Rodzaje kondensatorów
Problem - Rodzaje kondensatorów
Musisz przebrnąć przez oszałamiający zbiór różnych rodzajów kondensatorów, aby wybrać ten pasujący do Twojego projektu.
Rozwiązanie
O ile Twój projekt nie wymaga użycia specjalnych właściwości kondensatorów, to dobrze jest stosować poniższą zasadę.
W większości przypadków, jeżeli potrzebujesz kondensatora o pojemności od 1 pF do 1 nF, użyj kondensatora dyskowego (rysunek 3.6a). W przypadku kondensatorów o pojemności od 1 nF do 1 μF, zastosuj ceramiczny kondensator wielowarstwowy (MLC, rysunek 3.6b). Z kolei w przypadku kondensatorów o pojemności przekraczającej 1 μF lepiej użyć aluminiowego kondensatora elektrolitycznego (rysunek 3.6c). Po prawej stronie rysunku 3.6 widoczny jest jeszcze tantalowy kondensator elektrolityczny.
Rysunek 3.6. Rodzaje kondensatorów: (a) dyskowy ceramiczny, (b) ceramiczny wielowarstwowy — MLC, (c) aluminiowy elektrolityczny, (d) tantalowy
Opis
Co prawda najczęściej występującymi rodzajami kondensatorów są dyskowe, wielowarstwowe i elektrolityczne, ale oprócz nich istnieją również inne:
- Kondensatory szklane i mikowe mogą pracować w szerokim zakresie temperatur, ale są znacznie droższe od innych rodzajów.
- Kondensatory elektrolityczne tantalowe są elementami polaryzowanymi o wartościach dostępnych również w kondensatorach wielowarstwowych i elektrolitycznych. Są niewielkie, ale względnie drogie, a ich maksymalne pojemności nie przekraczają kilku dziesiątych μF. Ich wadą jest to, że w przypadku uszkodzenia zazwyczaj dochodzi do zwarcia nóżek kondensatora, co potrafi doprowadzić do małej eksplozji. Usprawnienia w konstrukcji kondensatorów wielowarstwowych podniosły ich pojemności do nawet kilkuset μF, przez co kondensatory tantalowe stosuje się już bardzo rzadko.
Generalnie kondensatory są mniej trwałe od rezystorów. Przekroczenie dopuszczalnego napięcia najprawdopodobniej doprowadzi do uszkodzenia warstwy izolacyjnej. Kondensatory elektrolityczne wykorzystują elektrolit zamknięty w aluminiowej puszce, który tworzy cieniutką warstwę izolującego tlenku. Ten rodzaj kondensatorów jest szczególnie podatny na uszkodzenie w wyniku
przekroczenia napięcia lub temperatury. Co więcej, takie kondensatory po prostu się starzeją. Jeżeli zepsuje się stara wieża hi-fi to najczęściej przyczyną jest uszkodzenie jednego z dużych kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczu. Jeżeli kondensator elektrolityczny ulegnie uszkodzeniu, to jest całkiem prawdopodobne, że nastąpi wyciek elektrolitu i zanieczyszczenie bliskiej okolicy.
Zakresy napięć - rodzaje kondensatorów
Podczas wybierania właściwego kondensatora trzeba zwrócić uwagę na kilka innych, poza objętością, parametrów. Bardzo ważna jest wartość napięcia przebicia. Jeżeli nie tworzysz układów działających na wysokich napięciach, to raczej nie powinno być z tym problemów, ponieważ typowe małe kondensatory mają napięcie przebicia na poziomie przynajmniej 50 V. Jeżeli jednak zachodzi
konieczność użycia kondensatora elektrolitycznego, to trzeba już wybierać pomiędzy wielkością kondensatora i maksymalnym napięciem. Kondensatory elektrolityczne zazwyczaj są produkowane z dopuszczalnymi napięciami na poziomie 6,3 V, 10 V, 25 V, 30 V, 40 V, 50 V, 63 V, 100 V, 160 V, 200 V, 250 V, 400 V i 450 V. Znalezienie kondensatora o dopuszczalnym napięciu przekraczającym
500 V jest niezwykle trudne.
Dopuszczalna temperatura pracy - rodzaje kondensatorów
Kondensatory ceramiczne i wielowarstwowe mogą zazwyczaj pracować w bardzo szerokim zakresie temperatur, ale aluminiowe kondensatory elektrolityczne są już znacznie mniej tolerancyjne. Ich producenci dopuszczają pracę w maksymalnej temperaturze 80 – 105°C.
Zastępcza rezystancja szeregowa - rodzaje kondensatorów
Dopuszczalna temperatura pracy kondensatora nabiera dodatkowego znaczenia w sytuacjach, gdy jest on bardzo szybko ładowany i rozładowywany, ponieważ każdy kondensator charakteryzuje się wewnętrzną rezystancją, określaną mianem zastępczej rezystancji szeregowej. To właśnie ona powoduje nagrzewanie się kondensatora podczas jego ładowania i rozładowywania.
Niewielkie kondensatory wielowarstwowe mają zwykle bardzo małą wartość zastępczej rezystancji szeregowej, która tylko niewiele przekracza rezystancję samych nóżek kondensatora. To właśnie pozwala im na wyjątkowo szybkie ładowanie i rozładowywanie. Z kolei kondensator elektrolityczny o dużej pojemności może mieć zastępczą rezystancję szeregową wynoszącą nawet kilkaset mΩ. To
ogranicza prędkość, z jaką kondensator może się ładować i rozładowywać, a poza tym powoduje jegomocne nagrzewanie.
