Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Конденсаторы

   Конденсаторы, как и резисторы, относят к пассивным компонентам. Однако, если зарядить хороший конденсатор до 10 В, а затем 2 недели его не трогать, то его заряд уменьшится не более чем на 10—20 %. Понятно, что компонент с такими замечательными свойствами некорректно называть пассивным.
   Чаще всего в схемах используются алюминиевые электролитические конденсаторы. Главное правило при работе с такими конденсаторами — это правильно соблюдать полярность подсоединения. В противном случае конденсатор выйдет из строя. Также необходимо быть осторожным при работе с конденсаторами большой емкости, которые используются в силовых схемах и фильтрах, так как они могут быть заряжены на очень большую величину энергии. Рекомендуется при работе с конденсаторами одевать защитные очки, так как даже конденсатор в несколько микрофарад и рассчитанный на 6 В может взорваться как ружейный патрон, если ошибиться с полярностью или вместо постоянного напряжения подключить переменное.
Неполярные конденсаторы
   Электролитические конденсаторы (алюминиевые или танталовые) могут быть и неполярными. Их размеры больше, чем у полярных конденсаторов, они дороже и редко используются. Танталовые конденсаторы имеют такие же характеристики, что и алюминиевые, но у них меньше утечка и сопротивление. Их часто используют в схемах таймеров.
   Большое распространение получили пленочные конденсаторы, их используют как в схемах с малыми сигналами, так и в силовых  фильтрах. В качестве диэлектрика у этих конденсаторов применяются самые различные материалы — полиэстер, полипропилен, полистирол, тефлон и многие другие. Самыми лучшими диэлектрическими свойствами обладает тефлон. Однако тефлоновые конденсаторы имеют относительно Фольговые конденсаторы большие размеры и высокую цену. Полистирольные конденсаторы нельзя нагревать выше +85 °С. Наилучший температурный коэффициент у поликарбонатных конденсаторов.
Фольговые конденсаторы
   Разнообразие конструкций конденсаторов обусловлено тем, что в различных частях электронных схем нужны конденсаторы с сами разными характеристиками. Как альтернатива металло-пленочным конденсаторам производятся пленочные фольговые конденсаторы, — вместо металлизированной пленки применяется фольга. У металло-пленочных конденсаторов слои диэлектрика и металла очень тонкие, что позволяет минимизировать размеры. Но так как проводящий слой очень тонкий, то он работает только на очень маленьких токах. Следовательно, маленькие размеры пленочных конденсаторов являются и большим преимуществом и недостатком одновременно. Фольговые конденсаторы за счет большей толщины металлического слоя и более мощных выводов способны выдерживать токи сравнительно больших величин.
   Кроме того, применение фольги вместо металлизрованной пленки в конденсаторах позволило увеличить ширину металлического слоя по сравнению с шириной слоя диэлектрика. Это позволяет обкладки конденсатора делать короткими, что уменьшает их сопротивление и индуктивность (рис.1). Такие конденсаторы хорошо работают в высокочастотных схемах. Например, в высокочастотных фильтрах фольговые конденсаторы старой конструкции (рис.1, а) быстро выходили из строя.
   Следует заметить, что и металло-пленочные конденсаторы сейчас тоже производят с увеличенной шириной металлической пленки.

Рис.1. Конструкции фольговых конденсаторов:
а — конструкция фольгового конденсатора аналогична конструкции металло-пленочного конденсатора;
б— конструкция фольгового конденсатора с расширенным металлическим слоем.

   Справедливости ради надо сказать, что керамические и слюдяные конденсаторы с обкладками в виде серебряной металлизации тоже хорошо работают в высокочастотных схемах.
   На рынке электронных компонентов широко представлены керамические конденсаторы. Их можно разделить на 3 класса: высший, стабильный и NPO-тип. К высшему классу относятся керамические конденсаторы с маленькой емкостью и маленькими размерами, — например, 106 пФ, площадью 0,75 см2, толщиной 0,3 см. Недостатком их является изменение характеристик на 20 % при изменении температуры в диапазоне от 0 до + 55 °С и на 60 % при изменении температуры в диапазоне от 0 до + 55 °С и на 60 %.
   Кроме того, применяемый в их производстве диэлектрик обладает плохим рассевающим фактором и посредственным коэффициентом утечки.
   Несмотря на все недостатки, такой тип конденсаторов применяется в производстве интегральных схем во всем мире. Главное его преимущество — низкое эквивалентное сопротивление, — не выше 0,1 Ом. Поэтому керамические конденсаторы используют для предотвращения выброса тока из интегральной схемы на шину питания. Однако если в схеме есть 10 микросхем, соединенных в ряд, и 10 шунтирующих керамических конденсаторов, то получается LC-резонатор (рис.2), где шина питания является индуктивностью между каждым шунтирующим конденсатором. В результате шина будет источником шума.


