Какой допуск имеют конденсаторы широкого применения
Конденсаторы, как и резисторы, наиболее распространённые компоненты в принципиальных схемах. Их основное назначение – распределённая по электрической схеме фильтрация (сглаживание) пульсаций напряжений питания, а также использование как времязадающих элементов в генераторах и фильтрах.
Происхождение названия от латинского condensatio – накапливать. Это устройство для накопления электрических зарядов и энергии электрического поля W=C*U 2 / 2, где С символ основной характеристики конденсатора – электрической ёмкости (ёмкости). Этой же латинской буквой С принято обозначать конденсатор в электрических схемах.
Исторический образ конденсатора – две параллельно размещённые металлические пластины (обкладки) с диэлектрической прослойкой (показан на рисунке 1.18).
Чем больше поверхности обкладок и меньше расстояние между пластинами, тем выше значение ёмкости конденсатора. Диэлектрик, расположенный между пластинами увеличивает ёмкость. В качестве диэлектрика может использоваться бумага, слюда, полимерная плёнка, керамика и др. Типовое расчётное соотношение для ёмкости конденсатора выглядит так:
где ɛ0≈ 8,85·10 -3 пФ/мм диэлектрическая проницаемость вакуума (диэлектрическая постоянная), ɛ — относительная диэлектрическая проницаемость использованного диэлектрика, S – площадь обкладок [мм 2 ], d – расстояние между обкладками (толщина диэлектрика) [мм] .
Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых диэлектриков представлены в таблице 1.7.
Таблица 1.7 – Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых диэлектриков
Диэлектрик
ɛ
На принципиальных электрических схемах конденсаторы обозначаются графемой (показано на рисунке 1.19 слева):
Примечание – В некоторых случаях общепринятую в принципиальных схемах графему заменяют более сложной моделью (показано на рисунке 1.19 справа). Такая замена обоснована для конденсаторов с диэлектриком плохого качества.
Резистор Rут на схеме называется сопротивлением утечки и его типовое значение можно найти в документации.
Утечка – это явление перетекания заряда с одной обкладки на другое через не идеальный диэлектрик: если заряженный конденсатор отключить от нагрузок, то через некоторое время он разрядится. Время разряда зависит от качества диэлектрика: чем оно выше, тем дольше происходит саморазряд.
В настоящее время постоянные конденсаторы имеют более сложные конструктивно-технологические решения. При этом конденсаторы различают:
- по типу диэлектрика: керамические, слюдяные, плёночные, электролитические и др.;
- по конструктивному решению: конденсаторы для монтажа в отверстия (выводные), для поверхностного монтажа (чип-конденсаторы);
- по рабочему напряжению, габаритам, температурному коэффициенту ёмкости и др.
Конструктивные разновидности современных конденсаторов, применяемых в электрических цепях с напряжениями до нескольких сотен вольт (низкие напряжения) представлены на рисунке 1.20.
Наиболее широкое применение в настоящее время находят керамическиеи электролитические конденсаторы. Они могут монтироваться в отверстия или предназначены для поверхностного монтажа. Типовые сравнительные характеристики конденсаторов представлены в таблице 1.8.
Примечание – Следует иметь в виду, что электролитические конденсаторы при подключению требуют соблюдения полярности. Для этого на корпусе конденсатора рядом с одним из контактов проставлен знак + (анод) или другой отличительный символ.
Таблица 1.8 – Типовые характеристики современных конденсаторов
Основное, широко используемое в электротехнике соотношение, связанное с электрической ёмкостью:
где Q – заряд, накопленный в конденсаторе (измеряется в кулонах), U – напряжение, до которого заряжен конденсатор.
На практике применяют постоянные, переменные и подстроечные конденсаторы (представлены на рисунке 1.21).
Постоянными принято называть конденсаторы, основной параметр которых – электрическая ёмкость, должен поддерживаться неизменным. Любые отклонения от расчётных значений – нежелательная погрешность.
Переменный и подстроечный конденсаторы имеют конструктивные особенности, позволяющие изменять ёмкость с помощью инструмента или вручную.
Постоянные конденсаторы
Основной параметр постоянного конденсатора – номинальная ёмкость, может меняться во время эксплуатации, как и у резистора, под воздействием различных факторов. Разница заключается в том, что скрупулёзно следить за такими изменениями обычно не требуется: требования к точности конденсаторов не высоки.
