конденсатора измеряется в фарадах. В схемах емкость обозначается латинской буквой c. Как правило, емкость обычных конденсаторов составляет от нескольких пикофарад (ПФ) до нескольких тысяч микрофарад (мкФ). Емкость указана на корпусе конденсатора. Если единица измерения не указана, то это пикофарады. Микрофарады часто называют UF. Это связано с тем, что буква u похожа на внешний вид греческой буквы mu, которая используется вместо префикса micro.

Существует особый тип конденсатора. Это SO-Calcled Superconductor, который обладает способностью ко многим ужасам! Чем больше емкость, при прочих равных условиях, тем больше энергии он может накопить и тем больше времени требуется для его перезарядки.

Номинальный тренд является вторым по важности параметром. Это тенденция конденсатора работать в течение всего срока службы без существенного изменения параметров. Не используйте 6-вольтовые конденсаторы в 12-вольтовых цепях. Они быстро выйдут из строя.

Эти два параметра обычно маркируются на поверхности корпуса конденсатора. На следующем изображении показан электролитический конденсатор с номинальным напряжением 470 мкф и напряжением 16 вольт.

Керамические конденсаторы, с другой стороны, часто обозначаются только своей емкостью. На рисунке ниже конденсатор оголен на 104; что это значит?

Керамические конденсаторы

Последняя цифра в этом коде — это количество нулей после первых двух цифр. 104 = 10,0000 пф = 100 нф = 0,1 мкф

Параллельное соединение конденсаторов

Как и резисторы, конденсаторы можно размещать в цепочках. Это полезно, когда схеме требуется определенный конденсатор, а его нет.

Параллельное и последовательное подключение конденсаторов

Параллельное подключение

В отличие от резисторов, если конденсаторы соединены параллельно, их емкость суммируется. Например, если вам нужно 3000 UF и у вас есть два конденсатора 1000 UF и 10 конденсаторов 100 UF, вы можете соединить их параллельно и получить: 1000*2 + 100*10 = 2000 + 1000 = 3000 мкф

Конденсаторы, соединенные последовательно

Последовательное подключение

При соединении в ряд конденсаторы действуют как резисторы, соединенные параллельно. Например, рассчитайте общую емкость двух конденсаторов по 100 мкФ, соединенных последовательно.

Последовательное подключение конденсаторов

Общая емкость ctot = 50 мкф.

Последовательное подключение конденсаторов

Особенностью этих положений является фильм в виде киноленты. Мембраны изготавливаются из флуоресцентных образований, минерализованной бумаги, полипропилена, поликарбоната и подобных материалов. Металлические мембраны или листья напыляются или прижимаются к диэлектрику.

Полимерные мембраны.

Во всем семействе конденсаторов в качестве диэлектрика используется полимерная пленка, которая находится между скрученными или чередующимися слоями металлической фольги или имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение достигает 1000 В, но они не обладают большой емкостью, обычно от 100 пФ до единиц мкФ. Каждый тип пленки имеет свои преимущества и недостатки, но в целом все семейство обладает низкой электролитической емкостью и индуктивностью. Поэтому они используются в высокочастотных устройствах и для развязки в электрически шумных системах или системах общего назначения.

Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей термической и частотной стабильности. Они также используются в системах с переменным током высокого напряжения для подавления электромагнитных помех.

Полиэфирные конденсаторы не обладают такими же тепловыми и частотными характеристиками, но они дешевле и могут выдерживать более высокие температуры пайки при поверхностном монтаже. По этой причине они используются в схемах, предназначенных для применения в некритичных приложениях.

Полиэтиленнафталатные конденсаторы. Хотя они не имеют стабильных температурных и частотных характеристик, они могут выдерживать гораздо более высокие температуры и напряжения, чем полиэфирные конденсаторы.

Полиэтиленсульфидные конденсаторы имеют температурные и частотные характеристики полипропиленовых конденсаторов и могут выдерживать даже более высокие температуры.

Поликарбонатные и полистирольные конденсаторы можно встретить в старом оборудовании, но они больше не используются.

Керамика.