Рис.2. Низкое эквивалентное сопротивление развязывающих керамических конденсаторов — палка о двух концах. Такие конденсаторы хорошо предотвращают выброс тока из интегральной схемы на шину питания, но могут стать причиной шума, образовав с индуктивностью шины резонансную цепь. Рекомендуется добавить в схему развязывающие танталовые электролитическе конденсаторы на 3 мкФ или алюминиевые на 20 мкФ через каждые 3—5 микросхем.
   Слюдяные конденсаторы с обкладками .
   Следует все тщательно рассчитать, чтобы избежать резонанса в такой цепи. Иначе схема будет неработоспособной.
   Еще одна неисправность в схемах с керамическими конденсаторами встречается довольно часто. Так как у таких конденсаторов плохой температурный коэффициент, то при увеличении температуры изменяется емкость, и резонансная частота может наложиться на тактовую частоту.
   Если возникают такие проблемы с керамическими конденсаторами, рекомендуется добавить в схему развязывающие танталовые электролитические конденсаторы на 2 мкФ или алюминиевые на 20 мкФ через каждые 3—5 микросхем. Эквивалентное сопротивление  электролитических конденсаторов обычно составляет 1 Ом, поэтому все шумы будут подавляться.
   Керамические конденсаторы могут также проявлять пьезоэлектрический эффект. При некотором значении переменного напряжения, приложенного к конденсатору, он может громко зажужжать. А если его потрясти, то он может быть источником выброса напряжения.  
   Поэтому, если схема будет применяться в оборудовании, подверженном вибрации, в ней лучше не применять керамические конденсаторы.
   Класс стабильных керамических конденсаторов отличается тем, что изменение их характеристик при изменении температуры в диапазоне от -55 до + 125 °С не превышает 15 %. Номиналы их емкости обычно лежат в диапазоне от 100 до 100000 пФ.
   Последний класс керамических конденсаторов, NP0, отличается высоким качеством диэлектрика и хорошим температурным коэффициентом. Характеристики таких конденсаторов сравнимы с характеристиками прецизионных пленочных конденсаторов, правда, они не так хороши, как у тефлоновых конденсаторов. Однако цена их ниже, чем цена пленочных конденсаторов. Керамические конденсаторы класса NP0 широко применяют в военной технике.
   Пример обнаружения неисправности автором по телефону: преобразователь напряжение/частота работал нестабильно. Выяснилась зависимость неисправности от температуры. Автор поинтересовался, какого размера конденсатор класса NP0 стоит в схеме. Выяснилось, что его размер меньше того, что должен быть. Таким образом, была обнаружена причина неисправности, — вместо керамического конденсатора класса NP0 в схеме стоял какой-то другой тип конденсатора.
Слюдяные конденсаторы с обкладками в виде серебряной металлизации
   Характеристики слюдяных конденсаторов с обкладками в виде серебряной металлизации почти такие же, как характеристики керамических конденсаторов класса NP0. Особенно следует отметить низкое эквивалентное сопротивление и низкую зависимость емкости от температуры.

Рис.3. Если встречаются конденсаторы с такой маркировкой, можно предположить, что производитель не тестировал их на номинал перед продажей.  
   В качестве недостатка следует отметить плохую абсорбцию диэлектрика.
   Основная проблема при работе со слюдяными конденсаторами — это их маркировка, Встречается старая маркировка — в виде шести цветных точек. Новая маркировка у разных производителей настолько отличается, что никогда не уверен в порядке номинала (рис.3). Отсюда рекомендация: приобретайте такие конденсаторы, у которых не нужно проверять величину емкости.
Подстроенные конденсаторы
   Подстроечные конденсаторы изготавливаются почти так же, как керамические конденсаторы класса NP0. Диэлектрики переменных конденсаторов практически не бывают причиной неисправностей, чего не скажешь о металлических скользящих контактах, особенно в моделях маленькой толщины. Основными причинами неисправностей в переменных конденсаторах являются: ограниченное число поворотов скользящего контакта, обычно он выдерживает несколько сотен поворотов, и старение металла выводов, в результате которого нарушается контакт с конденсатором.
Поиск неисправностей в cхемах с конденсаторами.
   Большинство токов в электронной схеме не бывают критичными для конденсаторов, если они сохранили свою емкость. Поэтому, если есть подозрение на неисправность конденсатора, рекомендуется проверить
   Поиск неисправностей в схемах с конденсаторами это следующим образом: другой конденсатор такого же номинала присоединяется параллельно проверяемому конденсатору, и если возникают пульсации или емкостной эффект изменяется в 2 раза, то проверяемый конденсатор в норме, и надо искать неисправность в другом месте.
   Но если нет никаких изменений или эффект изменяется в 3, 5 или 10 раз, то емкость проверяемого конденсатора потеряла свое первоначальное значение. После этого конденсатор изымается из схемы и измеряется его емкость. Как правило, в этом случае его надо заменить.
   Иногда неисправности в схемах с конденсаторами возникают из-за того, что длина проводов, через которые происходит их подсоединение, большая. Бывает, что после укорачивания этих проводов работа схемы нормализуется, и не надо подбирать другой тип конденсаторов.

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика