Praktische overwegingen - condensatoren

Condensatoren hebben, net als alle elektrische componenten, beperkingen die moeten worden gerespecteerd omwille van de betrouwbaarheid en de juiste werking van het circuit.

Werkspanning condensator

Werkspanning :Aangezien condensatoren niet meer zijn dan twee geleiders, gescheiden door een isolator (het diëlektricum), moet u letten op de maximaal toegestane spanning erover. Als er te veel spanning wordt toegepast, kan de "doorslag"-classificatie van het diëlektrische materiaal worden overschreden, waardoor de condensator intern wordt kortgesloten.

Polariteit condensator

Polariteit :Sommige condensatoren zijn zo gefabriceerd dat ze alleen de aangelegde spanning in de ene polariteit kunnen verdragen, maar niet in de andere. Dit komt door hun constructie:het diëlektricum is een microscopisch dunne laag isolatie die tijdens de fabricage door een gelijkspanning op een van de platen wordt afgezet. Deze worden elektrolytisch . genoemd condensatoren , en hun polariteit is duidelijk aangegeven.

Het omkeren van de spanningspolariteit naar een elektrolytische condensator kan resulteren in de vernietiging van die superdunne diëlektrische laag, waardoor het apparaat kapot gaat. De dunheid van dat diëlektricum maakt echter extreem hoge capaciteitswaarden mogelijk in een relatief kleine pakketafmeting. Om dezelfde reden hebben elektrolytische condensatoren de neiging om een ​​laag voltage te hebben in vergelijking met andere typen condensatorconstructies.

Equivalent circuit met condensator

Equivalent circuit: Aangezien de platen in een condensator enige weerstand hebben, en aangezien geen diëlektricum een ​​perfecte isolator is, bestaat er niet zoiets als een "perfecte" condensator. In het echte leven heeft een condensator zowel een serieweerstand als een parallelle (lek)weerstand die in wisselwerking staat met zijn puur capacitieve kenmerken:

Gelukkig is het relatief eenvoudig om condensatoren te vervaardigen met zeer kleine serieweerstanden en zeer hoge lekweerstanden!

Fysieke grootte condensator

Voor de meeste toepassingen in de elektronica is de minimale grootte het doel voor component engineering. Hoe kleinere componenten kunnen worden gemaakt, hoe meer circuits in een kleiner pakket kunnen worden ingebouwd, en meestal wordt ook gewicht bespaard. Bij condensatoren zijn er twee belangrijke beperkende factoren voor de minimale grootte van een eenheid:werkspanning en capaciteit . En deze twee factoren zijn vaak tegengesteld aan elkaar. Voor elke keuze in diëlektrische materialen is de enige manier om de nominale spanning van een condensator te verhogen, het vergroten van de dikte van het diëlektricum. Zoals we hebben gezien, heeft dit echter tot gevolg dat de capaciteit afneemt. De capaciteit kan weer worden verhoogd door het plaatoppervlak te vergroten. maar dit zorgt voor een grotere eenheid. Dit is de reden waarom je de classificatie van een condensator in Farads niet alleen op grootte kunt beoordelen. Een condensator van een bepaalde grootte kan een relatief hoge capaciteit hebben en een lage werkspanning, vice versa, of een compromis tussen de twee uitersten. Maak bijvoorbeeld de volgende twee foto's:

Dit is een vrij grote condensator in fysieke grootte, maar hij heeft een vrij lage capaciteitswaarde:slechts 2 µF. De werkspanning is echter vrij hoog:2000 volt! Als deze condensator opnieuw zou worden ontworpen om een ​​dunnere laag diëlektricum tussen de platen te hebben, zou een capaciteitsverhoging van ten minste honderd keer haalbaar zijn, maar ten koste van een aanzienlijke verlaging van de werkspanning. Vergelijk bovenstaande foto met onderstaande. De condensator in de onderste afbeelding is een elektrolytische eenheid, vergelijkbaar in grootte als die hierboven, maar met zeer verschillende waarden van capaciteit en werkspanning:

De dunnere diëlektrische laag geeft het een veel grotere capaciteit (20.000 µF) en een drastisch verminderde werkspanning (35 volt continu, 45 volt intermitterend).

Hier zijn enkele voorbeelden van verschillende soorten condensatoren, allemaal kleiner dan de eerder getoonde eenheden:

De elektrolytische en tantaal condensatoren zijn gepolariseerd (polariteitsgevoelig) en worden altijd als zodanig aangeduid. De elektrolytische eenheden hebben hun negatieve (-) draden die worden onderscheiden door pijlsymbolen op hun behuizing. Bij sommige gepolariseerde condensatoren wordt de polariteit aangegeven door de positieve pool te markeren. De grote elektrolytische eenheid van 20.000 µF die rechtop staat, heeft een positieve (+) aansluiting met een "plus"-teken. Keramische, mylar-, plastic film- en luchtcondensatoren hebben geen polariteitsmarkeringen, omdat deze typen niet-gepolariseerd zijn (ze zijn niet polariteitsgevoelig).

Condensatoren zijn veel voorkomende componenten in elektronische schakelingen. Bekijk de volgende foto goed:elk onderdeel dat is gemarkeerd met een "C" op de printplaat is een condensator:

Sommige van de op deze printplaat getoonde condensatoren zijn standaard elektrolytisch:C₃₀ (bovenaan bord, midden) en C₃₆ (linkerkant, 1/3 van boven). Sommige andere zijn een speciaal soort elektrolytische condensator genaamd tantaal , omdat dit het type metaal is dat wordt gebruikt om de platen te maken. Tantaalcondensatoren hebben een relatief hoge capaciteit voor hun fysieke grootte. De volgende condensatoren op de hierboven getoonde printplaat zijn tantaal:C₁₄ (net linksonder van C₃₀ ), C₁₉ (direct onder R₁₀ , wat lager is dan C₃₀ ), C₂₄ (linksonder op het bord), en C₂₂ (rechtsonder).

Voorbeelden van nog kleinere condensatoren zijn te zien op deze foto:

De condensatoren op deze printplaat zijn "surface mount devices", net als alle weerstanden, om redenen van ruimtebesparing. Volgens de conventies voor het labelen van componenten, kunnen de condensatoren worden geïdentificeerd door labels die beginnen met de letter "C".

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad condensatoren