Так, например, используемые в качестве фильтров питания электролитические и керамические конденсаторы могут иметь допуск номинала ± 30% и более.
С максимальной точностью ± 1% изготавливаются некоторые керамические конденсаторы, ёмкость которых ограничена значением 100 нФ. Они используются в качестве времязадающих компонентов при создании активных электрических фильтров или генераторов. Другие важные их отличия – высокая температурная стабильность и большая цена.
Следует иметь в виду, что ёмкость электролитических конденсаторов может существенно меняться с изменением температуры и с течением времени они сильно деградируют (высыхают).
Конденсаторы выпускаются в соответствии с рядом Е24, но часто имеют более ограниченный набор номиналов, который задаётся в технических описаниях.
Цветовая маркировка конденсаторов похожа на аналогичную для резисторов, однако в отличие от чип-резисторов, чип-конденсаторы обычно не имеют маркировки!
Типовые расчётные соотношения
- Выражение для накопленного в конденсаторе заряда
- Последовательное соединение конденсаторов:
- Параллельное соединение конденсаторов:
- Переходный процесс в RC-цепочке:
Переменные и подстроечные конденсаторы
Переменные (регулирующие) конденсаторы предназначены для интенсивной регулировки так, как это делалось при настройке частоты вещания в старых радиоприёмниках. Это конденсаторы с воздушным диэлектриком сегодня используются редко.
Подстроечный конденсатор это переменный конденсатор малой ёмкости, который обычно используется для точной настройки режимов работы электрических схем. Обычно, подстроечный конденсатор используется однократно – в ходе процедуры настройки, или изредка.
После манипуляций настройки регулировочный винт контрится (закрашивается), чтобы во время дальнейшей эксплуатации изделия его положение не сдвинулось от случайных механических воздействий (например, вибраций). Количество подстроек у таких конденсаторов лимитировано несколькими десятками полных поворотов.
Переменные и подстроечные конденсаторы в современной электронике применяются редко. Широко их используют только в радиотехнике. Внешний вид таких конденсаторов представлен на рисунке 1.22.
Средства измерений ёмкости конденсаторов
Colibri. Измеритель сопротивления, ёмкости, индуктивности.
Диапазоны основных режимов измерений мультиметра Colibri представлены в таблице 1.9.
Таблица 1.9 – Диапазоны основных режимов измерений мультиметра Colibri
Параметры
Значение
Погрешность измерения
Допуск емкости конденсаторов различных типов и его маркировка
Конденсаторы являются одним из самых распространенных типов компонентов электрических и электронных схем. Как правило, при их выборе обращается внимание на тип конденсатора, его емкость, максимальное напряжение, но иногда из внимания упускается такой важный параметр, как допуск емкости. Между тем, этот параметр напрямую зависит от типа конденсатора и технологии его изготовления, и, в ряде случаев, отклонение от номинальной емкости в пределах допуска может иметь существенное значение в процессе работы схемы, либо не оказывать какого-либо влияния вовсе. Поэтому при проектировании следует учитывать место применения и функцию каждого конденсатора, чтобы правильно выбрать не только его тип, но и допуск.
Допуск емкости – это диапазон, в пределах которого фактическая величина емкости конкретного конденсатора может отклоняться от своего номинального значения, выраженный в %. Для указания допуска на конденсаторе могут применяться как специальные коды, так и прямое указание диапазона емкости. На примере электролитических конденсаторов TDK (EPCOS) код допуска приводится рядом с номинальным значением емкости:
Пример маркировки конденсаторов TDK (EPCOS)
Допустимые границы допуска, и соответствующие им коды, регламентируются международным стандартом IEK 60052 (в РФ принят как ГОСТ IEC 60062-2014). Допуск может быть как симметричным относительно номинального значения (например, коды K, M, N), так и не симметричным (асимметричным). Поэтому при выборе конденсатора важно обращать внимание на кодировку допуска емкости, так как для некоторых типов и номиналов конденсаторов отклонение от номинального значения может быть значительным. Наиболее распространенные коды допуска емкости:
Коды маркировки допуска емкости и значения
Допуск емкости напрямую зависит от типа конденсатора, используемых материалов при его изготовлении, качества производства, технических характеристик и других факторов. Среди наиболее востребованных типов конденсаторов можно выделить следующие крупные группы:
- Алюминиевые электролитические конденсаторы. Допуск емкости электролитических конденсаторов обычно большой, порядка ±20% (тип M). Но для некоторых применений встречается также асимметричный допуск -10/+30% (тип Q).
- Пленочные конденсаторы. Как правило, обладают более лучшим допуском, с меньшим отклонением от номинального значения. Из наиболее часто встречаемых: допуск ±5 (тип J) или ±10% (тип K).
- Керамические конденсаторы. Обладают большим или равным допуском как у пленочных конденсаторов – порядка ±10%.
Отдельно стоит отметить, что в процессе эксплуатации может происходить так называемый «уход» или изменение емкости. Изменения емкости конденсатора могут носить как обратимый, так и необратимый характер. Уход емкости равен сумме всех зависящих от времени изменений емкости конденсатора на протяжении срока службы, указывается в процентах от исходного значения емкости для серии. Поэтому для ответственных применений следует использовать как конденсаторы с оптимальным допуском, так и обеспечивать соответствующие условия эксплуатации, чтобы срок службы конденсатора был максимально продолжительным для своего типа.
Более подробно технические характеристики, включая допуск емкости, конденсаторов можно узнать в Спецификациях на страничке товара.
-
- Магазины и оптовые отделы
- Видео
- Новости
- Каталог брендов
- Каталоги автозапчастей
- Акции и спецпредложения
- Калькуляторы
- Обратная связь
Конденсаторы SMD керамические многослойные (MLCC) широкого применения
низкочастотные с диэлектриком Y5VКонденсаторы SMD керамические многослойные (MLCC) широкого применения низкочастотные с диэлектриком Y5V класса II. Диэлектрик Y5V имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет изготовить конденсаторы с большим значением емкости, но имеющие значительный разброс параметров. Емкость сильно зависит от напряжения, температуры и времени. Предназначены для применения в фильтрующих цепях. Стандартный допуск емкости поставлемых конденсаторов с диэлектриком Y5V равен ±20%.
- Рабочий диапазон температур -25°C. +85°C, допуск ±20%.
- Имеют многослойную монолитную структуру, высокую надежность
- Поставляются в лентах на роликах для автоматического монтажа
Типоразмер
дюйм (мм)L (мм) W (мм) T (мм)/Код Способ
пайки*MB (мм) 01R5 (0402) 0.40±0.02 0.20±0.02 0.20±0.02 V R 0.10±0.03 0201 (0603) 0.6±0.03 0.3±0.03 0.3±0.03 L R 0.15±0.05 0.6±0.05#2 0.3±0.05#2 0.3±0.05#2 0.6±0.09#3 0.3±0.09#3 0.3±0.09#3 0.15+0.1/-0.05 0402 (1005) 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.05 N R 0.25+0.05/-0.10 0.50+0.02/-0.05 Q R 1.00±0.20 0.50±0.20 0.50±0.20 E R 0603 (1608) 1.60±0.10 0.80±0.10 0.80±0.07 S R / W 0.40±0.15 1.60+0.15/-0.10 0.80+0.15/-0.10 0.50±0.10 H R / W 0.80+0.15/-0.10 X R / W 1.60±0.20#1 0.80±0.20#1 0.80±0.20#1 0805 (2012) 2.00±0.15 1.25±0.10 0.50±0.10 H R / W 0.50±0.20 0.60±0.10 A R / W 0.80±0.10 B R / W 1.25±0.10 D R 2.00±0.20 1.25±0.20 0.85±0.10 T R / W 1.25±0.20 I R 1206 (3216) 3.20±0.15 1.60±0.15 0.80±0.10 B R / W 0.60±0.20
(0.5±0.25)***0.95±0.10 C R 1.25±0.10 D R 3.20±0.20 1.15±0.15 J R 1.60±0.20 1.60±0.20 G R 0.85±0.10 T R / W 3.20 +0.30/-0.10 1.60 +0.30/-0.10 1.60+0.30/-0.10 P R 1210 (3225) 3.20±0.30 2.50±0.20 0.95±0.10 C R 0.75±0.25 0.85±0.10 T R 1.25±0.10 D R 3.20±0.40 2.50±0.30 1.60±0.20 G R 2.00±0.20 K R 2.50±0.30 M R 1808 (4520) 4.50±0.40
(4.5+0.5/-0.3)**2.03±0.25 1.25±0.10 D R 0.75±0.25
(0.5±0.25)***1.40±0.15 F R 1.60±0.20 G R 2.00±0.20 K R 1812 (4532) 4.50±0.40
(4.5+0.5/-0.3)**3.20±0.30 1.25±0.10 D R 0.75±0.25
(0.5±0.25)***1.60±0.20 G R 2.00±0.20 K R 3.20±0.40 2.50±0.30 M R 2.80±0.30 U R 1825 (4563) 4.60±0.50 6.30±0.40 1.60±0.20 (G)
2.00±0.20 (K)
2.50±0.30 (M)
2.80±0.30 (U)R ≥0.26 2211 (5728) 5.70±0.50 2.80±0.30 R ≥0.30 2220 (5750) 5.70±0.50 5.00±0.40 R ≥0.30 2225 (5763) 5.70±0.50 6.30±0.40 R ≥0.30 * R = пайка методом оплавления паяльной пасты в печи; W = пайка волной.
