Пассивные компоненты. Конденсаторы

Содержание

Слайд 2

Содержание Функции, классификация Система обозначений и маркировка Параметры конденсаторов Конструкции конденсаторов Эквивалентные схемы

Содержание

Функции, классификация
Система обозначений и маркировка
Параметры конденсаторов
Конструкции конденсаторов
Эквивалентные схемы

Слайд 3

Функции Электрический конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделённых

Функции

Электрический конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделённых

диэлектриком, и обладает способностью накапливать электрическую энергию.

На долю конденсаторов приходится примерно 25% всех элементов принципиальной схемы.

Слайд 4

Емкость плоского конденсатора, пФ где ε - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Емкость плоского конденсатора, пФ

где ε - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика  (

ε >1 ),
S - площадь обкладок конденсатора (см2),
d - расстояние между обкладками (см).
Слайд 5

Конденсаторы Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент

Конденсаторы

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения

его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком.
В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения.

Функции

Слайд 6

Конденсаторы Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; Справа — конденсаторы для

Конденсаторы

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа;
Справа — конденсаторы для объёмного монтажа;
Сверху

— керамические;
Снизу — электролитические.
Слайд 7

Классификация конденсаторов Конденсаторы общего назначения 1. Низкочастотные 2. Высокочастотные Конденсаторы специального

Классификация конденсаторов

Конденсаторы общего назначения
1. Низкочастотные
2. Высокочастотные

Конденсаторы специального назначения
1. Высоковольтные
2.

Помехоподавляющие
3. Импульсные
4. Дозиметрические
5. Конденсаторы с электрически управляемой ёмкостью (варикапы, вариконды) и др.

Классификация

Слайд 8

Классификация По назначению 1. Контурные 2. Разделительные 3. Блокировочные 4. Фильтровые

Классификация

По назначению
1. Контурные
2. Разделительные
3. Блокировочные
4. Фильтровые

По характеру изменения ёмкости
1. Постоянные
2. Переменные
3.

Подстроечные

Классификация конденсаторов

Слайд 9

Обозначение конденсаторов на схемах

Обозначение конденсаторов на схемах

Слайд 10

Обозначение конденсаторов на схемах

Обозначение конденсаторов на схемах

Слайд 11

Обозначение конденсаторов на схемах Вариконды. Это конденсаторы, емкость которых зависит от

Обозначение конденсаторов на схемах

Вариконды. Это конденсаторы, емкость которых зависит от напряженности

электрического поля.

Варикапы. Это конденсаторы, емкость которых изменяется за счет изменения расстояния между его обкладками путем подведения внешнего напряжения. Варикап - это одна из разновидностей полупроводникового диода, к которому подводится обратное напряжение, изменяющее емкость диода.

Слайд 12

Функции Функции конденсаторов Блокировочный (развязывающий) конденсатор Разделительный конденсатор Фильтр верхних частот

Функции

Функции конденсаторов

Блокировочный (развязывающий) конденсатор

Разделительный конденсатор

Фильтр верхних частот

Слайд 13

Функции Фильтр верхних частот Слаживающий конденсатор Демпфер

Функции

Фильтр верхних частот

Слаживающий конденсатор

Демпфер

Слайд 14

Обозначение конденсаторов на схемах На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов

Обозначение конденсаторов на схемах

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно

указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах.
При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, то есть постфикс «пФ» опускают.
При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения.
Слайд 15

Обозначение конденсаторов на схемах Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных

Обозначение конденсаторов на схемах

Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов

на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ).
Например так: «10 мк x 10 В».
Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 — 180».
В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, то есть на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.
Слайд 16

Кодовая маркировка конденсаторов Маркировка 3 цифрами Первые две цифры указывают на

Кодовая маркировка конденсаторов

Маркировка 3 цифрами
Первые две цифры указывают на значение

емкости в пигофарадах (пф)
Последняя — количество нулей.
Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9».
При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0».
Буква R используется в качестве десятичной запятой.
Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.
Слайд 17

* Иногда последний ноль не указывают

* Иногда последний ноль не указывают

Слайд 18

Кодовая маркировка конденсаторов Маркировка 4 цифрами Возможны варианты кодирования 4-значным числом.

