Биполярный конденсатор что это

9

Компоненты достоверного звука: разбираемся в сериях конденсаторов Mundorf

Перед любым инженером-разработчиком на этапе завершения принципиальной схемы встаёт задача выбора оптимальных радиоэлектронных комплектующих. При анализе компонентной базы для аудиоустройств особенно сложно определиться с наиболее подходящими конденсаторами, так как они могут оказывать значительное влияние на звук, при этом элементы данного типа с практически идентичными техническими характеристиками могут по-разному влиять на конечный результат.

Продукция Mundorf уже более 20 лет пользуется почётом у производителей аудиоаппаратуры самого высокого класса. За годы своего существования компания выпустила в широком ассортименте компоненты для применения в кроссоверах и аудиотрактах звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуры. Цель данной статьи – внести некоторую ясность в отношении используемых технологий и материалов, применяемых для производства плёночных полипропиленовых и электролитических конденсаторов.

Структура конденсатора и используемый диэлектрик в дополнение к примененному материалу обкладок (см. раздел «Материал проводников») оказывают критическое влияние на его физические свойства и, следовательно, на звук. С тем чтобы предложить для каждого конкретного применения оптимальный конденсатор, Mundorf использует наилучшие диэлектрические материалы и собственную изобретённую и запатентованную технологию намотки.

1.0 Электролитические конденсаторы

Оксид алюминия (Al₂O₃) применяется в качестве диэлектрика во всех электролитических конденсаторах, в компании его называет клеем или электрокорундом. Это соединение также может образовывать с различными примесями драгоценные камни: с хромом – рубин или сапфир – с железом и титаном. Оксид алюминия – чрезвычайно твёрдый материал с высоким электрическим сопротивлением, а также отличной теплопроводностью. В частности, он характеризуется очень высокой диэлектрической прочностью и покрывает алюминиевую плёнку обкладок ультратонким слоем, что позволяет производить максимально компактные конденсаторы с великолепным соотношением ёмкость Х напряжение/цена.

1.1 Полярные электролитические конденсаторы характеризуются наиболее компактными среди всех типов размерами, и поэтому они производятся с самыми высокими показателями ёмкости, которая требуется, например, в схемах питания усилителей. Однако из-за того, что они являются полярными, их невозможно применять в цепях переменного тока или использовать в качестве разделительных.

1.1.1 MLytic Power Capacitors – силовые конденсаторы широкого спектра ёмкостей и напряжений, каждый из которых имеет только одно главное предназначение: применение в электрических цепях, где недопустимы искажения звукового сигнала. Основным фактором достижения этой цели является минимизация нежелательных потерь, обусловленных эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL), которые негативно влияют на аудиосигналы. Использование для производства сырья высочайшей степени очистки и прецизионного технологического оборудования позволяет изготавливать алюминиевую фольгу, покрытую плёнкой оксида алюминия Al₂O₃ с гомогенной кристаллической структурой. Это позволяет добиться максимальной детализации и тональной сбалансированности на всём слышимом частотном диапазоне. Также для катодной обкладки используется специальное дополнительное покрытие из титана, благодаря которому конденсаторы имеют более низкое эквивалентное сопротивление (ESR), которое делает музыкальные образы на сцене более сфокусированными и объёмными. Между электродами из тонкой алюминиевой фольги Mundorf использует высокотекучий долговечный электролит с очень мягкой специальной бумагой, состоящей в основном из волокон дерева абака, которые характеризуются очень высокими механической стабильностью и абсорбцией электролита, а также великолепными демпфирующими свойствами. Кроме того, Mundorf не применяет намагничивающиеся, негибкие, плохо проводящие стальные выводы (которые почти повсеместно используются в конденсаторах с типом выводов snap-in), вместо них в ход идут пластичные медные, покрытые оловом с отличной проводимостью, необходимой для больших токов. Выводы конденсаторов круглого сечения выполнены также из чистой, покрытой оловом меди. Для конденсаторов с винтовыми выводами используется твёрдый дюралюминий.

1.1.2 MLytic+® 4-pole Filter Capacitors – в четырехвыводных конденсаторах также используются вышеперечисленные передовые технологии. Данная серия не наделена способностью работать с большими импульсными токами, поскольку она специально предназначена для фильтрации сетевых помех. Конденсаторы MLytic+ оптимально подойдут для применения в схемах питания предусилителей, усилителей для наушников, цифроаналоговых преобразователей и прочих аудиоустройств относительно небольшой мощности.

1.2 Bipolar Electrolytic Capacitors – серия биполярных электролитических конденсаторов, часто называемых неполярными или NP-конденсаторами, анодная фольга которых имеет покрытие, устойчивое к переменному току, что делает их пригодными для пропускания звуковых сигналов. Обкладки биполярных конденсаторов ECap Raw изготавливаются из специальной фольги, поверхности которой с помощью особого процесса травления придана шероховатость. Это увеличивает эффективную площадь поверхности обкладок конденсатора, и тем самым позволяет увеличить их ёмкость при том же размере корпуса. Биполярные конденсаторы ECap Plain имеют электроды без травления, и поэтому при той же ёмкости и номинальном напряжении, что и у ECap Raw, имеют больший размер. Однако тангенс угла диэлектрических потерь σ у ECap выше и составляет 0,05 против σ = 0,025 у ECap Plain на частоте 1 кГц.

2.0 Плёночные конденсаторы Mundorf

Полипропиленовые конденсаторы по совокупности характеристик являются номером один в мире аудио. Полипропилен (PP) используется абсолютно во всех плёночных конденсаторах Mundorf. Это полимер углеводорода (85,7% углерод и 14,3% водород), сформировавшийся путём полимеризации пропилена. Данный диэлектрик по сравнению другими материалами, применяемыми в плёночных конденсаторах с диэлектриками (PET – полиэтилентерефталатными, полистирольными, лавсановыми (майларовыми)), выделяется большей долговечностью, самой лучшей термостабильностью, диэлектрической прочностью и пр. Частотная и температурная стабильность полипропиленовых конденсаторов сочетается с ультранизким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), высокой удельной ёмкостью, возможностью изготавливать очень тонкую плёнку диэлектрика со стабильными механическими параметрами и отсутствием микрофонного эффекта. Всё это делает их практически идеальными «музыкальными» конденсаторами.

В течение последних десятилетий специалисты Mundorf регулярно проводили сравнительные тесты и прослушивания аппаратуры с конденсаторами различных типов (полифенилентерефталатными, полиэтиленнафталатными, полифиниленсульфидными, политетрафторэтиленовыми, бумажными и пр.). Хотя эти материалы порой были по некоторым техническим параметрам предпочтительнее и даже иногда лучше «звучали» в некоторых музыкальных аспектах, итогом накопленного опыта стало убеждение, что самым приятным и увлекательным исполнение любимой музыки было с полипропиленовыми плёночными конденсаторами.

2.1 Фольговые конденсаторы (KP) изготавливаются из плотной металлической фольги. Её высочайшая проводимость обеспечивает великолепные импульсные характеристики, а механическая инертность гарантирует полное отсутствие микрофонного эффекта и предотвращает резонансы. Это способствует живому воспроизведению музыкального материала. Недостатками таких конденсаторов является высокая стоимость используемых для производства материалов, повышенный процент брака на производстве вследствие механической напряжённости диэлектрической плёнки и отсутствие возможности самовосстановления (в случаях пробоя изоляции между обкладками они замыкаются накоротко). Поэтому Mundorf реализовала технологию фольговых конденсаторов только в серии ZN Classic. Комплектующие этого типа, изготовленные из других материалов, она не рекомендует использовать в аудиоэлектронике или где-либо ещё.

2.2 Металлизированные конденсаторы (MKP) изготавливаются из плёнки со слоем металлизации, полученным методом вакуумного напыления. Такая высокотехнологичная структура более компактна, более надёжна, чем у фольговых конденсаторов. Также MKP имеют свойство самовосстановления после пробоев диэлектрика практически без изменения рабочих свойств.

