Конденсаторы

Возможно, вам также будет интересно

Импульсные источники питания могут быть выполнен как с гальванической развязкой, так и без нее. Первые, как правило, содержат регулируемый или нерегулируемый инвертор или конвертор, наиболее важным моточным узлом которых является трансформатор. Исполнение трансформатора зависит от вида и режима работы инвертора или конвертора. Рассмотрим некоторые виды моточных изделий для различных видов таких преобразователей. Нерегулируемые и регулируемые

Развитие интегральных схем (ИС) связано с увеличением степени интеграции, то есть числа элементов на кристалле и функциональной сложности, что обеспечивается как уменьшением размеров элементов, в том числе ширины тонкопленочных проводников и зазоров между ними, так и увеличением площади кристалла. При этом площадь, занимаемая межсоединениями, увеличилась с 20% для ИС первой и второй степени интеграции и

Компания Analog Devices анонсировала выпуск отладочной платы ADZS-BF506F-EZLITE для новой линейки процессоров семейства Blackfin.

Проверка конденсатора мультиметром в режиме омметра

Возникновение основных проблем с аппаратурой электронного типа предполагает решение вопроса, связанного с тестированием работоспособности конденсаторного устройства.

Простой визуальный осмотр такого элемента не позволяет получить максимально точные результаты, поэтому актуальной является проверка работы конденсатора при помощи мультиметра.

Проверка конденсатора – подключение к мультиметру

Наиболее доступным и удобным способом тестирования неисправного конденсаторного устройства является использование мультиметра с выставленным режимом омметра.

Как проверить неполярный конденсатор мультиметром

Стандартные устройство неполярного типа выглядит аналогично обычному электролитическому конденсаторному элементу, но для такого вида прибора полярность напряжения не является важной. Такие конденсаторные элементы устанавливаются в схемах, имеющих переменный или пульсирующий ток

Отличить неполярное устройство можно при визуальном осмотре: на корпусе отсутствием маркировка полярности.

Неисправные конденсаторы

Технология проведения тестирования конденсатора неполярного типа в режиме омметра следующая:

• переключение мультиметра в режим замера показателей сопротивления;
• установка максимальных пределов из возможно допустимых показателей;
• подключение измерительных щупов на выводы тестируемого конденсаторного устройства;
• замер при помощи прибора уровня сопротивления утечки.

Работоспособные кондиционеры не показывают никаких значений, поэтому на дисплее высвечивается единица, свидетельствующая о сопротивлении утечки выше 2.0 мегаом. Фиксация измерительным прибором сопротивления ниже 2.0 мегаом свидетельствует о большой утечке.

Важно помнить, что держать двумя руками конденсаторные выводов и металлические щупы измерительного прибора категорически запрещается, так как в этом случае будут получены некорректные данные тестирования.

Проверка полярного конденсатора

К категории конденсаторных устройств полярного типа относятся электролитические элементы, которые по сравнению с неполярными приборами, подвержены достаточно быстрому процессу старения. При подаче избыточного напряжения устройство может взрываться. Чтобы избежать подобной проблемы, в процессе изготовления на крышку корпуса наносится несколько специальных насечек.

Тестирование полярных конденсаторных элементов электролитического типа посредством омметра имеет несколько важных отличий. Показатели стандартного сопротивления утечки конденсаторного устройства полярного типа, как правило, составляют 100 килoOм или более, поэтому перед выполнением проверки, элемент требуется разрядить, замыкая выводы накоротко. В противном случае значительно возрастает риск поломки измерительного прибора.

Проверка полярного конденсатора

Технология проведения тестирования конденсатора полярного типа в режиме омметра следующая:

• переключение мультиметра в режим замера показателей сопротивления;
• установка предела измерения уровня сопротивления на показатели 200К (200000 Ом);
• фиксация щупов на выводы с соблюдением полярности;
• измерение прибором уровня сопротивления утечки.

Вне зависимости от модельных особенностей, все разновидности современных конденсаторов электролитического типа обладают достаточно большой емкостью, поэтому в процессе выполнения проверки происходит стандартная подзарядка устройства.

