| Запись от AZM на субдомене electronics-and-mechanics |
| Все записи на субдомене: Электроника и механика (записки от AZM) |
| О конденсаторах - дополнительные и паразитные параметры и свойства конденсаторов: ESR, ТКЕ, рассеиваемая мощность ВАр (кВАр) | ||||||||||||||
|
С конденсаторами всё плохо, в отличие от резисторов, нет сколь ни будь универсальной марки (типа) конденсаторов, собственно по этой причине о конденсаторах написаны весьма объёмные справочники. Например, если один и тот же SMD резистор будет хорошо работать и в задающем генераторе трансивера (радиостанции) на 27 мегагерц и в импульсном блоке питания в цепи затвора MOSFET и в УНЧ и в качестве ограничителя тока светодиода, то вот один и тот же конденсатор не будет хорошо работать, даже будет работать так плохо, что устройство вообще не заработает! Индуктивность выводов и обкладок конденсаторовКонденсаторы, как правило, это рулон или пачка (стопка) фольги (токопроводящей плёнки) разделённой диэлектриком.Соответственно, для случая с рулоном, если выводы конденсаторы подключены только к одному концу фольги в рулоне, то сама фольга является катушкой индуктивности. Для случая с пачкой пластин, тоже важно, куда подключены выводы и как соединены между собой пластины пачки. Омическое сопротивление выводов и обкладок конденсаторовОбкладки и вывода конденсатора изготовлены из материалов, удельное сопротивление которых не равно нулю (не из сверхпроводников), соответственно конденсаторы имеют паразитное сопротивление, которое как бы подключено последовательно с ним.Индуктивность выводов и обкладок вместе с паразитным сопротивлением выводов и обкладок конденсатора складываются в "Эквивалентное последовательное сопротивление" или ESR. На постоянном токе и низких частотах без крутых фронтов и спадов этот параметр не заметен, в случае работы конденсатора в импульсных цепях и с повышением частоты качество работы конденсатора с высоким (большим) ESR ухудшается. Величина ESR и паразитных параметров вносящих вклад в него сильно разнится между типами конденсаторов и марками конденсаторов в рамках одного типа. Например, взять электролитические конденсаторы, выпускаются как варианты с большей величиной ESR (более дешевые), обычно ставятся в УНЧ как разделительные на выходе и как блокировочные, там же, в питание:  так и с меньшей величиной ESR (обычно более дорогие, раза в 2 дороже), предназначенные для работы в импульсных устройствах:  можно видеть, что при практически одинаковых габаритах и одинаковом рабочем напряжении конденсатор с низким ESR имеет почти в 2 раза меньшую ёмкость:  Низким ESR при относительно большой удельной ёмкости обладают танталовые конденсаторы, например старый добрый "тантал" марок К52-1, К52-2, К52-9, К53-1 , ЭТО, есть и импортные танталовые конденсаторы в том числе и в SMD исполнении:  Как есть разные по ESR типы электролитических конденсаторов, так имеются и различные плёночные конденсаторы, например серия K78-2 (импортный аналог CBB 81) предназначена для работы в импульсных цепях, на переменном напряжении в том числе и достаточно высокой частоты, так есть и плёночные конденсаторы, которые окажись в этих цепях будут "пухнуть и дохнуть", но хорошо будет работать на низких частотах, например серия К73-17. Если у вас по какой то причине нет электролитического конденсатора с низким ESR, то допустимо установить самый обычный электролит, но зашунтировать его хорошим плёночным или керамическим конденсатором как можно большей ёмкости. Ток утечки конденсаторовПроявляется так, словно параллельно конденсатору подключен некий резистор с сопротивлением R.Ток утечки зависит от типа конденсатора и качества диэлектрика. Например, при одной и той же ёмкости и рабочем напряжении, у электролитических конденсаторов ток утечки больше, чем у плёночных, а у плёночных больше чем у керамических. Естественно ток утечки зависит и от типа корпуса и степени его загрязнённости. У конденсаторов, конструкция которых не герметична со временем ток утечки может возрасти в связи с тем, что они "напитаются" влагой из воздуха, особенно это справедливо для конденсаторов с диэлектриком бумага-масло. Большой ток утечки (малое электрическое сопротивление изоляции конденсатора) чревато тем, что конденсатор теряет способность выполнять свою главную функцию - пропускать переменный ток и не пропускать постоянное напряжение. Чем это грозит? - Конденсатор с большим током утечки установленный в качестве разделительного анод-сетка в схеме на лампах откроет лампу на сетку которой приходит, током, который будет течь с анода предыдущей лампы, соответственно режим работы схемы нарушиться. - Электролитический конденсатор с большим током утечки включенный параллельно к источнику постоянного тока, в цепь фильтрации, будет нагреваться и выйдет из строя (взорвётся). - Постоянный ток протекающий через конденсатор с большим током утечки будет создавать шум в цепи в которую этот конденсатор включен. Паразитная ёмкость конденсаторовКак и у резисторов у конденсаторов имеется паразитная ёмкость, это ёмкость обкладок конденсатора к окружающим его деталям, обкладок к корпусу, его выводов к окружающим деталям и проводникам.Как правило эта величина мала в сравнении с ёмкостью самого конденсатора, но для конденсаторов малой ёмкости (1 ... 20 пф) в ВЧ (мегагерцы, гигагерцы) устройствах о ней не стоит забывать, особенно если конденсатор имеет большие габариты, например:  ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости)Параметр, определяющий на сколько ёмкость конденсатора изменяется от его температуры. Возникновение данного эффекта всецело связано с расширением материалов из которых изготовлен конденсатор под влиянием температуры.Это очень важный параметр для ВЧ устройств и конденсаторов малой ёмкости. Обычно этот параметр не нормируется для электролитических конденсаторов, которые заведомо не предназначены для работы в цепях высокой частоты и нормируется у конденсаторов которые предназначены для работы в ВЧ цепях (керамические конденсаторы). Положительный ТКЕ - ёмкость увеличивается с повышением температуры и отрицательный ТКЕ - ёмкость уменьшается с повышением температуры. Реактивная мощность конденсаторовПараметр настолько же важный, как и рабочее напряжение конденсатора, если речь заходит о применении конденсатора в мощном высокочастотном (сотни килогерц - мегагерцы) устройстве.Реактивная мощность конденсаторов измеряется в ВАр (Вольт-Ампер реактивных). Реактивная мощность которую способен "пропустить через себя" конденсатор зависит от типа его диэлектрика (тангенс потерь диэлектрика) и габаритов конденсатора. Обычно никто ни где и никогда не указывает в схемах и описаниях к ним реактивную мощность, на которую должны быть рассчитаны конденсаторы в той или иной схеме, надеясь на опыт того, кто будет собирать схему, а этот параметр действительно важен. Например, возьмём П-контур транзисторного усилителя мощности с выходной мощностью 100 ватт на 28 мегагерц с 50-ти омным выходом и питанием от 13 вольт (автомобильный усилитель). Реактивная мощность, на которую должен быть рассчитан выходной конденсатор (со стороны 50 ом) будет порядка 978 ВАр. Чем чревата установка конденсатора с низкой реактивной мощностью в узел, где требуется высокая реактивная мощность конденсатора? - Нагрев конденсатора, его вспучивание и поломка, отпайка выводов конденсатора. Для конденсаторов, которые рассчитаны на работу в цепях с большими токами и напряжениями высоких частот есть данные об их реактивной мощности, например такие керамические конденсаторы КВИ и К15-У:  маломощные керамические конденсаторы предназначенные для работы в ВЧ цепях, например К10-47 тоже имеют нормированную реактивную мощность, правда малую 1 ... 40 ВАр, даже керамические подстроечные конденсаторы, например для подстроечных конденсаторов КТ4-23 эта мощность 25 ВАр. Реактивная мощность конденсатора далеко не всегда зависит от его габаритов! Например, реактивная мощность слюдяных конденсаторов КСО-13 всего 150 ВАр, хотя они имеет внушительные габариты, конденсатор 1500пф на 5000 вольт - 65х40х14 мм (без выводов). Мала и реактивная мощность конденсаторов К15-5, причина тому плохая керамика, применяемая в них в качестве диэлектрика (они не рассчитаны на работу в ВЧ цепях). Какие конденсаторы где уместно применять?
Общие правила, которым стоит придерживаться при выборе конденсатора в ту или иную цепь: - Если ТКЕ не нормирован, не нужно ставить такой конденсатор в частотозадающую цепь. - Если реактивная мощность конденсатора не нормирована, не нужно ставить такой конденсатор в мощную ВЧ цепь. - Если вы не знаете с низким ESR электролитический конденсатор или самый дешевый, зашунтируете его керамикой или хорошей плёнкой, например К78-2 как можно большей ёмкости. Некоторые справочные материалы по конденсаторамСправочник по электрическим конденсаторамЖурнал Радио 3 номер 2000 год. Справочный листок. Конденсаторы с органическим диэлектриком Керамические высоковольтные конденсаторы К15У-1, К15У-2, К15У-3 Обзор современных конденсаторов Иван Голубев (Санкт Петербург) Новосибирский завод конденсаторов - конденсаторы ФТ, ДМ, МБГЧ, МБГВ, МБГО, К78-36, К75-25, К73-27, К73-14, К72П-6, К75-95, К75-87, К75-79 Конденсатор К10-57 (предназначен для работы в цепях постоянного и переменного тока и в импульсных режимах, в том числе в диапазоне УВЧ в составе мощных модулей радиопередающих устройств) Назад к оглавлению: Радиодетали - дополнительные и паразитные параметры радиодеталей, то о чём нужно знать и помнить при сборке электроники по принципиальной схеме |
| Добавлено: 4665 дн 22 час 34 мин 39 сек назад | Внесений правок: 2 | Последняя правка: 4664 дн 8 час 29 мин 21 сек назад |