2.2.1 MCap® EVO – линейка металлизированных полипропиленовых плёночных конденсаторов, изготовленных по инновационной технологии намотки обкладок, которая впервые появилась в RXF-серии (Radial eXtra Flat) в 2005 году. Ее преимущество заключается в том, что обкладки наматываются более узкой лентой, из-за этого конденсатор увеличивается в поперечной плоскости. Такая геометрия приводит к акустически чётко различимым преимуществам по сравнению с традиционной, более простой с точки зрения технологического процесса структуре MKP. Первое из них заключается в том, что сигнал проходит более короткое расстояние, и затухание минимально в силу предельно малого нежелательного эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). Второе – в том, что значительно большее количество параллельно соединённых слоёв намотки обкладок минимизирует эквивалентную последовательную индуктивность (ESL) конденсатора. В дополнение к этому нужно отметить, что они корпусируются и заливаются компаундом вручную после прецизионного процесса намотки в специально разработанные для этой серии компактные корпуса. Это позволяет полностью предотвратить появление микрофонного эффекта, исключая вибрации намотанных обкладок конденсатора. Все вышеперечисленные технические особенности отражаются на качестве прорисовки музыкальных образов, чёткой и прозрачной стереофонии, живой динамике и первозданности музыкального материала.

2.2.2 MCap® SUPREME – металлизированные полипропиленовые плёночные конденсаторы, изготовленные по аудиофильской технологии намотки обкладок. Специальный слой плёнки делает возможным чередовать соединение противоположно намотанных обкладок таким образом, что их суммарная индуктивность становится нулевой. Две намотки обкладок соединены последовательно, с ними – ещё две противоположно намотанные. Например, ёмкость каждой намотки обкладок 2 мкФ, если бы они были подсоединены, как в обычных конденсаторах параллельно, то суммарная ёмкость была бы 4 мкФ, но в Supreme получается всего 1 мкФ. Таким образом, материалов используется в четыре раза больше, чем для производства плёночных конденсаторов традиционной структуры той же ёмкости. Этот новаторский процесс производства в 1992 году стал настоящим технологическим вызовом. В заботе о высочайшем качестве многие этапы производства осуществлялись вручную. Чтобы исключить окрашивание музыкального сигнала из-за микрофонного эффекта, конденсаторы корпусировались и заливались компаундом вручную в специальные корпуса. Все эти огромные усилия абсолютно оправдывались очаровательным реалистичным музыкальным звучанием, представляя виртуальную голографическую сцену всего, что воспроизводится акустической системой, наделенным кристально чёткими контурами и выдающейся глубиной.

2.2.3 MCap® SUPREME EVO – великолепное сочетание двух вышеописанных технологий, применяемых в производстве плёночных полипропиленовых конденсаторов Mundorf MKP, призванное удовлетворить ужесточившиеся требования любителей достоверного звука и возросшие возможности колонок последнего поколения. В дополнение к возросшей эффективности, богатству деталей и передаваемому диапазону, эта структура характеризуется недостижимыми ранее взрывной динамикой, линейностью и шелковистостью.

2.2.4 Oil impregnation – технология вакуумной пропитки маслом полипропиленовых конденсаторов впервые была испытана Mundorf в 2002 году при выпуске MCap Supreme Silver. Oil. Во время этого процесса даже самые маленькие пузырьки воздуха удаляются из наиболее узких и закрытых микропустот обкладок, которые заполняются маслом. Как известно, газы легко сжимаются (а воздух – это смесь газов). При вибрации корпуса конденсатора расстояние между отдельными участками слоёв обкладок конденсаторов, где есть воздух, меняется. Так как ёмкость конденсатора находится в обратно пропорциональной зависимости от расстояния между обкладками, то это приводит к колебаниям ёмкости, а, следовательно, и к искажениям звукового сигнала. Это явление используется в микрофонах, и поэтому его часто называют микрофонным эффектом. Пропитка позволяет уменьшить диэлектрические потери и свести на нет вибрацию обкладок. Конденсаторы Mundorf, пропитанные маслом, обеспечивают чрезвычайно утончённый и отлично детализированный динамичный звук, с большими скоростью и точностью по сравнению с полученным посредством их сухих аналогов. Стоит отметить, что для вакуумной пропитки конденсатора требуется совсем мало масла. Среди аудиоэнтузиастов появился слух о том, что в моделях Oil impregnated его нет совсем. Чтобы развеять его, в Mundorf провели наглядную демонстрацию и распотрошили новенький Mundorf MCAP EVO Aluminium. Oil 33 мкФ на 450 В (Рис. 1).

Рис. 1
В маркировке конденсаторов с вакуумной пропиткой маслом обязательно присутствует слово «Oil».

Для того чтобы добраться до внутренностей конденсатора, его пришлось зажать в тисках и распилить толстую поверхностную структуру, состоящую из алюминиевой внешней оболочки, пластикового корпуса и слоя эпоксидного компаунда, Рис. 2.

Рис. 2

Как видно из фотографий, масло не стекает с намотанных обкладок конденсатора. Однако если отслоить обкладку от распиленного мотка (Рис. 3), то можно тактильно ощутить тонкую масляную плёнку, которая присутствует на её поверхности.

Рис. 3

Для того чтобы можно было явственно показать на фотографии наличие масляной плёнки, была использована ткань (Рис. 4).

Рис. 4

Рис. 5
RIP MCap EVO Aluminium. Oil

Токопроводящий материал электрода в дополнение к его конструктивным особенностям и веществу диэлектрика имеет огромное значение для характеристик конденсатора и его влияния на звук. В зависимости от того, какой именно будет для вас оптимален, Mundorf предлагает четыре различных материала электродов, которые кардинально влияют на тональную насыщенность, акустическую окраску, обертоны и ширину сцены.

3.1 Олово ZN (Zinn – по-немецки олово) как металл для электрода обладает мягкостью и эластичностью и поэтому отлично подходит для изготовления фольги в KP-конденсаторах. Механические напряжения в диэлектрической плёнке и выход из строя при максимальном внутреннем демпфировании минимальны для конденсаторов с оловянными обкладками. Mundorf выпускает серию MCap ZN Classic, которая позволяет достичь в аудиотракте великолепной динамики и детальности.

3.2 Медь*– отличный металл для обкладок конденсатора, но в нарушение общего правила намного лучше работает не с полипропиленовым диэлектриком, а с вощёной бумагой. Великолепная проводимость меди обеспечивает динамичный и детализированный звуковой почерк с правильной тональностью и натуральностью в некоторых частотных поддиапазонах. Однако она, по мнению Mundorf, проигрывает в прозрачности и воздушности высоких частот, общем балансе и в точности в целом другим металлам.
*Вследствие этого Mundorf не производит конденсаторов с медными обкладками.

3.3 Алюминий – самый распространённый материал для изготовления обкладок конденсаторов, ставший де-факто стандартом в силу своей высокой проводимости, низкой плотности и отличному соотношению цена/качество. Алюминиевые плёночные конденсаторы MKP характеризуются богатой детализацией, живым и гармоничным музыкальным звуковоспроизведением. Также этот металл просто незаменим при производстве алюминиевых электролитических конденсаторов.

3.4 Серебро самой высокой степени очистки (обычно 99,99%) является наиболее ценным и предпочтительным металлом для аудиоэнтузиастов как материал для электрода в силу его непревзойдённой способности репродуцировать голос и инструменты с живой динамикой, богатейшей детализацией и широкой палитрой музыкальных красок.

3.5 SilverGold – сплав серебра и золота, самый совершенный металл, по мнению компании Mundorf. Он состоит из 99% серебра и 1% золота. Добавление золота самой высокой степени очистки (99,99%) изменяет кристаллическую структуру серебра и увеличивает его проводимость. Специалисты компании Mundorf во время аудиальных тестов конденсаторов, изготовленных с применением данного сплава, заметили значительные изменения в звуке: инструменты и голоса приобретали очень живой характер, сцена расширялась, а сфокусированные источники звука приобретали чёткую локализацию. Компания Mundorf считает, что ею был получен самый лучший сплав для использования в конденсаторах.

Поделитесь статьёй:

Биполярный конденсатор что это: Что такое биполярный конденсатор и когда он используется?

Можете ли вы сделать неполярный электролитический конденсатор из двух обычных электролитических конденсаторов?

Да, «поляризованные» алюминиевые «мокрые электролитические» конденсаторы могут быть законно подключены «спина к спине» (то есть последовательно с противоположными полярностями) для образования неполярного конденсатора.

C1 + C2 всегда равны по емкости и номинальному напряжению.
Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

Veffective = рейтинг C1 и C2.

См. «Механизм» в конце, чтобы узнать, как это (вероятно) работает.

При этом принято считать, что оба конденсатора имеют одинаковую емкость.
Результирующий конденсатор с половиной емкости каждого отдельного конденсатора.
например, если два x 10 мкФ конденсатора установлены последовательно, результирующая емкость будет 5 мкФ.

Я делаю вывод, что полученный конденсатор будет иметь такое же номинальное напряжение, что и отдельные конденсаторы. (Я могу ошибаться).