Продолжительность такого процесса составляет всего несколько секунд. При этом отмечается рост изначального уровня сопротивления, который сопровождается увеличением цифровых показателей на дисплее.

Исправность проверяемых устройств оценивается по значениям замеряемого мультиметром сопротивления. Если показатели равны 100 килоОм или более, то конденсатор полярного типа исправен и не потребует замены.

Конденсаторы переменной емкости

Как и резисторы, конденсаторы бывают постоянного и переменного типа. Переменные конденсаторы — это конденсаторы, емкость которых можно изменять механически или электронно. Такие конденсаторы обычно используются в резонансных цепях (LC-цепях) для радио и согласования импеданса в антеннах. Эти конденсаторы обычно называют настроечными.

Существует еще один тип переменных конденсаторов, называемый подстроечным конденсатором. Они закреплены на печатных платах и ​​используются для калибровки оборудования. Это неполяризованные конденсаторы очень маленького размера. Как правило, они недоступны для использования постоянным покупателем. Емкость переменных конденсаторов очень мала, обычно порядка нескольких пикофарад (обычно менее 500 пФ).

Механические переменные конденсаторы состоят из набора полукруглых металлических пластин, закрепленных на оси ротора. Ротор размещается между металлическими пластинами статора. Общее значение емкости (C) для этого типа конденсаторов определяется в соответствии с положением подвижных металлических пластин по отношению к неподвижным металлическим пластинам. Когда ось поворачивается, область перекрытия между пластинами статора и пластинами ротора будет изменяться, и емкость соответственно тоже.

Когда два набора металлических пластин полностью соединены вместе, значение емкости обычно находится на максимальном значении. Подстроечные конденсаторы высокого напряжения имеют большие воздушные зазоры или промежутки между пластинами с относительно большими пробивными напряжениями порядка киловольт.

В механических переменных конденсаторах в качестве диэлектрика обычно используется воздух или фольгированный пластик. На сегодняшний день, использование вакуумных переменных конденсаторов увеличивается, поскольку они обеспечивают лучший диапазон рабочего напряжения и более высокую способность выдерживать ток. Емкость конденсаторов с механической настройкой можно изменять с помощью винта в верхней части конденсатора.

В случае конденсаторов переменной емкости с электронным управлением используется диод с обратным смещением, в котором толщина обедненного слоя будет изменяться в зависимости от приложенного постоянного напряжения. Такие диоды называются диодами переменной емкости или просто варикапами или варакторами.

Особенности хранения и монтажа MLCC-конденсаторов

Керамические конденсаторы имеют отличные значения электрических параметров. Но качественные элементы – это только половина дела. Правильное хранение и монтаж конденсаторов является залогом их долгой службы и достижения всех заявленных характеристик .

Хранение. MLCC-конденсаторы с течением времени не теряют способность к пайке, но все же при длительном хранении возможно изменение этой способности не в лучшую сторону. Инженеры Yageo предлагают следующие условия хранения: температура хранения -5…+40°С, влажность 40…60%. Несмотря на то, что срок хранения конденсаторов составляет 2 года, рекомендуется использовать конденсаторы в первые полгода после их производства.

Разработка посадочного места. Рекомендуемые размеры посадочных мест для различных методов пайки отличаются. Для пайки волной контактные площадки могут иметь меньшие размеры, чем при ручной пайке

Следует самым внимательным образом обращать внимание на рекомендации по созданию посадочного места для конкретного типоразмера. Это особенно касается маленьких и легких типоразмеров ( и меньше)

Силы поверхностного натяжения при расплавлении паяльной пасты могут развернуть легкий элемент или даже поднять его.

Изготовление трафарета. Важным этапом еще до монтажа является создание трафарета для нанесения паяльной пасты

Как и в случае с созданием посадочного места, следует обращать внимание на предоставляемые рекомендации. И вновь это особенно касается самых малых типоразмеров

Дело в том, что процессы создания трафаретов и монтажа для конденсаторов  не сильно отличаются от . Но размеры конденсаторов  столь малы, что к трафаретам применяются особые требования.