Керамические конденсаторы имеют очень долгую историю — они использовались с первых десятилетий прошлого века до настоящего времени. Ранние конденсаторы состояли из одного слоя керамики, которая была металлизирована с обеих сторон. Более поздние конденсаторы также являются многослойными с металлизированными пластинами и прослойками из керамики. В зависимости от диэлектрика их емкость варьируется от 1 пф до нескольких десятков мкф, а напряжение — до киловольт. Во всех областях электроники, где требуется низкая емкость, можно найти как однослойные керамические диски, так и многослойные конденсаторы поверхностного монтажа.

Самый простой способ классифицировать керамические конденсаторы — по диэлектрику, поскольку именно диэлектрик придает конденсатору все его свойства. Диэлектрики классифицируются в соответствии с трехбуквенным кодом, в котором закодированы рабочая температура и стабильность.

C0G — наилучшая стабильность емкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Он используется в высокочастотных и других высокоскоростных цепях.

X7R не имеет таких хороших характеристик по температуре и напряжению и поэтому используется в менее критичных приложениях. Как правило, это развязка и различные применения общего назначения.

Y5V имеет гораздо большую емкость, но при этом снижается температурная и вольтамперная способность. Они также используются для развязки и различных универсальных применений.

Поскольку керамика часто также обладает пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы также проявляют микрофонный эффект. Возможно, вы слышали, как конденсаторы «поют» при использовании высоких напряжений и частот в звуковом диапазоне, например, в ламповых усилителях или статическом электричестве. При использовании пьезоэлектрических конденсаторов для обеспечения стабилизации частоты обнаружилось, что их звучание модулируется вибрацией окружающей среды.

Как уже упоминалось, данная статья не ставит своей целью охватить все технологии производства конденсаторов. Изучение списка электроники показывает, что некоторые из доступных технологий здесь не рассматриваются. Некоторые предложения каталога уже устарели или близки к этому и поэтому часто не встречаются. Мы лишь хотим развеять некоторые тайны о популярных конденсаторах и помочь вам выбрать правильные комплектующие при разработке собственного устройства. Если у вас открылся аппетит, вы можете поискать статьи о катушках.

Если вы обнаружили какие-либо неточности или ошибки, пожалуйста, обратитесь к личному сообщению на сайте. Спасибо.

Для анализа работы конденсатора в цепи переменного тока эталоном, с которым сравнивается максимальное значение напряжения, должно быть значение ширины напряжения.

Конденсаторы в основном характеризуются двумя параметрами: емкостью и рабочим напряжением. Первый характеризует вместимость грузового склада и выражается в така (символ F). Однако это очень большой блок, поэтому вы в основном встретите его на практике.

Емкость конденсатора

Этот параметр выражается в Вольтах В и определяет величину напряжения между пластинами конденсатора без риска повреждения. Поскольку это предельное значение, необходимо использовать элементы с более высоким напряжением, чем ожидается в схеме. Наиболее распространенными операторами конденсаторов являются 10 В, 16 В, 25 В, 35 В, 50 В, 63 В и 100 В.

Максимальное рабочее напряжение сильно зависит от размера конденсатора. Например, самый большой (разумеется) конденсатор на изображении ниже имеет наименьшую емкость, но может работать при очень высоком напряжении (330 В).

Например, в системе с автомобильным аккумулятором (напряжение 12,8 В, до 14,4 В и даже 15 В> 15 В) можно использовать конденсатор на 16 В, но это очень маленький запас. Следует использовать конденсаторы напряжения. 25V.

Сборка в полете

Не существует однозначного ответа на вопрос, насколько высоким должно быть напряжение конденсатора во время работы. В большинстве случаев предполагается, что не менее 20% защищаемой зоны находится под напряжением, превышающим максимально ожидаемое.

Некоторые электролитические конденсаторы с низкой емкостью, например, 1 мкФ или 2,2 мкФ, производятся только с тенденцией выше 50 В. Нет противопоказаний для использования в цепях с некоторым количеством вольт.

Конденсаторы не являются особенно впечатляющим элементом (за исключением, возможно, взрывов, упомянутых выше). Их начинают ценить, когда они перестают работать и устройство становится «подсаженным» из-за скачков напряжения.

Использование конденсаторов на практике

Однако проведите простой эксперимент, в котором вы сможете своими глазами увидеть, как конденсаторы накапливают энергию. Вам потребуется:.

В следующей статье мы обсудим светодиоды более подробно. Вкратце, когда протекает небольшой ток (в данном случае зеленый), этот элемент загорается (1-30ma). На этом этапе достаточно соединить дорожки в соответствии с приведенной выше схемой. То есть, достаточно соединить наименьшую ножку диода с землей (отрицательной), а наибольшую ножку с положительной через резистор.