Я видел, как этот метод использовался во многих случаях на протяжении многих лет, и, что более важно, видел метод, описанный в примечаниях по применению от ряда производителей конденсаторов. Смотрите в конце для одной такой ссылки.

Понимание того, как отдельные конденсаторы становятся правильно заряженными, требует либо веры в заявления изготовителей конденсаторов («действуйте так, как если бы они были обойдены диодами», либо дополнительной сложности, НО понять, как работает схема после ее запуска, проще.
Представьте себе две заглушки друг к другу). с полностью заряженным Cl и полностью разряженным Cr.
Если через последовательное устройство пропускается ток, так что Cl затем разряжается до нулевого заряда, то обратная полярность Cr заставит его заряжаться до полного напряжения. Попытки подать дополнительный ток и дальнейший разряд Cl, так что предполагается, что неправильная полярность приведет к тому, что Cr будет заряжаться выше его номинального напряжения, т.

Учитывая вышеизложенное, можно ответить на конкретные вопросы:

Какие есть причины для подключения конденсаторов последовательно?

Можно создать биполярный колпачок из 2-х полярных колпачков.
ИЛИ может удвоить номинальное напряжение до тех пор, пока соблюдаются меры по выравниванию распределения напряжения. Иногда для достижения баланса используются резисторы Paralleld.

«Оказывается, что то, что может выглядеть как два обычных электролитика, на самом деле не является двумя обычными электролитами».

Это можно сделать с помощью обычных электролитиков.

«Нет, не делайте этого. Он также будет действовать как конденсатор, но как только вы пропустите несколько вольт, он вырвет изолятор».

Работает нормально, если рейтинги не превышены.

Вроде как “вы не можете сделать BJT из двух диодов”

Причина сравнения отмечена, но не является действительной. Каждая половина конденсатора по-прежнему подчиняется тем же правилам и требованиям, что и в одиночестве.

«это процесс, который не может сделать тинкер»

Может Tinkerer – вполне законно.

Так неполярный (NP) электролитический колпачок электрически идентичен двум электролитическим колпачкам в обратной серии или нет?

Конечно, но производители обычно вносят изменения в производство, так что есть две анодные пленки, НО результат одинаков.

Разве это не переживает те же напряжения?

Номинальное напряжение соответствует номиналу одной крышки.

Что происходит с крышкой с обратным смещением, когда на комбинацию подается большое напряжение?

При нормальной работе НЕТ обратного смещения крышки. Каждая крышка обрабатывает полный цикл переменного тока, эффективно видя половину цикла. Смотрите мое объяснение выше.

Есть ли практические ограничения, кроме физического размера?

Нет очевидного ограничения, о котором я могу думать.

Имеет ли значение какая полярность снаружи?

Нет. Нарисуйте то, что каждая шапка видит изолированно, без ссылки на то, что «снаружи». Теперь измените их порядок в цепи. То, что они видят, идентично.

Я не вижу, в чем разница, но многие люди думают, что есть одна.

Ты прав. Функционально с точки зрения «черного ящика» они одинаковы.

ПРИМЕР ПРОИЗВОДИТЕЛЯ:

В этом документе « Руководство по применению, алюминиевые электролитические конденсаторы» от Cornell Dubilier, компетентного и уважаемого производителя конденсаторов, говорится в нем (в возрасте 2.183 и 2.184).

Если два алюминиевых электролитических конденсатора одинакового значения соединены последовательно, вплотную с подключенными положительными или отрицательными клеммами, то получающийся в результате одиночный конденсатор является неполярным конденсатором с половиной емкости.

Два конденсатора выпрямляют приложенное напряжение и действуют так, как если бы они были обойдены диодами.

При подаче напряжения конденсатор правильной полярности получает полное напряжение.

В неполярных алюминиевых электролитических конденсаторах и алюминиевых электролитических конденсаторах с пусковым электродвигателем вторая анодная фольга заменяет катодную фольгу для достижения неполярного конденсатора в одном корпусе.

Для понимания общего действия важен этот комментарий на странице 2.183.

Хотя может показаться, что емкость находится между двумя фольгами, фактически емкость находится между анодной фольгой и электролитом.

Положительная пластина – анодная фольга;

диэлектрик представляет собой изолирующий оксид алюминия на анодной фольге;

истинная отрицательная пластинка – проводящий жидкий электролит, а катодная фольга просто соединяется с электролитом.

Эта конструкция обеспечивает колоссальную емкость, поскольку травление фольги может увеличить площадь поверхности более чем в 100 раз, а диэлектрик из оксида алюминия имеет толщину менее микрометра.

Как и Олин, я интуитивно чувствую, что необходимо обеспечить средства поддержания правильной полярности. На практике кажется, что конденсаторы хорошо справляются с учетом «граничных условий» запуска. Cornell Dubiliers «ведет себя как диод» нуждается в лучшем понимании.

МЕХАНИЗМ:

Я думаю, что ниже описано, как работает система.

Как я описал выше, как только один конденсатор будет полностью заряжен в одной из крайностей формы волны переменного тока, а другой полностью разряжен, тогда система будет работать правильно, с зарядом, передаваемым во внешнюю “пластину” одного колпачка, напротив внутренней пластины этого крышка к другой крышке и «из другого конца». т. е. совокупность зарядов переносится между двумя конденсаторами и между ними и обеспечивает поток чистого заряда в двойную крышку и из нее.

Правильно смещенный конденсатор имеет очень низкую утечку.
Конденсатор с обратным смещением имеет большую утечку и, возможно, намного выше.
При запуске один колпачок смещается в обратном направлении в каждом полупериоде и протекает ток утечки.
Поток заряда таков, что приводит конденсаторы к правильно сбалансированному состоянию.
Это и есть «действие диода» – не формальное выпрямление, а утечка при неправильном смещении.
После ряда циклов баланс будет достигнут. Чем «утечка» крышки в обратном направлении, тем быстрее будет достигнут баланс.
Любые недостатки или неравенства будут компенсированы этим саморегулирующимся механизмом. Очень аккуратный.

Конденсатор в автосигнализации

Рисунок 22. Конденсаторы различных типов и марок

Рисунок 23. Условное обозначение конденсатора

Само название «конденсатор» означает «накопитель».

Что он накапливает? Конденсатор накапливает электрический заряд и хранит в себе некоторое время время (до нескольких десятков часов). В этом отношении конденсатор можно сравнить с аккумулятором — тот также сперва собирает заряд, а потом отдает его по мере надобности.

Рисунок 24. Заряд и разряд конденсатора

В аккумуляторе накопление энергии происходит за счет сложных химических реакций, а в конденсаторе ничего подобного нет. В прямом смысле, лучший конденсатор — это токопроводящие пластины в вакууме. Но поскольку добиться идеальной пустоты (вакуума) сложно, самым простым конденсатором является устройство, состоящее из двух металлических пластин и воздушного промежутка между ними. Если пластины подключить к источнику питания, конденсатор накопит заряд. Затем, если вместо источника подсоединить, например, электрическую лампу, то она какое-то время будет светиться за счет запасенного в конденсаторе электричества.

Рисунок 25. Устройство конденсатора

Отметим одно из важных свойств конденсатора — он не пропускает через себя постоянный ток. Переменный ток условно способен проходить через конденсатор.

Почему так происходит? Попробуем разобраться.

При включении разряженного конденсатора в электрическую цепь постоянного тока, он сразу же начнет заряжаться. При этом в цепи потечет ток, носители заряда будут скапливаться на пластинах конденсатора. По мере заряда частицам на обкладках становится «тесно», количество частиц, дополнительно попадающих на обкладки, уменьшается. Следовательно, ток в цепи также уменьшается. Как только «все места» на обкладках будут «заняты», ток прекратится.

Этот процесс можно сравнить с заполнением пустого автобуса на конечной остановке — как только открываются двери, внутрь врывается толпа пассажиров. Когда все сидячие и стоячие (и висячие) места заполнятся, внутрь не проникнет больше ни один пассажир, хотя на остановке их еще осталось достаточно много. Так же и в нашей цепи — несмотря на то, что цепь подключена к источнику, тока в ней после заряда конденсатора не будет.

Рисунок 26. Конденсатор и постоянный ток

В рассматриваемой цепи течет переменный ток, меняющий направление. В процессе заряда конденсатора в определенный момент направление тока меняется и начинается разряд конденсатора, а затем — его заряд, но уже противоположной полярности. Такие колебания будут происходить до тех пор, пока в цепи будет работать источник переменного тока. Таким образом, в каждый момент времени в цепи с переменным током и конденсатором постоянно наблюдается движение электронов, то есть течет ток.