Монтаж. Монтаж представляет собой целую совокупность технологических процессов. С точки зрения пайки, конденсаторы являются достаточно непривередливыми элементами. Они могут запаиваться как вручную (контактные паяльные станции, пайка горячим воздухом, инфракрасные станции), так и с помощью автоматизированных способов (пайка в печи). Общим для всех типов пайки является необходимость жестко выдерживать температурный режим для конкретного типа монтажа.

Отмывка. После монтажа следует процесс отмывки платы от продуктов пайки. Тип отмывки не критичен для конденсаторов. Если пайка велась при помощи канифольных флюсов — очистку можно не применять, если использовались активные флюсы — можно использовать обычную отмывку (в том числе и водой) с помощью специальных материалов, но можно применять и ультразвуковую очистку. При этом время ультразвуковой очистки не должно превышать диапазона 3 минут, а частоту использовать на уровне 40 кГц. При переходе от стадии пайки к стадии очистки рекомендуется выдерживать временной интервал не менее 5 минут.

Конденсатор К15-20 МПО

Справочник содержания драгоценных металлов в радиодеталях, создан на основе справочных данных организаций занимающихся переработкой лома радиодеталей, паспортах устройств, формулярах, этикетках и других открытых источников. Стоит отметить, что реальное содержание может отличатся на 20-30% в меньшую сторону.

Какие драгоценные металлы содержатся в конденсаторах

В конденсаторах может содержатся серебро, палладий, платина, а также не драгоценный тантал. Наиболее ценные конденсаторы: керамические КМ5, КМ6, К10-17, К10-47 и др; ЭТО, К52 имеют серебряный корпус и тантал внутри; оксидные К53 содержат тантал.

Основные параметры конденсаторов

Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом.

Первое – ёмкость конденсатора. Измеряется в долях Фарады. Второе – допуск. Или по-другому допустимое отклонение номинальной ёмкости от указанной. Этот параметр редко учитывается, так как в бытовой радиоаппаратуре используются радиоэлементы с допуском до ±20%, а иногда и более. Всё зависит от назначения устройства и особенностей конкретного прибора. На принципиальных схемах этот параметр, как правило, не указывается. Третье – допустимое рабочее напряжение

Это очень важный параметр, на него следует обращать внимание, если конденсатор будет эксплуатироваться в высоковольтных цепях

Основные типы конденсаторов выпускаемых в СССР (импортная маркировка)

К10 -Керамический, низковольтный (Upa6;1600B) К50 -Электролитический, фольговый, Алюминиевый К15 -Керамический, высоковольтный (Upa6;1600B) К51 -Электролитический, фольговый, танталовый,ниобиевый и др. К20 -Кварцевый К52 -Электролитический, объемно-пористый К21 -Стеклянный К53 -Оксидо-полупроводниковый К22 -Стеклокерамический К54 -Оксидно-металлический К23 -Стеклоэмалевый К60- С воздушным диэлектриком К31- Слюдяной малой мощности (Mica) К61 -Вакуумный К32 -Слюдяной большой мощности К71 -Пленочный полистирольный(KS или FKS) К40 -Бумажный низковольтный (Uраб;2 kB) с фольговыми обкладками К72 -Пленочный фторопластовый (TFT) К73 -Пленочный полиэтилентерефталатный (KT ,TFM, TFF или FKT) К41 -Бумажный высоковольтный (Uрабt;2 kB) с фольговыми обкладками К75 -Пленочный комбинированный К76 –Лакопленочный (MKL) К42 -Бумажный с металлизированными Обкладками (MP) К77 -Пленочный, Поликарбонатный (KC, MKC или FKC) К78 – Пленочный полипропилен (KP, MKP или FKP)

О транзисторах для генератора

IRFP260 – типичный выбор для этого типа инвертора. Данная схема питается от 27 В переменного тока, что означает около 36 В постоянного тока после выпрямления и фильтрации. Их применение гарантирует стабильную работу до 50 В постоянного тока, вы конечно можете повышать вольтаж еще дальше, но это рискованно.

Удалось запустить преобразователь используя источник питания 12 В / 200 Вт – разряды были эффективными, но не настолько впечатляющие. Искра была около 10 см, толстая и пушистая.