Кодовая маркировка конденсаторов

Маркировка 4 цифрами
Возможны варианты кодирования
4-значным числом.
Но и в

этом случае последняя цифра указывает количество нулей,
а первые три — емкость в пикофарадах.
Слайд 19

Кодовая маркировка конденсаторов Маркировка емкости в микрофарадах Вместо десятичной точки может ставиться буква R.

Кодовая маркировка конденсаторов

Маркировка емкости в микрофарадах
Вместо десятичной точки может ставиться буква

R.
Слайд 20

Кодовая маркировка конденсаторов Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряжения

Кодовая маркировка конденсаторов

Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряжения
В

отличие от первых трех параметров, которые маркируются в соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.
Слайд 21

Параметры конденсаторов Параметры конденсаторов

Параметры конденсаторов

Параметры конденсаторов

Слайд 22

Параметры конденсаторов Основные 1. Номинальная ёмкость 2. Рабочее напряжение Кроме того,

Параметры конденсаторов

Основные
1. Номинальная ёмкость
2. Рабочее напряжение

Кроме того, конденсаторы характеризуются

рядом паразитных параметров.

Параметры конденсаторов

Слайд 23

Ёмкость конденсатора – электрическая ёмкость между электродами конденсатора (ГОСТ 19880 –

Ёмкость конденсатора – электрическая ёмкость между электродами конденсатора (ГОСТ 19880

– 74), определяемая отношением, накапливаемого в нём заряду к приложенному напряжению. Ёмкость конденсатора зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения электродов.
Удельная ёмкость – отношение ёмкости к массе (или объёму) конденсатора.

Параметры конденсаторов

Слайд 24

Номинальная ёмкость конденсатора СНОМ - емкость, которую должен иметь конденсатор в

Номинальная ёмкость конденсатора СНОМ - емкость, которую должен иметь конденсатор

в соответствие с нормативной документацией (ГОСТ или ТУ).

Номинальные значения ёмкости СНОМ электролитических конденсаторов определяются рядом:
0,5;1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000; 5000 мкФ.

Номинальные значения ёмкости СНОМ бумажных плёночных конденсаторов
0,05; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8;.20; 40; 60; 80; 100; 400; 600; 800; 1000 мкФ.

Параметры конденсаторов

Слайд 25

Международной электротехнической комиссией (МЭК) установлено семь предпочтительных рядов для значений номинальной

Международной электротехнической комиссией (МЭК) установлено семь предпочтительных рядов для значений

номинальной емкости (Публикация № 63): ЕЗ; Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192. Цифры после буквы Е указывают на число номинальных значений в каждом десятичном интервале (декаде). Номинальные емкости соответствуют числам декады и числам, полученным путем их умножения и деления на 10n, где n - целое положительное или отрицателе число. В производстве конденсаторов чаще всего используют

Параметры конденсаторов

Слайд 26

Допустимое отклонение от номинала ΔС характеризует точность значения ёмкости и определяется

Допустимое отклонение от номинала ΔС характеризует точность значения ёмкости и

определяется классом точности.

Конденсаторы широкого применения имеют класс точности I, II или III и соответствуют рядам Е6, Е12, Е24.
Блокировочные и разделительные конденсаторы обычно соответствую классам II и III.
Контурные конденсаторы обычно соответствуют классам 1, 0, или 00.
Фильтровые конденсаторы обычно соответствуют классам IV, V, VI.

Параметры конденсаторов

Слайд 27

Номинальное рабочее напряжение конденсатора – максимальное напряжение, при котором конденсатор может

Номинальное рабочее напряжение конденсатора – максимальное напряжение, при котором конденсатор

может работать в течение минимальной наработки, в условиях, указанных в технической документации (ГОСТ 21415 – 75). Значения номинальных напряжений установлены ГОСТ 9665 – 77. Все конденсаторы в процессе изготовления подвергают воздействию испытательного напряжения в течение 2…5 секунд.