Рисунок 27. Конденсатор и переменный ток

Это свойство конденсатора позволяет использовать его, например, для отделения постоянной составляющей электрического тока от переменной.

Основная характеристика конденсатора — емкость. Как и в случае с любой другой емкостью (например, канистрой), емкость конденсатора можно представить в виде его «вместимости», то есть: чем больше эта емкость, тем больше энергии сможет запасти в себе конденсатор.

Измеряется емкость в Фарадах, однако один Фарад — это очень большая емкость, поэтому чаще используют производные величины.

Таблица 11. Единицы емкости

1 мкФ (один микрофарад, uF) = 0,000 001 Ф (одна миллионная фарада)

1 нФ (один нанофарад, nF) = 0,001 мкФ (одна тысячная микрофарада)

1 пФ (один пикофарад, pF) = 0,000 001 мкФ (одна миллионная микрофарада)

В автомобильной аудиотехнике применяются специальные конденсаторы с емкостью в единицы (до 15) фарад, позволяющие компенсировать провалы напряжения питания на большой громкости.

Конденсаторы бывают полярными и неполярными. Полярные требуют соблюдения полярности подключения: чтобы вывод, отмеченный плюсом, был подключен именно к плюсу, а не к минусу. Что произойдет, если этого не соблюсти? Конденсатор выйдет из строя. Причем конденсатор «заявит» об этом громким хлопком и разбрызгиванием своего содержимого во все стороны. Поэтому старайтесь соблюдать маркировку на корпусе конденсатора и печатной плате (на всех платах в местах установки полярных конденсаторов нанесена полярность его подключения).

Рисунок 28. Полярный конденсатор

Неполярный конденсатор избавлен от этого недостатка, его можно включать в цепь, не задумываясь о соблюдении полярности.

Рисунок 29. Неполярные конденсаторы

Но отказаться от полярных конденсаторов полностью невозможно, так как все конденсаторы большой емкости — исключительно полярные.57.JPG» />

Второй важный параметр конденсатора — рабочее напряжение. Поскольку между обкладками (пластинами) конденсатора находится тонкий слой диэлектрика, то превышение указанного напряжения может привести к электрическому пробою (короткому замыканию) внутри конденсатора и выходу его из строя.

Неправильно выбранное рабочее напряжение конденсатора приводит к выходу его из строя или даже взрыву!

Рисунок 30. Взорвавшийся конденсатор

При выборе номинального напряжения конденсатора следует делать некоторый запас, то есть для цепи 12 В подойдет конденсатор, на котором написано, например, 16 В. Для этой же цепи можно взять конденсатор и на 25 В, но он, как правило, дороже и крупнее

На полярных конденсаторах большой емкости (>10 000 мкФ), непосредственно на корпусе указываются напряжение и полярность подключения, на неполярных — как правило, только емкость.

Конденсаторы в электронике используются как составная часть электрических фильтров, резонансных контуров и разделительных элементов в усилительных каскадах. Вместе с сопротивлением они используются как времязадающая цепь в генераторах и таймерах.

При монтаже автомобильных охранных систем конденсатор может использоваться, например, как замедлитель срабатывания или отпускания реле, чтобы реализовать небольшую задержку срабатывания. Или при подключении цепей контроля запуска двигателя для отсеивания постоянной составляющей тока от переменной.

Рисунок 31. Схема-подсказка “Конденсатор”

Пусковые конденсаторы

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 10 mkf – 450 VAC 35*60, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 35 * 60 Вес, г. : Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 14 mkf – 450 VAC 40*70, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 40 * 70 Вес, г.: Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 15 mkf – 450 VAC 40*70, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 40 * 70 Вес, г. />: Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 25 mkf – 450 VAC 40*90, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 40 * 90 Вес, г.: Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 45 mkf – 450 VAC 50*92, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 50 * 92 Вес, г. : Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 50 mkf – 450 VAC 50*92, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 50 * 92 Вес, г.: Индекс защиты: IP..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 100 mkf – 450 VAC 55*120, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 60 * 120 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60 в цилиндрическом корпусе: 120 mkf – 450 VAC 65*130, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 65 * 130 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 2,5 mkf – 450 VAC 30*50, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 30 * 50 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 3,75 mkf – 450 VAC 30*50, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 30 * 50 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 5 mkf – 450 VAC 30*60, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 30 * 60 Вес, г. : Индекс защиты: I..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 6 mkf – 450 VAC 30*60, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 30 * 60 Вес, г.: Индекс защиты: I..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 45 mkf – 450 VAC 45*92, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 50 * 92 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-H в цилиндрическом корпусе: 90 mkf – 450 VAC 60*120, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 60 * 120 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-L в цилиндрическом корпусе: 3,5 mkf – 450 VAC 30*57, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 30 * 57 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB60-L в цилиндрическом корпусе: 45 mkf – 450 VAC 50*106, предназначен для работы в цепях переменного тока частоты 50 / 60Гц Размеры (ØД * В), мм: 50 * 106 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1,2 mkf – 450 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 39 * 16 * 25 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1,5 mkf – 450 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 39 * 16 * 25 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1,5 mkf – 630 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 38 * 20 * 30 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 10 mkf – 250 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 39 * 16 * 25 Вес, г.: Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 12 mkf – 630 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 58 * 35 * 49 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1 mkf – 250 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 39 * 16 * 25 Вес, г.: Индекс защиты: I..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1 mkf – 450 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 39 * 16 * 25 Вес, г. : Индекс защиты: I..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 1 mkf – 630 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 38 * 20 * 30 Вес, г.: Индекс защиты: I..

Конденсатор CBB61 полипропиленовый в прямоугольном корпусе: 2,2 mkf – 450 VAC (±5%), предназначен для работы в цепях переменного тока Размеры (д*ш*в), мм: 38 * 20 * 30 Вес, г. : Индекс защиты: ..

Разнообразие видов пусковых конденсаторов, представленных на рынке электротехнической продукции, приводит к определенным сложностям при выборе того или иного изделия. Критерием выбора, кроме собственно технических характеристик часто выступают также экономические показатели, которые имеют конденсаторы: цена, доступность, универсальность применения, показатели надежности. Довольно часто показатель надежности является даже более важными, чем цена. Для решения промышленных и бытовых задач наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели переменного тока. Это объясняется их небольшой ценой, хорошими тяговыми характеристиками и легкостью подключения к цепи электропитания. Для нормальной работы к асинхронным электродвигателям требуется дополнительно подключать конденсаторы пусковые и рабочие. Хорошо подобранные конденсаторы для двигателей обеспечивают:

· максимальный крутящий момент;

· оптимальную нагрузочную способность;

· величину нагрева обмоток в пределах допустимой нормы;

· продолжительный срок службы электродвигателя.

Конденсаторы обеспечивают фазовое смещение тока обмоток, необходимое для создания вращательного момента ротора двигателя, на практике их разделяют на пусковые конденсаторы и рабочие. Пусковые конденсаторы для электродвигателей состоят из двух электродов, выполненных в виде металлических пластин, разделенных между собой пластинчатым или пленочным диэлектриком, чаще всего – полипропиленом. Как правило, такой электрический конденсатор имеет емкость от единиц до сотен микрофарад и предельное напряжение, превышающее напряжение питающей сети в 1,2-1,5 раза (от 110 до 450В). Полипропиленовые конденсаторы широко используются как для промышленных, так и для бытовых электромоторах. />Пусковой конденсатор создает дополнительное смещение фазы между обмотками электродвигателя, что значительно увеличивает крутящий момент, облегчает запуск двигателя и уменьшает время выхода двигателя в рабочий режим. Так как такой конденсатор используется в относительно короткие промежутки времени, он выполняется в относительно небольшом корпусе, но обладает хорошим запасом по пробивному напряжению. Рабочий конденсатор предназначен для эксплуатации в течение всего времени работы электродвигателя. По сравнению с пусковым, он имеет меньшую емкость, меньшее или аналогичное пробивное напряжение. Конструкция корпуса диктуется конструктивными особенностями электродвигателя. В маломощных низкооборотистых двигателях можно обойтись без пускового конденсатора, так как пусковые токи и перегрузки обмоток у них невелики. Интернет-магазин пусковых конденсаторов Led-Stars предлагает своим посетителям самые разнообразные товары по наиболее приемлемым ценам. Широкий ассортимент предложений позволит выбрать пусковой конденсатор под любые потребности. Невысокие цены позволят сэкономить средства для иных целей. К тому же, вам потребуется минимум времени для оформления заказа. Чтобы купить пусковой конденсатор, параметры которого вас устроили, достаточно просто заполнить заявку. После звонка нашего менеджера и подтверждения заказа вам останется дождаться курьера или забрать товар в отделении перевозчика в вашем городе. Мы сотрудничаем с самыми известными курьерскими службами, поэтому пусковые конденсаторы отправляются по всей территории Украины. Это служит гарантией того, что приобретенные пусковые конденсаторы будут доставлены одинаково быстро в Киев, Харьков, Днепропетровск, Львов, Одессу, Винницу и во многие другие города страны.

Nichicon. Серии электролитических конденсаторов | ldsound.ru

Компания основана в 1950 году, в Японии. Занимается разработкой, производством и продажей конденсаторов и прочих компонентов для различной электроники.

Nichicon FG. Линейка «Fine Gold» конденсаторов MUSE в алюминиевом корпусе для аудиоцепей высокого качества. Диапазон емкости от 10 до 10000 мкФ. Диапазон напряжений от 6,3 до 100 В. Богатое звучание в басовом регистре и чистейшие высокие частоты делают этот конденсатор незаменимым для премиальной AV-техники. Соответствие стандарту RoHS 2011/65/EU по содержанию вредных примесей.

Nichicon ES. Биполярный конденсатор серии MUSE в алюминиевом корпусе для аудиоцепей высокого качества. Диапазон емкости от 0,47 до 1000 мкФ. Диапазон напряжений от 6,3 до 500 В. Исполнение, устойчивое к растворителям. Соответствие стандарту RoHS 2011/65/EU по содержанию вредных примесей.

Nichicon KZ. Премиальная линейка конденсаторов серии MUSE для аудиоцепей высокого качества. Диапазон емкости от 10 до 1000 мкФ. Диапазон напряжений от 25 до 100 В. Алюминиевый корпус, устойчивый к растворителям. Соответствие стандарту RoHS 2002/95/EU по содержанию вредных примесей.

Nichicon KT. Для аудио общего назначения, имеют широкий температурный диапазон и емкость.

Nichicon PW. Электролитические алюминиевые конденсаторы Nichicon PW отличаются меньшим значением импеданса и габаритами по сравнению с конденсаторами серии PM рассчитаны на работу при температуре окружающей среды до 105 градусов. Nichicon PW рассчитаны на использование в блоках питания, в том числе и импульсных, при соблюдении значения максимально допустимого напряжения. Выпускаются в номиналах от 4,7 до 10000 мкФ и на рабочее напряжение от 6,3 до 450 В.

Nichicon FW. Электролитические алюминиевые конденсаторы Nichicon FW предназначены для фильтрации питающего напряжения в различных аудиоустройствах. Конденсаторы выпускаются в диапазоне емкостей от 0,1 до 33000 мкФ при рабочем напряжении от 6,3 до 100 В. Точность номиналов конденсатором не хуже +/- 20 % на частоте 120 Гц, а допустимая температура нагрева составляет 85 градусов Цельсия.

Nichicon KG Gold Tune lug. Алюминиевые электролитические конденсаторы Nichicon KG Gold Tune lug предназначены для использования в источниках питания аудиоаппаратуры для фильтрации напряжения после выпрямителей. Конденсаторы рассчитаны на работу при температуре окружающей среды до 85 градусов и выполняются с точностью номинальной емкости +/- 20%. Nichicon KG Gold Tune lug могут иметь емкость от 680 до 33000 мкФ при рабочем напряжении от 16 до 100 В.

Nichicon KA. Для высококачественного аудиоо, имеют широкий температурный диапазон и емкость.

Nichicon KW. Стандартный электролитический конденсатор для общего применения.

Подключение входа и выхода (биполярные транзисторы)

Добавлено 1 января 2018 в 19:25

Сохранить или поделиться

Чтобы решить проблему создания необходимого постоянного напряжения смещения для входного сигнала усилителя, не прибегая к установке батареи последовательно с источником сигнала переменного напряжения, мы использовали делитель напряжения, подключенный к источнику питания постоянного напряжения. Чтобы заставить его работать в сочетании с входным сигналом переменного напряжения, мы “подключили” источник сигнала к делителю через конденсатор, который действовал как фильтр верхних частот. При такой фильтрации низкий импеданс источника сигнала переменного напряжения не может “закоротить” на корпус напряжение, падающее на нижнем резисторе делителя напряжения. Решение простое, но не без недостатков.

Наиболее очевидным является тот факт, что использование конденсатора фильтра для подключения источника сигнала к усилителю означает, что усилитель может усиливать сигналы только переменного напряжения. Постоянное напряжение, подаваемое на вход, будет блокироваться конденсатором связи так же сильно, как напряжение смещения с делителя блокируется от источника входного сигнала. Кроме того, поскольку емкостное реактивное сопротивление зависит от частоты, низкочастотные сигналы переменного тока будут усиливаться не так сильно, как высокочастотные сигналы. Несинусоидальные сигналы будут искажаться, поскольку конденсатор реагирует по-разному на каждую из составляющих гармоник сигнала. Самым заметным примером этого может служить низкочастотный прямоугольный сигнал на рисунке ниже.

Емкостная связь вызывает искажение низкочастотного прямоугольного сигнала

Кстати, эта же проблема возникает, когда входы осциллографа устанавливаются в режим “AC” (закрытый вход), как показано на рисунке ниже. В этом режиме конденсатор связи последовательно соединен с измеряемым сигналом, чтобы исключить любое смещение отображаемой формы сигнала по вертикали из-за постоянного напряжения в этом сигнале. Это отлично работает, когда составляющая переменного напряжения в измеряемом сигнале имеет довольно высокую частоту, и конденсатор не оказывает большого сопротивления сигналу. Однако если сигнал имеет низкую частоту или содержит значительные уровни гармоник в широком диапазоне частот, отображение формы сигнала на осциллографе будет неточным (рисунок ниже). Низкочастотные сигналы можно просмотреть, установив осциллограф в режим “DC” (открытый вход).

Со связью по постоянному току осциллограф правильно показывает форму прямоугольного сигнала, поступающего от генератора сигналовНизкие частоты: при использовании связи по переменному току фильтрация верхних частот конденсатором связи искажает форму прямоугольного сигнала, поэтому осциллограмма не является точным представлением реального сигнала

В приложениях, где ограничения емкостной связи (рисунок выше) недопустимы, можно использовать другое решение: прямое соединение. Прямое соединение позволяет избежать использования конденсаторов или любых других частотно-зависимых компонентов связи в пользу резисторов. Схема усилителя с прямым подключением показана на рисунке ниже.

Непосредственное подключение усилителя: прямое соединение к громкоговорителю

Этот вид связи, без конденсатора для фильтрации входного сигнала, не зависит от частоты. Сигналы постоянного и переменного напряжения будут усиливаться транзистором с одним и тем же коэффициентом усиления (сам транзистор может иметь тенденцию усиливать некоторые частоты лучше других, но это совсем другая тема!).

Если прямая связь работает как с постоянным, так и переменным напряжениями, то зачем использовать емкостную связь? Одна из причин может заключаться в том, чтобы избежать нежелательного постоянного напряжения смещения в усиливаемом сигнале. Некоторые сигналы переменного тока могут быть наложены на неконтролируемое постоянное напряжение прямо в источнике, а неконтролируемое постоянное напряжение сделает невозможным надежное смещение транзистора. Фильтрация верхних частот, выполняемая конденсатором связи, в этом случае очень пригодится, чтобы избежать проблем со смещением.

Другой причиной использования емкостной связи, вместо прямой, является малая величина вносимого ею затухания сигнала. Прямое соединение через резистор обладает недостатком – уменьшением или ослаблением уровня входного сигнала, поэтому только часть сигнала достигает базы транзистора. Во многих приложениях необходимо вносить какую-то величину затухания, чтобы избежать «перегрузки» транзистора по уровню входного сигнала, что могло бы ввести транзистор в режимы отсечки и насыщения, поэтому любое ослабление в схеме связи в любом случае полезно. Однако в некоторых приложениях для максимального усиления по напряжению требуется отсутствие потерь сигнала во входной цепи базы транзистора, а прямое соединение с делителем напряжения смещения не удовлетворяет этому требованию.

До сих пор мы обсудили пару методов подключения входного сигнала к усилителю, но не решили проблему связи выхода усилителя с нагрузкой. Пример схемы, используемый для иллюстрации входной связи, хорошо послужит и для иллюстрации проблем, связанных с выходной связью.

В нашем примере схемы нагрузка – это громкоговоритель. Большинство динамиков являются электромагнитными устройствами: то есть они используют силу, создаваемую легкой электромагнитной катушкой, подвешенной в сильном поле постоянного магнита, для перемещения конуса из тонкой бумаги или пластика, создавая в воздухе колебания, которые наши уши интерпретируют как звук. Приложенное напряжение одной полярности перемещает конус наружу, а напряжение противоположной полярности будет перемещать конус внутрь. Чтобы использовать полную свободу движения конуса, на динамик должно поступать чистое (без смещения) переменное напряжение. Смещение постоянным напряжением приложенное к катушке динамика смещает конус от его естественного центрального положения, что ограничивает его движение назад и вперед, которое он мог бы выдержать от приложенного переменного напряжения без повреждений. Однако в нашем примере схемы (рисунок выше) к динамику прикладывается напряжение только одной полярности, поскольку динамик соединен последовательно с транзистором, который может проводить ток только в одном направлении. Это было бы неприемлемо для любого мощного аудиоусилителя.

Нам нужно как-то изолировать динамик от смещения постоянным напряжением от тока коллектора, чтобы он получал только переменное напряжение. Одним из способов достижения этой цели является соединение коллекторной схемы транзистора с динамиком через трансформатор (рисунок ниже).

Трансформаторная связь отделяет постоянное напряжение от нагрузки (динамика)

Напряжение, наводимое во вторичной (со стороны динамика) обмотке трансформатора, будет строго зависеть от изменений тока коллектора, поскольку взаимная индукция трансформатора работает только на изменениях тока обмотки. Другими словами, только переменная составляющая тока коллектора будет подключена к вторичной обмотке, питающей динамик. Динамик будет «видеть» на своих выводах истинный переменный ток без какого-либо постоянного смещения.

Выходная трансформаторная связь работает и обладает дополнительным преимуществом – возможностью обеспечить согласование импедансов транзисторной схемы и катушки динамика при заданных соотношениях обмоток. Однако трансформаторы могут быть большими и тяжелыми, особенно для мощных приложений. Кроме того, сложно спроектировать трансформатор для обработки сигналов в широком диапазоне частот, что почти всегда требуется в аудиоприложениях. Хуже того, постоянный ток через первичную обмотку добавляет намагничивания сердечника только с одной полярностью, что приводит к тому, что сердечник сильнее насыщается в одном полупериоде полярности переменного тока, чем в другом. Эта проблема напоминает ту, с которой мы столкнулись при непосредственном последовательном подключении динамика к транзистору: смещение постоянным током приводит к ограничению амплитуды выходного сигнала, которую система может выдавать без искажений. Как правило, трансформатор может быть сконструирован таким образом, чтобы обрабатывать без проблем большее значение постоянного тока смещения, чем громкоговоритель, поэтому в большинстве случаев трансформаторная связь по-прежнему является жизнеспособным решением. В качестве примера трансформаторной связи смотрите связь между Q4 и динамиком в схеме первого массового радиоприемника Regency TR1 (глава 9).

Другой способ изолировать динамик от смещения постоянным током в выходном сигнале состоит в том, чтобы немного изменить схему и использовать конденсатор связи аналогично подаче на усилитель входного сигнала (рисунок ниже).

Конденсатор связи не пропускает постоянный ток в нагрузку

Схема на рисунке выше напоминает более традиционную схему усилителя с общим эмиттером, причем коллектор транзистора подключен к аккумулятору через резистор. Конденсатор действует как фильтр верхних частот, передавая большую часть переменного напряжения на громкоговоритель, блокируя всё постоянное напряжение. Опять же, номинал этого конденсатора связи выбирается таким образом, чтобы его импеданс на частоте ожидаемого сигнала был минимален.

Блокировка постоянного напряжения от выхода усилителя, будь то через трансформатор или конденсатор, полезна не только при соединении усилителя с нагрузкой, но и при соединении одного усилителя с другим усилителем. «Каскадные» усилители часто используются для получения большей мощности, чем та, что была бы возможна при использовании одного транзистора (рисунок ниже).

Три каскада усилителей с общим эмиттером, связанных с помощью конденсаторов

Хотя каждый каскад можно связать с другим напрямую (через резистор, а не через конденсатор), это сделает весь усилитель очень чувствительным к изменениям напряжения смещения первого каскада, поскольку это постоянное напряжение будет усиливаться вместе с сигналом переменного тока до последнего каскада. Другими словами, смещение первого каскада повлияет на смещение второго каскада и так далее. Однако если каскады соединены с помощью емкостной связи (как показано на рисунке выше), смещение одного каскада не влияет на смещение следующего каскада, поскольку постоянное напряжение блокируется от перехода на следующий каскад.

Трансформаторная связь между каскадами также возможна, но используется реже из-за некоторых проблем, присущих трансформаторам и упомянутым ранее. Одним из примечательных исключений из этого правила являются радиочастотные усилители (рисунок ниже) с небольшими трансформаторами связи, имеющими воздушные сердечники (что делает их невосприимчивыми к эффектам насыщения), которые являются частью резонансной системы для блокировки частот нежелательных гармоник от перехода на следующие каскады. Использование резонансных схем предполагает, что частота сигнала остается постоянной, что характерно для радиосхем. Кроме того, эффект «маховика» LC-контуров позволяет работать для большей эффективности в классе C.

Пример трансформаторной связи в 3-х каскадном резонансном радиочастотном усилителе

Обратите внимание на трансформаторную связь между транзисторами Q1, Q2, Q3 и Q4 в схеме Regency TR1 в главе 9. Три трансформатора промежуточной частоты (ПЧ) в пунктирных прямоугольниках проводят сигнал ПЧ от коллектора к базе следующего транзистора усилителя ПЧ. Усилители промежуточной частоты представляют собой радиочастотные усилители, хотя и на частоте, отличающейся от той, что подается на антенный РЧ (RF) вход.

Сказав всё это, следует упомянуть, что в многокаскадной схеме транзисторного усилителя возможно использование прямого соединения. В тех случаях, когда усилитель, как ожидается, будет обрабатывать сигналы постоянного тока, это единственная альтернатива.

Тенденция электроники к более широкому использованию интегральных микросхем стимулировала использование прямого соединения, вместо емкостной и трансформаторной связи. Единственным легко производимым компонентом интегральной схемы является транзистор. Могут также производиться стабильные резисторы. Хотя транзисторы всё же предпочтительнее. Возможны и интегральные конденсаторы, но только на несколько десятков пикофарад. Большие конденсаторы «не интегрируемы». При необходимости они могут использоваться в качестве внешних компонентов. То же самое касается и трансформаторов. Поскольку интегральные транзисторы являются недорогими, то ими по максимуму заменяются проблемные конденсаторы и трансформаторы. В микросхемах, как можно больше, используются прямые соединения. Если это необходимо, то при конструировании микросхем учитываются внешние конденсаторы и трансформаторы. Результатом этого является то, что современный радиоприемник на микросхеме (смотрите главу 9) совсем не похож на первоначальный радиоприемник Regency TR1 (глава 9).

Даже дискретные транзисторы недороги по сравнению с трансформаторами. Громоздкие аудиотрансформаторы могут быть заменены транзисторами. Например, схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель) может служить для согласования выходного импеданса с такой низкоомной нагрузкой, как динамик. Также большие конденсаторы связи возможно заменить на транзисторные схемы.

Мы по-прежнему хотели бы проиллюстрировать текст с помощью аудиоусилителей с трансформаторной связью. Эти схемы просты. В них небольшое количество компонентов. И эти схемы хорошо подходят для обучения – они просты для понимания.

Схема на рисунке ниже (a) представляет собой упрощенную схему двухтактного аудиоусилителя с трансформаторной связью. В двухтактных парах транзисторы поочередно усиливают положительную и отрицательную составляющие входного сигнала. При отсутствии сигнала на входе ни один из транзисторов не проводит электрический ток. Положительный входной сигнал даст положительный сигнал на верхнем конце вторичной обмотки входного трансформатора, что заставит верхний транзистор проводить электрический ток. Отрицательный сигнал на входе создаст положительный сигнал на нижнем конце вторичной обмотки входного трансформатора, который приведет нижний транзистор в режим проводимости. Таким образом, транзисторы усиливают чередующиеся полупериоды сигнала. Как показано на рисунке ниже (a), ни один из транзисторов не будет проводить ток при входном сигнале ниже 0,7 В(пик). Практическая схема соединяет среднюю точку на вторичной обмотке не с корпусом, а с резисторным делителем напряжения на 0,7 В (или выше), чтобы перевести оба транзистора с помощью смещения в класс B.