В целом питание обеспечивается группой трансформаторов, выдающих 27 В переменного тока. Потребление тока на максимальной растянутой высоковольтной дуге достигает 30 А.

Как подключить ВЧ динамик через конденсатор

Схема подключения ВЧ головки, состоящая только из одного конденсатора называется фильтром или пассивным кроссовером первого порядка. Он называется «High-passfilter» и работает следующим образом. Ёмкость конденсатора определяет полосу среза. Это не означает, что звуковые частоты, располагающиеся ниже уровня среза, не будут воспроизводиться высокочастотным громкоговорителем.Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB (децибел) на октаву. Октава это в два раза меньше или больше. Если величина среза равна 2 000 Герц, то частота, лежащая на октаву ниже, то есть 1 000 Герц будет воспроизводиться с уровнем на 6 dB меньше, снижение уровня на 500 Герц будет уже – 12 dB и так далее.

Исходя из размеров и жёсткости диффузора высокочастотного громкоговорителя, можно считать, что низкие частоты не окажут существенного влияния на воспроизведение ВЧ диапазона. Существуют более сложные кроссоверы второго порядка, в схему которого, кроме конденсатора, входит дроссель. Они обеспечивают снижение мощности в 12 децибел на октаву, а фильтры третьего порядка позволяют получить спад в 18 децибел на октаву.

Схема формовки электролитических конденсаторов

Определить необходимость в формовке конденсаторов просто: если ток утечки существенно повышен, или измеренная ёмкость значительно меньше обозначенного номинала, придётся делать прибор. Далее приведена схема устройства формовки электролитов с напряжением до 63 вольт. Трансформатор любой, с напряжением вторичной обмотки 40-50 вольт и током 100 мА, резистор R3 необходим для разрядки конденсатора, после завершения процесса формовки и отключения устройства от сети.

Формовку неполярных электролитов производят аналогично, но повторяют процесс для «обратного направления», то есть меняют полярность подключения конденсатора. Если конденсатор имеет очень большую утечку, его сначала надо подключить, соблюдая полярность, к источнику постоянного тока (лучше регулируемому) с напряжением не более 50% от номинального напряжения конденсатора через токо-ограничивающий резистор. Величина резистора особо не критична и выбирается исходя из тока утечки конденсатора, для низковольтных 5-20 кОм, для высоковольтных 20-100 кОм.

Через пару часов на конденсатор подаётся напряжение 80% от номинального. Если всё нормально и температурный режим конденсатора в норме, то через несколько часов подаётся полное рабочее напряжение. Температурный режим конденсатора постоянно контролируется и контролируется прирост напряжения на конденсаторе цифровым вольтметром (по мере уменьшения тока утечки, напряжение на конденсаторе будет расти). Прирост напряжения идёт на конденсаторе медленно и измеряется в доли вольта (поэтому желателен цифровой вольтметр). Надо дождаться, когда прирост напряжения остановится и потом выключить.

Теория импульсных блоков питания

В обычных источниках питания изменение напряжения и гальваническая развязка выполнялись на трансформаторе со стальным сердечником, работающим на частоте 50 Гц, полупроводниковым выпрямителем и линейным стабилизатором напряжения.

Однако КПД этой схемы очень низкий (не превышает 50%), большая часть мощности преобразуется в тепло в трансформаторе, диоде и аналоговом стабилизаторе. Большая номинальная выходная мощность требует наличия сетевого трансформатора повышенного размера и большой потери тепла. Этого неудобства можно избежать, увеличив рабочую частоту до нескольких сотен кГц и заменив регулятор напряжения электронным ключом с интеллектуальным управлением. Их задача — преобразовать сетевое напряжение в постоянное, а затем в выпрямленное напряжение, выполняемое быстрым переключением транзисторов. В результате получается высокочастотное прямоугольное напряжение, которое преобразуется импульсным трансформатором и выпрямителем.