Параметры конденсаторов

Слайд 28

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора – электрическое сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора – электрическое сопротивление конденсатора постоянному току,

определяемое соотношением

U - напряжение, приложенное к конденсатору;
IУТ - ток утечки (проводимости).

Сопротивление изоляции всех видов конденсаторов, кроме электролитических и полупроводниковых, очень велико и составляет МОм, ГОм и даже ТОм. Это со противление измеряют в нормальных климатических условиях (температура 25 ± 10 °С, относительная влажность 45…75 %, атмосферное давление 86…106 кПа).
С повышением температуры сопротивление изоляции уменьшается.

Параметры конденсаторов

Слайд 29

Эквивалентное последовательное сопротивление ЭПС (ESR) Параметры конденсаторов Добротность конденсатора Rобкл = Rиз

Эквивалентное последовательное сопротивление ЭПС (ESR)

Параметры конденсаторов

Добротность конденсатора

Rобкл

= Rиз
Слайд 30

Эквивалентная схема конденсатора

Эквивалентная схема конденсатора

Слайд 31

Частотные свойства При изменении частоты изменяется диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Увеличивается степень

Частотные свойства

При изменении частоты изменяется диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Увеличивается

степень влияния паразитных параметров (собственной индуктивности и сопротивления потерь).
Собственная индуктивность конденсатора Lc – это индуктивность выводов и обкладок.
На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью, собственной индуктивностью LC и сопротивлением потерь RП. Резонанс наступает на частоте

Параметры конденсаторов

Слайд 32

При f > fP конденсатор ведёт себя как катушка индуктивности. Обычно

При f > fP конденсатор ведёт себя как катушка индуктивности.

Обычно максимальная рабочая частота конденсатора в 2…3 раза ниже резонансной.

Характер частотной зависимости действующей ёмкости СД в диапазоне частот от нуля до fР обусловливается соотношением C, LC, RП. В большинстве случаев СД уменьшается с ростом частоты во всём указанном диапазоне частот. Вблизи резонансной частоты она всегда уменьшается и стремится к нулю.

Параметры конденсаторов

Слайд 33

Эквивалентная емкость конденсатора Параметры конденсаторов Рабочие частоты конденсатора должны быть существенно меньше f0.

Эквивалентная емкость конденсатора

Параметры конденсаторов

Рабочие частоты конденсатора должны быть существенно меньше

f0.
Слайд 34

Допустимая амплитуда переменного напряжения на конденсаторе Um ДОП – амплитуда переменного

Допустимая амплитуда переменного напряжения на конденсаторе Um ДОП – амплитуда

переменного напряжения, при которой потери энергии в конденсаторе не превышают допустимых. Значения Um ДОП приводятся в справочниках или определяются по формуле

QР ДОП - допустимая реактивная мощность конденсатора, В⋅А
f - частота напряжения на конденсаторе, Гц
C - ёмкость конденсатора, Ф

Параметры конденсаторов

Слайд 35

Превышение Um ДОП может вызвать тепловой пробой диэлектрика. Ниже представлена зависимость

Превышение Um ДОП может вызвать тепловой пробой диэлектрика.

Ниже

представлена зависимость напряжения Um ДОП от частоты, построенная для фиксированных значений температуры и допустимой мощности потерь РА = РА ДОП. Граничная частота определяется допустимым снижением действующей ёмкости.

Параметры конденсаторов

Слайд 36

Стабильность параметров конденсаторов Электрические свойства и срок службы конденсатора зависят от

Стабильность параметров конденсаторов

Электрические свойства и срок службы конденсатора зависят

от условий эксплуатации.

Воздействия
1. тепла
2. влажности
3. радиации
4. вибраций
5. ударов
6. др.