(a) Двухтактный усилитель с трансформаторной связью. (b) Усилитель на комплементарной паре с прямым соединением заменяет трансформаторы на транзисторы.

Схема на рисунке выше (b) – это современная версия, которая заменяет трансформаторы на транзисторы. Транзисторы Q1 и Q2 являются усилителями с общими эмиттерами, инвертирующими усиленный сигнал от базы к коллектору. Транзисторы Q3 и Q4 известны как комплементарная пара, потому что эти транзисторы NPN и PNP усиливают чередующиеся полуволны сигнала (положительную и отрицательную, соответственно). Параллельное соединение баз позволяет получить фазовое разделение без входного трансформатора (как на рисунке (a)). Громкоговоритель является эмиттерной нагрузкой Q3 и Q4. Параллельное соединение эмиттеров NPN и PNP транзисторов исключает необходимость в выходном трансформаторе со средней точкой (как на рисунке (a)). Низкий выходное сопротивление эмиттерного повторителя служит для согласования 8-омного сопротивления динамика с предыдущим каскадом с общим эмиттером. Таким образом, недорогие транзисторы заменяют собой трансформаторы. Полную схему смотрите схему аудио усилителя 3 Вт с комплементарной симметрией и прямой связью в главе 9.

Подведем итоги:

• Емкостная связь на входе усилителя действует как фильтр верхних частот. Это приводит к тому, что на более низких частотах входного сигнала коэффициент усиления по напряжению усилителя уменьшается. Усилители с емкостной связью практически не реагируют на входные сигналы постоянного тока.
• Прямое соединение с последовательным резистором вместо последовательного конденсатора устраняет проблему частотно-зависимого усиления, но имеет недостаток – уменьшение усиления для всех частот сигнала за счет ослабления входного сигнала.
• Трансформаторы и конденсаторы могут использоваться для соединения выхода усилителя и нагрузки, чтобы исключить попадание на нагрузку постоянного напряжения. Многокаскадные усилители часто используют емкостную связь между каскадами, чтобы устранить проблемы влияния смещения одного каскада на смещение следующего.

Сохранить или поделиться

Конденсаторы часть 1 – Конденсаторы – Фундаменты электроники – Каталог статей

рассмотрение резисторов, сегодня поговорим о конденсаторах. Вы помните старые, черно-белые телевизоры, такие как Белведере, Корал, Тоска или Висла? Вы заметили, как развивались вместе с ними конденсаторы?

Младшим читателям нужно объяснить, что в те древние времена доминировали конденсаторы из свернутых полос алюминиевой фольги и бумаги, пропитанной клейкой массой чем-то похожей внешне на крахмал. Поэтому их обычно называли «картофеляторами». Эти были “шедевры” электротехнической промышленности. У этих конденсаторов была странная особенность – разваливаться. Наипростейшей формой «ремонта» была перемотка, так что бы металлическая фольга не вызывала короткого замыкания. Все это было еще более интригующе, потому что было известно мнение что если в старом черно-белом «русском» телевизоре перемотать конденсаторы, он начинал лучше принимать. Со временем, однако, прекратили производство таких “картофеляторов” и, к сожалению, с тех пор никто не знает, что сделать, чтобы улучшить прием старого советского телевизора.

Достаточно анекдотов. Я рассказал вам смешную особенность советских электролитов, теперь вы наконец узнаете что-то полезное.

Если вы помните мудрые размышления о превосходстве вакуумных конденсаторов над воздушными, масляных над сухими, слюдяными над бумажными, попробуйте все это быстро и эффектно … забыть.

Я то же ходил в школу, проходил материаловедение и учил мудрые классификации компонентов, потом выяснялось, что почти все это устарело и бесполезно на практике.

Сегодня бумажные конденсаторы, слюдяные, стеклянные, масляные в типичном оборудовании не встретятся. Но вы должны усвоить три основные группы конденсаторов:

Сначала займемся первой группой.

Конденсаторы электролитические

Я признаюсь вам, что хотя за указанные элементы у меня были очень хорошие оценки, в течение длительного времени я не понимал, как действительно работают и устроены электролитические конденсаторы. Только благодаря чтению оригинальных каталогов фирм производителей картина прояснилась. Так что я смею полагать, что вы тоже можете иметь подобные проблемы, поэтому позвольте мне рассказать вам немного о конструкции конденсаторов. Это не сухая теория, вы быстро узнаете о практической полезности такого знания. Это не будет слишком сухая лекция, потому что вы начинаете с разборки несколько мокрых “электролитов”. Я сердечно призываю вас, действительно проводить такие эксперименты, а не просто останавливаться на чтении этой статьи. Один из таких уроков вероятно, даст вам практические больше, чем полгода теории в учебном заведении.

Я собрал для себя в сжатой форме основную информацию о доступных конденсаторах и их характеристиках, но из-за малого объема статьи я дам ее в следующем выпуске. А сейчас я расскажу вам о популярных «электролитах».

Алюминиевые электролитические конденсаторы

Давно ни чего не разрушал, вы можете для доброго начала разобрать несколько типичных «электролитов», но при условии что, вы не порежетесь при вскрытии, и не испачкаете руки и окружающих электролитом. />В принципе электролит не должен быть агрессивным или токсичным, но для новых конденсаторов может быть «изобретен» новый электролит с неожиданными характеристиками. В любом случае, для того что бы разобрать используйте резиновые перчатки.

Если вы отделите влажную бумагу, то увидите два алюминиевых электрода. Они одинаковые? В небольших конденсаторах возможно одинаковые. Тем не менее, в старых отечественных электролитах с большими размерами положительная фольга анода более матовая и серая, чем отрицательная. Как вы заметили положительная фольга всегда матовая. Под микроскопом оказывается, что очень грубая, выглядит как каменистая пустыня. Таким образом, площадь, занимаемая положительные покрытием – анод значительно больше, чем в размеры фольги. Столь значительное увеличение площади получают путем химического травления поверхности.

Известно, по определению каждый конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика (изолятора). Кажется, обкладки у нас есть. А что служит диэлектриком в нашем конденсаторе? Что? Бумага? Нет! Прежде всего она смочена токопроводящим электролитом. Тогда что?

Вы знаете, что алюминий в присутствии кислорода сразу же покрывается слоем не проводящей оксидной пленки (Al2O3). Самое главное, это оксид отличный диэлектрик и имеет высокую, диэлектрическую постоянную. Представьте себе, что слой оксида алюминия толщиной 1 микрометр (1/1000 мм) может выдержать без пробоя напряжением 700В!

Вы узнали важную информацию: в электролитическом конденсаторе диэлектрик это слой оксида алюминия толщиной менее 1 мкм, а также площадь активной поверхности пленки увеличена в процессе химического травления анода.

Какое назначение имеет электролит? На самом деле электролит и есть отрицательный электрод, и вторая полоска алюминиевой фольги, называемая катодом, на самом деле всего лишь подводит напряжение до настоящего жидкого катода. Кроме того, “любопытный” электролит, вкрадывается в каждую полость, при этом полностью используется площадь анода. Пористая бумага действует как резервуар для жидкого электролита и предотвращает непосредственный контакт двух металлических электродов, которые могут привести к повреждению оксидного слоя и короткому замыканию. Упрощенное сечение одного слоя электролитического конденсатора можете видеть на рисунке 1.

Теперь вы знаете, в чем секрет высокой емкости при малых размерах электролитических конденсаторов. Причины:

– Большая, протравленная поверхность,

– Очень тонкий слой диэлектрика (Al2O3)

– Большая диэлектрическая постоянная Al2O3.

Тем не менее, остается серьезной проблемой: Поэтому для обычных электролитических конденсаторов должна соблюдаться полярность на постоянном токе? Этому «виновник» – электролит. Прежде чем конкретно ответить на этот вопрос, я должен напомнить некоторые основы.