** Для 1808 200V~3kV, 1812 200V~3kV и сертифицированных продуктов.
*** Для 1206 1000V ~3kV, 1808 200~3kV, 1812 200~3kV и сертифицированных продуктов.
#1 : Для 0603/Cap≥10μF или 0603(≤6.3V)/Cap≥4.7μ Для 0603(>10V)/Cap>1μF.
#2 : Для 0201/Cap≥0.68μF.
#3 : For 0201/Cap ≥ 1μF.
Данная таблица может быть использована только для серий общего примененияДиапазон емкостей (в ячейках указан код толщины):
Код толщины A B C D E F G H I J K L M N P Q S T U V X Толщина T, мм 0,6 0,8 0,95 1,25 0,5 1,4 1,6 0,5 1,25 1,15 2,0 0,3 2,5 0,5 1,6 0,5 0,8 0,85 2,8 0,2 0,8 Наличие товара и ориентировочные цены на нашем складе в Москве на данный момент можно проверить, кликнув по ячейке таблицы.
Емкость Типоразмер код\напряжение, В 0402 0603 0805 1206 1210 1812 6,3 10 16 25 50 6,3 10 16 25 50 6,3 10 16 25 50 100 6,3 10 16 25 35 50 100 6,3 10 16 25 35 50 100 10 16 25 50 100 0,01μF 103 0,015μF 153 0,022μF 223 0,033μF 333 0,047μF 473 0,068μF 683 0,1μF 104 0,15μF 154 0,22μF 224 0,33μF 334 0,47μF 474 0,68μF 684 1,0μF 105 1,5μF 155 2,2μF 225 3,3μF 335 4,7μF 475 6,8μF 685 10μF 106 22μF 226 47μF 476 100μF 107 - Цены, опубликованные в Магазине, могут не являться окончательными и предназначены только для предварительного ознакомления.
Информацию о наличии товаров и свежих ценах уточняйте у менеджеров, они устанавливают окончательные цены при оформлении заказа в зависимости от количества товара и истории клиента. Или нажмите ссылку: sales@dart.ru
- Представленная техническая информация и размеры на чертежах, опубликованных на сайте, носят справочный характер и не предназначены для использования в конструкторской документации без согласования с нами.
Для получения актуализированной технической информации нажмите ссылку: alex@dart.ru
- Возможность поставки товаров, где не указан код товара, уточняйте у наших менеджеров.
- Перед закладкой компонентов в серийные изделия необходимо запрашивать образцы!
©1990-2023 Компания ДАРТ. Все права защищены. Чему не учат о конденсаторах
В инженерной деятельности мы часто применяем сотни эмпирических правил для упрощения тех аспектов, над которыми работаем.
Если бы мы запускали квантово-физическое моделирование всякий раз, когда необходимо поморгать светодиодом, мы бы никогда ничего не добились. Тем не менее, многие из этих правил были сформулированы в прошлом, когда индустрия электроники радикально отличалась от нынешней.
Сегодня мы собираемся забыть, чему нас учили о том, что такое конденсатор. Кроме того, мы рассмотрим, как использовать конденсаторы с учетом современной электроники.
Чем конденсатор больше не является
Одно из общераспространенных мнений состоит в том, что основная роль конденсатора заключается в хранении заряда, подобно тому, как ведро с водой наполняется одной чашкой и в то же время опустошается другой.
