Блог

Конденсаторы (и катушки индуктивности) обладают способностью накапливать электрическую энергию, катушки индуктивности накапливают энергию в виде магнитного поля вокруг компонента, а конденсатор накапливает электрическую энергию в виде электростатического поля, которое создается между двумя тонкими листами металла, называемыми «пластинами», каждый из которых имеет разный электрический потенциал (или напряжение).

На картинке ниже показаны обозначения схем для различных типов конденсаторов:

Базовый конденсатор с фиксированным значением состоит из двух пластин, изготовленных из металлической фольги, которые разделены изолятором. Они могут быть изготовлены из различных изоляционных материалов, обладающих хорошими диэлектрическими свойствами.

Некоторые основные типы конструкции конденсаторов показаны на картинке ниже:

Применение конденсаторов

Конденсаторы имеют множество применений в электронных схемах. Каждый из них имеет одну или несколько функций. Вот типичные варианты использования конденсаторов:

• Электролитический конденсатор используется в источниках питания.
• Аксиальный электролитический конденсатор используется там, где необходимы большие значения емкости.
• Керамический дисковый конденсатор применяется в мини-схемах,  из-за своего небольшого размера и значения емкости.
• Полипропиленовый конденсатор применяется из-за небольшого размера для значений до 2 мкФ.
• Многослойный керамический конденсатор с многослойной керамической микросхемой (для поверхностного монтажа) применяется из-за относительно высокой емкости.

Конструкция конденсатора

Конструкция неполяризованных конденсаторов аналогична конструкции многих типов. Различия заключаются в площади пластин и типе диэлектрического материала, используемого для данной емкости; в идеале диэлектрик, выбранный для любого конденсатора, должен соответствовать трем основным критериям.

1. Он будет как можно тоньше, потому что емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

2. Диэлектрическая проницаемость материала будет как можно выше, так как диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на эффективность диэлектрика.

3. Диэлектрическая прочность должна быть достаточной, чтобы выдерживать требуемое номинальное напряжение конденсатора.

Каждый из основных типов конденсаторов, показанных на картинке ниже (кроме миниатюрных типов керамических микросхем), будет покрыт изолирующим слоем (часто эпоксидной смолой):

Электролитические конденсаторы

Конструкция электролитических конденсаторов в некоторых отношениях похожа на конструкцию конденсатора из рулонной фольги. За исключением того, что, как показано на картинке ниже, слои между фольгой теперь представляют собой два очень тонких слоя бумаги, один из которых образует изолятор (3), разделяющий свернутые пары слоев, а другой — слой ткани (4) между положительными (1) и отрицательными (2) пластинами фольги, пропитанный электролитом, который делает ткань проводящей.

Из предыдущего прочитанного абзаца может показаться, что пропитанная ткань создает короткое замыкание между пластинами. Но настоящий диэлектрический слой создается после завершения конструкции, в процессе, называемом «Формованием».

Через конденсатор пропускается ток, и действие электролита вызывает образование очень тонкого слоя оксида алюминия (5) на положительной пластине. Именно этот чрезвычайно тонкий слой используется в качестве изолирующего диэлектрика. Это обеспечивает конденсатор очень эффективным диэлектриком, обеспечивая значения емкости во много сотен раз больше, чем это возможно для обычного пленочного конденсатора аналогичного физического размера.

Недостатком этого процесса является то, что конденсатор поляризован и не должен иметь напряжения обратной полярности. Если это происходит, изолирующий оксидный слой очень быстро удаляется с положительной пластины, позволяя конденсатору пропускать большой ток. Поскольку это происходит в герметичном контейнере, «жидкий» электролит быстро закипает и быстро расширяется. Это может привести к сильному взрыву в течение нескольких секунд!

Не подключайте электролитический конденсатор неправильно! Из-за этой опасности электролитические конденсаторы имеют маркировку, показывающую полярность их соединительных выводов. Общая маркировка полярности (6) показана на предыдущей картинке и состоит из полосы символов минус(-) для обозначения отрицательного вывода конденсатора.

Обратите также внимание, что на торце конденсатора имеются три канавки, обеспечивающие слабое место в герметичном корпусе, так что в случае взрыва верхняя часть корпуса выйдет из строя, что, как мы надеемся, сведет к минимуму повреждение окружающих компонентов.

Все конденсаторы, независимо от их типа, также имеют максимальное безопасное рабочее напряжение (Vwkg). При превышении напряжения, указанного на конденсаторе (7), существует высокий риск разрушения изоляции диэлектрического слоя, разделяющего две пластины, и короткого замыкания между пластинами, что может привести к быстрому и сильному перегреву, что может также привести к возможному взрыву.

Переменные конденсаторы

Конденсаторы переменного тока, показанные на картинке ниже используются в качестве настроечных конденсаторов в AM-радиостанциях, хотя они в значительной степени были заменены диодами (переменной емкости), имеющими небольшую емкость, которую можно изменять, подавая переменное напряжение. но конденсаторы с механической регулировкой все еще можно найти в схемах и каталогах поставщиков для замены.

Настроечные конденсаторы, независимо от их типа, обычно имеют очень малые значения емкости, обычно от нескольких пФ до нескольких десятков пФ. Большие типы воздушных диэлектриков были заменены миниатюрными диэлектриками из ПВХ. На переднем и заднем видах, на картинке ниже, показаны крошечные предустановленные или подстроечные конденсаторы, доступ к которым осуществляется через отверстия в задней части корпуса).

Символы переменных конденсаторов

Обозначения переменных конденсаторов показаны на картинке ниже:

Переменные конденсаторы часто выпускаются в виде объединенных компонентов. Обычно два регулируемых конденсатора регулируются одним управляющим звеном. Символ стрелки указывает на переменный конденсатор (настраивается пользователем оборудования), а Т-образная диагональ указывает на предустановленный конденсатор, предназначенный только для настройки техником. Пунктирная линия, соединяющая пару переменных конденсаторов, указывает на то, что они объединены в одну группу.

Миниатюрный триммерный конденсатор

Эти небольшие предустановленные конденсаторы выпускаются в различных очень маленьких исполнениях, с крошечными вращающимися пластинами и, как правило, диэлектрическими слоями из ПВХ-пленки между ними. Их емкость составляет всего несколько пикофарад, и они часто используются в сочетании с более крупными переменными конденсаторами (и даже устанавливаются внутри корпуса настроечных конденсаторов) для повышения точности.

В следующей статье мы с вами поговорим о заряде и разряде конденсатора.

С Уважением, МониторБанк