Помните о правильной полярности электролитического конденсатора. Негатив подчеркивается вертикальной полосой на корпусе!

Практическая сборка печатной платы
Электрическая схема Параллельное и последовательное подключение конденсаторов
Электрическая схема При включении источника питания (например, батареи) диод мигает — не сразу, но быстро. При отсоединении аккумулятора диод (индикатор) постепенно выключается. Это явление обусловлено полосой пропускания схемы. На первом этапе конденсатор заряжается, а на втором этапе конденсатор отдает энергию светодиодной лампе. Правильная работа схемы показана на следующей анимации.

Работа конденсаторов в цепи

Проверьте, как ведет себя система при быстром подключении и отключении батареи. Диод всегда включен. Это означает… Конденсаторный фильтр снижает входное напряжение в системе!

Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно, как и резисторы. Но результат этих комбинаций противоположен!

Подключение конденсаторов

Последовательно следует соединять только конденсаторы с емкостью, меньшей, чем самый маленький используемый компонент. Подключайте параллельно конденсаторы с емкостью, превышающей максимальную используемую емкость. Формула расчета полученной цены несложная, но ее стоит иметь в своем распоряжении.

Подключите конденсаторы параллельно (слева) и последовательно (справа)

Параллельное соединение конденсаторов

Обратите внимание на количество конденсаторов здесь и стандартизируйте их перед заменой в формуле! Стоит отметить соединительную функцию этих конденсаторов, но на практике они используются нечасто.

Теперь вы можете проверить предыдущую схему, вставив в плату конденсаторы, подключенные параллельно.

Пример параллельного подключения конденсаторов

Конденсаторы, соединенные последовательно

Кстати, более дорогие мультиметры имеют возможность измерения емкости конденсаторов. Измеряемый конденсатор должен быть сначала разряжен путем замыкания его выводов. В противном случае контроллер может выйти из строя. Но, честно говоря, в практическом использовании эта функция используется редко… и я не жалею, что у меня ее нет.

4) Хранение данных. Конденсаторы используются для хранения данных в оперативной памяти (SRAM). Каждая единица такой памяти содержит миллиарды отдельных конденсаторов, которые могут заряжаться или разряжаться, что интерпретируется как 1 или 0.

Емкость измеряется по специально созданной формуле. Электрическая емкость (C) — это отношение сообщаемой нагрузки (Q) к результирующему потенциалу (U). Для измерения емкости используется формула: C = Q/V. Единицей измерения является фарада, обозначаемая буквой F. Емкость в 1 фараду накапливает заряд q = 1 кулон при напряжении на катушке U = 1 вольт. Различные типы конденсаторов используются для разных целей.

Формулы для вычисления

по всей формуле.

Формула для емкости конденсатора C = q * U в единицах СИ для каждой физической величины, входящей в формулу, определяет значение 1 фарад.

Как емкость зависит от диэлектрической среды

Влияние изолятора на емкость конденсатора зависит от проводящих свойств материала внутри диэлектрика. Способность промежуточного изолятора быть проводящим по отношению к изолятору называется диэлектрической проницаемостью. При учете диэлектрических свойств уравнение для емкости планарного устройства имеет вид: C=є0єS/ d, где є — диэлектрическая проницаемость изолятора, а є0 — постоянная величина, равная диэлектрической проницаемости вакуума. (воздух).

На практике коэффициент используется для обозначения того, во сколько раз используемый диэлектрик уменьшает электрическое поле по сравнению с воздухом.

Существует несколько способов измерения емкости конденсаторов с использованием оборудования и различных методик. В этой статье описывается использование мультиметров, осциллографов, тестеров и мостовых измерительных приборов.

Емкость конденсаторов

Как измерить емкость

С мультиметром

Перед началом измерения емкости конденсатора его необходимо разрядить до полного отсутствия энергии.

Емкость конденсаторов

Пример: сделайте это, закоротив клеммы отверткой.

Игнорирование этой детали может привести к повреждению мультиметра.

Для измерения емкости с помощью мультиметра активируйте функцию ‘Cx’ и установите предел измерения, если таковой имеется, на 2000 пФ. Для стандартных устройств это 20 мкФ. Вставьте конденсатор в соответствующее гнездо мультиметра или подключите его с помощью щупа. Значение емкости отображается на экране.

С помощью осциллографа.

Помимо осциллографа, для проведения измерений необходима схема, состоящая из конденсаторов, резисторов и синусоидального генератора.

Точки подключения осциллографа к схеме находятся перед резистором и после конденсатора.

Частота генератора изменяется до тех пор, пока на дисплее осциллографа не появится кривая синусоиды одинаковой ширины. Это делается для точности измерений. Представьте, как можно рассчитать емкость конденсатора, используя значения амплитуды напряжения. Для этого необходимо использовать уравнение UR / UC *2πfR, чтобы заменить в нем измеренное значение. Он также используется для косвенного расчета тока утечки конденсатора по падению напряжения на известном сопротивлении. Осциллографы могут рассчитывать емкость конденсаторов от 20 пФ до 200 мкФ.

Использование контроллеров без прямого управления

Чтобы узнать, как определить емкость с помощью контроллера без возможности измерения емкости, обратите внимание на уравнение i = C dU/dt для мгновенного значения тока во время зарядки или разрядки.

Емкость конденсаторов

Дело в том, что помимо контроллера и таймера, схема должна быть собрана с источником питания.

конденсаторы и резисторы высокого сопротивления для увеличения продолжительности процесса зарядки или разрядки. После получения всех измерений от контроллера и таймера можно рассчитать и узнать приблизительную емкость. Если вы знаете, как определить емкость конденсатора с помощью современного оборудования, то разобраться с приборами советских времен не составит труда. На экране не отображаются цифры, но показывается отклонение стрелки. Это важно тщательно отслеживать. Емкость измеряется только на разряженных конденсаторах. Если конденсатор работает, стрелка сначала отклонится, а затем вернется в исходное положение при зарядке. Скорость, с которой движется игла, зависит от величины емкости. Если стрелка на контроллере не двигается, имеет минимальное значение или отклоняется и остается в одном положении, это указывает на то, что конденсатор неисправен.

С помощью мостового тестера

Каждый конденсатор имеет специальную маркировку на корпусе с буквами и цифрами. По сравнению с резисторами, показания конденсаторов, указывающие на емкость и коды отклонения емкости, очень сложны и переменны. Название может быть написано заглавными буквами — MF (микрофарад), fd-фарад. Положительные и отрицательные символы также отмечены на корпусе, чтобы помочь определить емкость конденсатора.

Емкость конденсаторов

Маркировка конденсаторов

Как определить конденсаторы

Единицей измерения емкости конденсатора является фарад. Поэтому на корпусе ячейки всегда присутствует буква F или F.

1 миллифарад = 10-3 фарад = 1 мкФ,.

  • 1 микрофарад = 10-6 фарад = 1 мкФ,.
  • 1 нанофарад = 10-9 знаков = 1nF,.
  • 1 пикофарад = 10-12 фарад = 1 пФ.
  • Если для элемента не указано номинальное значение, целое значение указывает на то, что емкость указана в пикофарадах. Если емкость обозначается отклонением, то буква J указывает на то, что амплитуда отклонения составляет менее 5%, а буква М — 20%.

Коды импортных конденсаторов.

Импортные и российские устройства маркируются в соответствии с международными стандартами. В данном нормативном документе упоминается трехзначный код. Первые две цифры указывают на емкость в пикофарадах. Третья цифра указывает на количество нулей. Например, если емкость меньше 1 пикофарада, цифра обозначается как ‘0’.

Коды для конденсаторов поверхностного монтажа

Маркировка электролитических конденсаторов SMD состоит из емкости и рабочего напряжения. Например, для 108 В емкость кодируется в 10 пф, а рабочее напряжение составляет 8 вольт. Знак плюс расположен рядом с линией. Существует три основных способа кодирования Двух- или трехбуквенный код (буква или цифра), указывающий рабочее напряжение и номинальную емкость. Цифры обозначаются буквами, а числа — множителями; четырехзначное число указывает на напряжение и номинальную емкость. Первая буква указывает рабочее напряжение, следующая цифра — емкость в пикофарадах, а последняя цифра — количество нулей.

Если корпус большой, коды располагаются в две строки. Верхняя линия — номинальная емкость, нижняя — рабочее напряжение.

Емкость конденсаторов

Элементарные модели конденсаторных устройств

Оцените статью