Как вы, наверное, помните, в электролитах электрический носителями заряда являются ионы. В электролите нашего конденсатора, отрицательные ионы – кислород, положительные ионы – водород. Я до сих пор вам не сказал, как создают слой окиси алюминия. Естественный слой оксида чрезвычайно тонкий, порядка 1 .. 2 нм и делают этот слой толще, как правило, электрохимическим методом, конденсатор подключают к источнику постоянного напряжения. Положительной провод источника на анода, отрицательный на катод. Так как поток тока в электролите это движение ионов, а отрицательные ионы содержат кислород, на поверхности анода образуется оксид алюминия, с другой стороны образуется в качестве побочного продукта водород. В результате изолирующий слой оксида постепенно становится все более и более толстым уменьшается величина тока, и через некоторое время стабилизируется на текущем низком значении и процесс образования оксида прекращается. Пожалуйста, обратите внимание, что толщина оксидного слоя сформированного таким образом от приложенного напряжения – так называемого напряжение формования, всегда выше на 20 .. 100% предполагаемое номинальное напряжение конденсатора. Почему напряжение формования должно быть больше, чем рабочее напряжение? Потому как во время работы конденсатора практически не должен течь постоянный ток (так называемый ток утечки). В каталогах, вы найдете обозначения производителей LL (ранее тип 1) и GP (ранее тип 2). LL расшифровывается как Long Life (долголетие), GP – General Purpose (общего назначения). Конденсаторы LL образуется более высоким напряжением, чем конденсаторы GP с тем же номинальным напряжением. Более высокое напряжение формирования дает более толстый слой окисла, следовательно, снижается ток утечки, и меньше шансов на пробой. Более толстый слой диэлектрика однако, дают меньшую емкость, Так LL конденсаторы могут иметь большие размеры, чем конденсаторы того же наименования в обычном исполнении.

Из поданной информацией вы можете сделать некоторые важные выводы.

Во-первых, я думаю, вы понимаете, что повреждение конденсатора не вызывается пробоем диэлектрика, а только повторным началом процесса формирования, неотъемлемо связанным с выделением газов, которые приводят к взрыву конденсатора.

Может быть это заблуждение было связано с электролитом который … высох. Опять же уместно напомнить продукты бывшего СССР, но на этот вопрос опустим завесу молчания. Если корпус конденсатора не герметичен, повышенное давление, вызванное газом во время его работы может привести к потере электролита и электролитический конденсатор постепенно станет хорошим воздушным конденсатором, емкостью несколько десятков … пикофарад. Так что пусть не приходят на ум, идея слить электролит просверлив крошечное отверстие в корпусе.

Теперь вы понимаете, почему электролитические конденсаторы с жидким электролитом хранящиеся в течение длительных периодов времени без напряжения имеют значительный ток утечки. Во время хранения оксидный слой не много повреждается, но после подачи напряжение он сам восстанавливается отрицательных ионами притянутыми к аноду.

Таким образом, в системах, где требуется высокая безотказность и надежность, электролитические конденсаторы должны находиться под напряжением, тогда получается непрерывный процесс регенерации и ток утечки удерживается в допустимых пределах.

Мы постепенно подошли, к ответу на вопрос, почему эти конденсаторы должны работать на постоянном токе. Как вы уже знаете, отрицательные ионы достигая анода приводят к образованию оксида алюминия. Однако, если изменить полярность приложенного напряжения, наши алюминиевые анод становится катодом. Теперь он притягивает к себе положительные ионы, теперь они достигают его без препятствия, и после контакта с ним получают недостающий электрон, получается газообразный водород. Протекающий ток может иметь большое значение, поскольку слой окиси алюминия не является существенным барьером для любопытных положительных ионов, а выделившийся газ дополнительно разрушается слой оксида. Конденсатор взрывается от выделившегося газа. Отметим, что в электролитических конденсаторах происходит явление полупроводимости тока, как и в диоде. Поэтому на эквивалентной схеме электролитического конденсатора изображены диоды.

Внимательный читатель, отметить что, при смене полярность роль анода будет выполнять другой электрод. Действительно, похоже на это. Это что-то изменит? Нет, потому что второй электрод служить лишь проводником тока до жидкого катода и его поверхность покрыта лишь тонким слоем естественного оксида (отсюда ясно, почему фольга катода глянцевая в некоторых конденсаторах). Действительно «обратный» ток, начинает растить на нем слой оксида, но не успевает до взрыва конденсатора!

А если в процессе производства были окислены оба алюминиевых электрода?

Гениальная идея! Сначала один электрод был анодом, потом второй! Это может удивить вас – такие конденсаторы производится – это биполярные электролитические конденсаторы, также известные как полярные. Они могут работать без ограничений с переменным напряжением, без постоянной составляющей. Такие конденсаторы с маркировкой BPT, BPU и BPE производились (а возможно и производятся) фирмой Элви.

Почему же, наши популярные “электролиты” не сделаны таким образом? Существуют по крайней мере две причины: неполярные конденсаторы имеют гораздо больше ток утечки, а также размеры обычных почти в два раза меньше, чем у соответствующих биполярных конденсаторов. Это связано с последовательным соединением обкладок. Смотри рисунок 2. Правда рабочее напряжение при этом увеличивается в двое. Однако из-за значительной толщины оксидного слоя на отрицательной обкладке (и тем самым большая мощность), общая мощность определяется рабочим напряжением анода.

А теперь пора на практике проверить прочитанное. Но я прошу вас, не проверять конденсаторы взрываются – взрываются на ура, с дымом и .. назовем это запахом. Я это знаю, потому что пару раз отмывал платы от электролита. И я также знаю, некоторые ребята рассказывали, как им повезло, корпус конденсатора разорвался, но электролит не попал в глаза, пролет мимо уха.

Пожалуйста, однако, проверяйте ток утечки долго неиспользованных конденсаторов разных номиналов перед первым включением и после нескольких минут пребывания под напряжением. Кроме того, проверить ток утечки сформированных алюминиевые конденсаторы номиналов, скажем, 10, 100 и 1000μF при различных напряжениях поляризации. Но не превышайте их номинального напряжения.

Вы будете иметь представление о том каким может быть ток утечки, почему вы должны быть осторожны при использовании алюминиевых “электролитов” в системах, содержащих резисторы с номинальными значениями порядка Мом и почему схемы, требующих высокую надежность, всегда должны быть под напряжением. Проверьте теперь те же параметры «танталовых». Заметили разницу?

Эксперименты можно проводить по схеме на рисунке 3, с использованием цифрового вольтметра. Подсчитываю ток путем деления напряжения на сопротивление резистора.

Вы получили здесь много важного материала об “электролитах”. Прежде чем переходить к чему-либо другому спросите себя, вы все понимаете. Если нет, то читайте материал снова и попытаться разобраться в существующей и новой информации.

Танталовые конденсаторы

В этих конденсаторах анод изготовлен не из алюминия, а из спеченного порошка тантала. В результате спекания получается пористая структура, напоминающая губку – таким образом, получают в очень маленьком объеме большую площадь. Так же, по аналогии с алюминиевыми конденсаторами, электрохимическим методом делают на поверхности изолирующей пленку из пятиокиси тантала (Ta2O5), который, как Al2O3 имеет очень хорошие диэлектрические свойства. И наконец, поры анода заполняется электролитом. Популярный электролит диоксид марганца MnO2. Менее популярными являются конденсаторы с жидким электролитом, а точнее с гелем. Раньше были, а может быть выпускаются до сих пор гольевые конденсаторы типа ECA предназначены для профессионального оборудования. Несмотря на хорошие параметры, лучшее из электролитических конденсаторов, танталовые конденсаторы с жидким электролитом не пользуются популярностью.

Наиболее распространенным является “сухой тантал”. Схематическое поперечное сечение показано на рисунке Отметим, что структура является трехмерным, и все элементы анода (тантала) выглядящие как островки, на самом деле они электрически соединены друг с другом.

В связи с диоксидом марганца, который является одним из видов полупроводников, танталовые конденсаторы имеют полярные свойства. Поэтому следует соблюдать полярность, однако, в некоторых каталогах, можно найти информацию, что максимальное допустимое напряжение противоположной полярности меньше на 5 .. 15% от номинального напряжения.

Пятиокись тантала очень устойчива к повреждениям, поэтому ток утечки танталового конденсатора меньше, чем алюминиевого, ток утечки практически не меняется даже после нескольких лет хранения без напряжения.

Поэтому долго не использующиеся “танталы”, не нуждаются в повторном формовании, кроме того, это не имеет смысла, потому что без электролита, содержащего ионы, процесс формования не происходит.

Реже встречаются твердотельные алюминиевые конденсаторы, в фирменных каталогах они обозначаются как solid aluminium capacitors. Они отличаются от обычных влажным материалом катода. Положительный электрод – анод – это та же протравленная фольга и диэлектрика – оксида алюминия (Al2O3). Но на этот раз катода это диоксид марганца (MnO2). Показано на рисунке.

Поскольку нет жидкого электролита, нет тока с ионами в качестве носителей. Теоретически, они могли бы работать при любой полярности напряжения. Однако, из-за наличия даже следов влаги и связанного с этим риском ионной проводимости разрушительной при обратной поляризация диэлектрика рекомендуется соответствующая полярность.