Стабилизация выходной мощности достигается изменением ширины импульса при постоянной частоте или включением переключения в определенные периоды времени в зависимости от нагрузки схемы. Наиболее важные преимущества SMPS, сравнимые с обычными блоками питания:

• малый вес, уменьшенный объем, повышенная эффективность
• малая емкость фильтрующих конденсаторов для высоких частот переключения
• отсутствие слышимых помех из-за того, что частота переключения находится за пределами слышимого диапазона
• простое управление различными выходными напряжениями
• легко снижать высокое сетевое напряжение

С развитием мощных транзисторов с быстрой коммутацией для высоких частот, стало возможным использовать ИИП, работающие на частотах до 1 МГц. С помощью этого типа резонансных трансформаторов рабочие частоты могут быть увеличены даже до 3 МГц. Тем не менее, эти преимущества уменьшаются из-за нежелательного высокочастотного излучения, а также из-за более низкой скорости реакции на возможные изменения нагрузки.

Эта тенденция привела к разработке новых ферритов Mn-Zn с очень мелкой структурой зерен и материалов с уменьшенными гистерезисными потерями, что позволяет передавать мощность в диапазоне от 1 до 3 МГц. Высокие рабочие частоты приводят к дальнейшему уменьшению размеров ядер и, следовательно, всего блока питания. Новый принцип конструкции в планарной технологии позволяет изготавливать высокочастотные трансформаторы с кардинально уменьшенными размерами (плоские трансформаторы, низкопрофильные трансформаторы). Эта технология оказывает сильное влияние на разработку преобразователей постоянного и переменного тока, а также на производство гибридных импульсных источников питания.

Но вернёмся к теории. Импульсный источник питания работает контролируя среднее напряжение, подаваемое на нагрузку. Это делается путем размыкания и замыкания переключателя (обычно мощного полевого транзистора) на высокой частоте. Система более известна как широтно-импульсная модуляция — ШИМ. Схема ШИМ — самая важная, которая отличает этот тип блока питания, поэтому стоит вспомнить хотя бы само название.

На приведенной диаграмме показаны идеи, лежащие в основе работы ШИМ, и ее довольно просто понять: V = напряжение, T = период, t (вкл.) = длительность импульса. Среднее напряжение приложенное к нагрузке, можно объяснить следующей формулой:

Vo (av) = (t (on) / T) x Vi

Импульсы следуют друг за другом быстро (это порядка многих кГц, то есть тысячи раз в секунду), и для того, чтобы нагрузка не видела внезапных импульсов, необходимы конденсаторы, обеспечивающие относительно постоянный уровень напряжения. Уменьшение времени t (on) вызывает уменьшение среднего значения выходного напряжения Vo (av) и наоборот — увеличение длительности высокого вольтажного состояния t (on) увеличивает выходное напряжение Vo (av).

Частота, с которой работает ШИМ, обычно находится в диапазоне от 30 кГц до 150 кГц, но может быть намного выше.

Как проверить конденсатор мультиметром

Промышленность выпускает несколько видов проверочного оборудования для измерения электрических параметров. Цифровые более удобны для измерений и дают точные показания. Стрелочные предпочитают за визуальное движение стрелки.

Если кондер с виду абсолютно цел, проверить его без приборов невозможно. Осуществлять проверку лучше с выпаиванием из схемы. Так показатели считываются точнее. Простые детали редко выходят из строя. Зачастую механически повреждаются диэлектрики. Основная характеристика при проверке — пропуск только переменного тока. Постоянный проходит исключительно в самом начале в течение короткого промежутка времени. Сопротивление детали зависит от существующей емкости.

Предпосылка проверки полярного электролитического конденсатора мультиметром на работоспособность — емкость более 0,25 мкФ. Пошаговая инструкция проверки:

1. Разряжают элемент. Для этого металлическим предметом закорачиваются его ножки. Замыкание характеризуется появлением искры и звука.
2. Переключатель мультиметра ставится на значение сопротивления.
3. Прикасаются щупами к ножкам конденсатора с учетом полярности. Красным к плюсовой ножке, черным тыкаем в минусовую. Это необходимо только при работе с полярным устройством.

Конденсатор начинает заряжаться при подключении щупов. Сопротивление растет до максимума. Если при щупов мультиметр запищит при нулевом значении, значит произошло короткое замыкание. Если сразу на циферблате высвечивается значение 1, то в элементе внутренний обрыв. Такие кондеры считаются неисправными — замыкание и обрыв внутри элемента неустранимы.