Если вы когда-либо вступали в дискуссию “протекает ли ток через конденсатор” и уходили больше в политику, чем в физику, вы знаете, что типовые аналогии не имеют особого смысла, когда речь идет о переменном токе. Конденсатор – это просто два проводника, разделенных диэлектриком, и нигде в основных физических объяснениях его свойств вы не найдете объяснения того, что с этим делать.
Хранение энергии – это лишь одно из множества применений конденсатора, таких как фильтрация, формирование и инвертирование электрических сигналов и импедансов. Мы привыкли думать, что это основное применение конденсатора, поскольку это было его первым применением на заре электричества постоянного тока и электроскопа Уильяма Гилберта, изобретенного в XV веке.
Назначение конденсатора
Такие термины, как развязывающий и байпасный (шунтирующий) конденсатор, часто используются как синонимы – я сам совершал эту ошибку бесчисленное количество раз.
Это приводит к большой путанице, поскольку для разных целей часто требуются конденсаторы с разными электрическими и физическими параметрами, такими как форм-фактор, номинальное напряжение, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) и профиль собственного резонанса.
Конденсаторы называют по-разному не только исходя из технологии, по которой они созданы (керамический, электролитический), но и их назначения.
В следующих разделах рассмотрено несколько из наиболее распространенных назначений конденсаторов.
Назначением байпасного конденсатора является передача радиочастотной энергии (переменного тока достаточно высокой частоты) от одной части платы к другой. Соответственно, о хранении заряда речи не идет вообще. Байпасный конденсатор предназначен для проведения, а не для хранения.
Для этого необходим тщательный подбор конденсатора с минимально возможным импедансом на нужных частотах. Этого можно достичь максимально близким соответствием собственной резонансной частоты конденсатора и частоты сигнала.
Собственная резонансная частота – это частота, на которой резонирует емкость и паразитная индуктивность и на которой конденсатор имеет наименьшее возможное сопротивление. Математически емкость и индуктивность как будто пропадают и остается только эквивалентное последовательное сопротивление.
Для частот выше собственной резонансной частоты конденсатор начинает всё меньше работать как конденсатор и всё больше – как индуктивность.
Одна из наиболее распространенных ошибок, которые допускаются при использовании байпасных конденсаторов для контроля электромагнитного излучения (особенно при шунтировании экранов земли), заключается в том, что их размещение ограничивается только источником шума, который нужно устранить.
Для постоянного тока это имело бы смысл – закоротить сигнал максимально близко к источнику, чтобы получить как можно более низкие его значения, минимизировать сопротивление (импеданс) между коротким замыканием (конденсатором) и источником.
Для переменного тока и особенно для радиочастотного диапазона, из-за волновой природы электрических сигналов быстрое увеличение импеданса между областью рядом с источником шума и остальной частью заземляющего слоя может быть источником отражений, т.е. энергии, отраженной из-за несоответствия импедансов. Опять же, это противоречит традиционному описанию “энергии, отраженной из-за рассогласования линий”, которое верно лишь отчасти.
При использовании байпасных конденсаторов нужно попытаться снизить импеданс экранов питания и земли, распределив конденсаторы по плате. В зависимости от используемой частоты, структуры слоев и диэлектрического материала платы, могут понадобиться конденсаторы в диапазоне от пикофарад до нанофарад
Развязывающий конденсатор
У линейных регуляторов, таких как широко используемый 7805, есть внутренний контур обратной связи, который сравнивает выходное и опорное напряжение и соответствующим образом регулирует ток для поддержания стабильного выходного сигнала.
Теоретически линейные регуляторы можно использовать без внешнего конденсатора – по крайней мере, если мы игнорируем любые проблемы, связанные с автоколебаниями. Чтобы получить стабильный выходной сигнал, требуемый ток должен изменяться с достаточно медленной скоростью нарастания, чтобы линейный регулятор мог успевать за ним. Учитывая, что большинство из них построено на технологии BJT начала 80-х годов, эти скорости нарастания совсем не высокие.
недавней статье, вы можете столкнуться с непредсказуемой работой схемы.
Инструменты проектирования в Altium Designer® включают в себя всё необходимое, чтобы идти в ногу с новыми технологиями. Поговорите с нами сегодня и узнайте, как мы можем улучшить ваш процесс проектирования.