Слайд 37

Наибольшее влияние оказывает температура. Влияние температуры проявляется в изменении 1. ёмкости

Наибольшее влияние оказывает температура.
Влияние температуры проявляется в изменении
1.

ёмкости конденсатора
2. добротности конденсатора
3. электрической прочности конденсатора

Влияние температуры оценивают ТКЕ

Изменение ёмкости обусловлено изменением диэлектрической проницаемости (в основном), а также линейных размеров обкладок и диэлектрика конденсатора

Слайд 38

С повышением температуры уменьшается электрическая прочность и срок службы конденсатора. У

С повышением температуры уменьшается электрическая прочность и срок службы конденсатора.


У высокочастотных конденсаторов величина ТКЕ не зависит от температуры и указывается на корпусе путём окрашивания корпуса в определённый цвет и нанесения цветной метки.

У низкочастотных конденсаторов температурная зависимость ёмкости носит нелинейный характер. Температурную стабильность этих конденсаторов оценивают величиной предельного отклонения ёмкости при крайних значениях температуры.

Низкочастотные конденсаторы разделены на три группы по величине температурной нестабильности:
1. Н20 ± 20 %
2. Н30 ± 30 %
3. Н90 + 50 - 90 %

Слайд 39

Понижение атмосферного давления приводит к уменьшению электрической прочности, изменениям ёмкости вследствие

Понижение атмосферного давления приводит к уменьшению электрической прочности, изменениям ёмкости

вследствие деформации элементов конструкции конденсатора. Возможны нарушения герметичности конденсатора.

При поглощении влаги диэлектриком конденсатора увеличивается ёмкость и резко уменьшается сопротивление изоляции. В результате возрастают потери энергии, особенно при повышенных температурах, и уменьшается электрическая прочность (повышается вероятность пробоя).

Слайд 40

При длительном хранении конденсаторов изменяется их ёмкость. Стабильность конденсаторов во времени характеризуется коэффициентом старения

При длительном хранении конденсаторов изменяется их ёмкость. Стабильность конденсаторов во

времени характеризуется коэффициентом старения
Слайд 41

Потери энергии в конденсаторах обусловлены электропроводностью и поляризацией диэлектрика. Их характеризуют

Потери энергии в конденсаторах обусловлены электропроводностью и поляризацией диэлектрика. Их

характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь tgδ.
1. Конденсаторы с керамическим диэлектриком имеют tgδ ≈ 10-4
2. Конденсаторы со слюдяным диэлектриком имеют tgδ ≈ 10-4
3. Конденсаторы с бумажным диэлектриком имеют tgδ = 0,01…0,02
4. Конденсаторы с оксидным диэлектриком имеют tgδ = 0,1…1,0
Слайд 42

Конструкция конденсаторов 1. Пакетная 2. Трубчатая 3. Дисковая 4. Литая секционная

Конструкция конденсаторов

1. Пакетная
2. Трубчатая
3. Дисковая
4. Литая секционная
5. Рулонная
6. Конденсаторы гибридных ИМС
7.

Подстроечные
8. КПЕ

Конструкция конденсаторов

Слайд 43

Конструкция конденсаторов Пакетная. Применяется в слюдяных,стеклоэмалевых, стеклокерамических и др. видах конденсаторов. Количество пластин до 100 штук.

Конструкция конденсаторов

Пакетная. Применяется в слюдяных,стеклоэмалевых, стеклокерамических и др. видах конденсаторов. Количество

пластин до 100 штук.
Слайд 44

Конструкция конденсаторов Ёмкость трубчатых конденсаторов l - длина перекрывающейся части обкладок,

Конструкция конденсаторов

Ёмкость трубчатых конденсаторов

l - длина перекрывающейся части обкладок, см;
D1 -

наружный диаметр трубки;
D2 - внутренний диаметр трубки.

Трубчатая. Высокочастотные. Керамическая трубка. Толщина стенок 0,25 мм. На внутреннюю и внешнюю поверхность нанесены серебряные обкладки. Выводы и т.д.