Если значение 1 появилось спустя некоторое время, элемент считается исправным.

Проверить неполярный конденсатор еще проще. На мультиметре выставляем измерение на мегаомы. После касания щупами смотрим на показания. Если они окажутся менее 2Мом — деталь неисправна. Более — исправна. Полярность соблюдать ни к чему.

Электролитический

Как следует из названия, электролитические кондеры в алюминиевом корпусе наполнены электролитом между обкладками. Габариты самые разные — от миллиметров до десятков дециметров. Технические характеристики могут превышать таковые у неполярных на 3 порядка и достигать больших величин — единиц mF.

В электролитических моделях появляется дополнительный дефект, связанный с ЭПС (эквивалентным последовательным сопротивлением). Этот показатель еще обозначают аббревиатурой ESR. Такие конденсаторы в схемах с высокими частотами отфильтровывают несущий сигнал от паразитных. Но возможно подавление ЭМП, сильно снижая уровень и играя роль резистора. Это ведет к перегреву конструкции детали.

Из чего складывается ESR:

• сопротивление обкладок, выводов, узлов соединения;
• неоднородность диэлектриков, влага, паразитные примеси;
• сопротивление электролита за счет изменения химических параметров при нагреве, хранении, высыхании.

В сложных схемах показатель ЭПС особенно важен, но измеряется только специальными приборами. Некоторые мастера самостоятельно их изготавливают и используют в связке с обычными мультиметрами.

Керамический

Сначала осматриваем устройство визуально. Особенно внимательно, если в схеме использованы детали, бывшие в употреблении. Но и новые керамические материалы могут быть бракованными. Сразу заметны кондеры с пробоем — потемневшие, вздутые, прогоревшие, с растресканным корпусом. Такие электродетали однозначно выбраковываются даже без инструментальной проверки — ясно, что они неработоспособны или не выдают назначенных параметров. Лучше озаботиться поиском причин пробоев. Даже новые экземпляры с трещиной в корпусе являются «миной замедленного действия».

Пленочный

Пленочные устройства применяются в цепях постоянного тока, фильтрах, стандартных резонансных схемах. Основные неисправности устройств с малой мощностью:

• снижение рабочих показателей в результате иссыхания;
• увеличение параметров тока утечки;
• повышение активных потерь внутри цепи;
• замыкание на обкладках;
• потеря контакта;
• обрыв проводника.

Измерить емкость конденсатора возможно в режиме тестирования. Стрелочные модели реагируют отклонением стрелки со скачком и возвратом к нулю. При небольшом отклонении стрелки диагностируют утечку тока при малой емкости.

Малая эффективность с низким уровнем мощности при большом токе утечки мешает широкому применению данных конденсаторов и не позволяет его потенциалу полностью раскрыться. Поэтому использование этого вида кондеров нецелесообразно.

Заключение

В завершение разговора об органических полимерных конденсаторах отметим, что полимерные и основанные на сходных технологиях конденсаторы имеют широчайшую область, точнее, даже области применения. Граница разделения тут в основном проходит по типу корпуса. Чипированные изделия применяются в индустрии ВЧ, в то время как основная область применения выводных конденсаторов — это сильноточная техника. Силовые приводы электротранспорта, генераторы энергии, мощные импульсные устройства, источники питания, промышленные индукционные установки и сварка, мощные лазеры и сильноточная техника военного применения.

Основными производителями полимерных конденсаторов являются AVX и его подразделение TPC (Thomson Passive Component), Spectrum Advanced Specialty Products, Pilkor Electronics Co., Elpac Components, Wima, Eurofarad, Vishay Intertechnology, Seacor, Kemet, Faratronic Co. Ltd., Ixis, Cornell Dubilier, Epcos, TDK, JARO Components Ink., Electronicon Kondensatoren Gmbh., Exxelia, Sprague-Goodman Electronics Inc., Electronic Concepts Inc., American Capacitor Corporation, EFC Wesko, Richey, Southern Electronics Inc., Susco, RTI Electronics, TSC Electronics, Suntan.

Статья опубликована в №6’2020 журнала «Компоненты и технологии»