Как один из пассивных компонентов, конденсаторы выполняют следующие функции: они используются в цепях электропитания для выполнения шунтирования, развязки, фильтрации и накопления энергии. Подробности следующие::
-
Обход
Шунтирующий конденсатор — это устройство накопления энергии, обеспечивающее энергией локальные компоненты. Это может сделать выходной сигнал регулятора напряжения более равномерным и снизить нагрузку. Подобно небольшой перезаряжаемой батарее, байпасный конденсатор можно заряжать, а затем разряжать для подачи питания на компоненты.
Для минимизации сопротивления байпасный конденсатор следует размещать как можно ближе к контактам питания и заземления нагрузочного устройства. Это может эффективно предотвратить повышение потенциала земли и шум, вызванный чрезмерными входными значениями. Под скачком напряжения на земле понимается падение напряжения на заземляющем соединении при прохождении через него большого скачка тока.
-
Разъединение
Разъединение, также известное как разъединение. В цепи ее всегда можно разделить на источник возбуждения и ведомую нагрузку.
Если емкость нагрузки относительно велика, то управляющей схеме необходимо заряжать и разряжать конденсатор для завершения перехода сигнала. Если фронт нарастания крутой, ток большой. В этом случае ток возбуждения будет потреблять большую величину тока питания. Из-за индуктивности и сопротивления в цепи (особенно индуктивности на выводах микросхемы, которая может вызвать отскок) этот ток на самом деле является своего рода шумом по сравнению с нормальной ситуацией, который будет влиять на нормальную работу предыдущего каскада. Это так называемое «сцепление».
Развязывающий конденсатор действует как «батарея», компенсируя изменения тока в цепи управления и предотвращая взаимные помехи. Это легче понять, объединив концепции шунтирующих и развязывающих конденсаторов.
Фактически, байпасный конденсатор также выполняет функцию развязки. Как правило, байпасный конденсатор относится к высокочастотному байпасу, который обеспечивает низкоомный путь для разряда высокочастотных коммутационных шумов.
Высокочастотные блокировочные конденсаторы обычно имеют небольшие размеры. В зависимости от резонансной частоты они часто составляют 0,1 мкФ, 0,01 мкФ и т. д. Емкость развязывающих конденсаторов обычно больше, может быть 10 мкФ или даже больше, что определяется на основе параметров распределения в цепи и величины изменения управляющего тока.
Разница в том, что обход отфильтровывает помехи во входном сигнале, тогда как развязка отфильтровывает помехи в выходном сигнале, предотвращая возвращение сигнала помех в источник питания.
-
Фильтрация
Теоретически (предполагая, что конденсатор является чистым конденсатором), чем больше емкость, тем меньше импеданс и тем выше частота, которая может проходить. Однако в действительности большинство конденсаторов емкостью более 1 мкФ являются электролитическими конденсаторами, имеющими большую индуктивную составляющую. Поэтому импеданс будет увеличиваться на более высоких частотах.
Иногда электролитический конденсатор большой емкости подключают параллельно конденсатору малой емкости. В этом случае большой конденсатор пропускает низкочастотные сигналы, а маленький конденсатор пропускает высокочастотные сигналы. Функция конденсатора — пропускать высокочастотные сигналы и блокировать низкочастотные сигналы. Чем больше конденсатор, тем легче проходят низкочастотные сигналы, и чем больше конденсатор, тем легче проходят высокочастотные сигналы.
В частности, при фильтрации большой конденсатор (1000 мкФ) используется для фильтрации низкочастотных сигналов, а малый конденсатор (20 пФ) — для фильтрации высокочастотных сигналов.
Некоторые пользователи сети образно сравнивают фильтрующий конденсатор с «водяным прудом». Поскольку напряжение на конденсаторе не изменяется внезапно, можно сказать, что чем выше частота сигнала, тем больше затухание. Как и в водоеме, количество воды в конденсаторе не меняется легко из-за небольшого заряда или разряда.
Он преобразует изменение напряжения в изменение тока. Чем выше частота, тем больше пиковый ток, тем самым буферизируя напряжение. Фильтрация — это процесс зарядки и разрядки.
-
Хранение энергии
Конденсаторы для хранения энергии собирают заряды через выпрямители и передают накопленную энергию на выходную клемму источника питания через выводы преобразователя. Обычно используются алюминиевые электролитические конденсаторы с номинальным напряжением 40–450 В постоянного тока и значением емкости от 220 до 150 000 мкФ.
В зависимости от различных требований к электропитанию компоненты иногда используют последовательный, параллельный или комбинированный методы соединения. Для источников питания мощностью более 10 кВт обычно используются конденсаторы большей емкости с винтовыми клеммами.
При использовании в сигнальных цепях конденсаторы в основном выполняют функции связи, колебания/синхронизации и действуют как элемент постоянной времени.:
-
Муфта
Например, в транзисторном усилителе эмиттер имеет резистор самосмещения. Этот резистор не только вызывает падение напряжения в сигнале, но и возвращает его на входную клемму, образуя связь между входным и выходным сигналами. Этот резистор является компонентом, обеспечивающим связь.
Если параллельно этому резистору подключить конденсатор, то из-за относительно небольшого импеданса конденсатора с соответствующей емкостью для сигналов переменного тока эффект связи, вызванный резистором, уменьшится. Поэтому этот конденсатор называется развязывающим конденсатором.
-
Колебание/Синхронизация
В эту категорию входят RC-, LC-генераторы и нагрузочные конденсаторы кристаллов.
-
Время - Константа
Это общая интегральная схема, образованная последовательным соединением R и C. При подаче входного напряжения сигнала на входную клемму напряжение на конденсаторе (C) постепенно увеличивается.
Зарядный ток уменьшается по мере роста напряжения. Характеристики тока, проходящего через резистор (R) и конденсатор (C), описываются следующей формулой:
я
=
(
V
/
R
)
е
−
(
т
/
CR
)
Как вообще следует выбирать подходящий конденсатор для нашей схемы? Необходимо учитывать следующие аспекты:
-
Значение емкости
-
Номинальное выдерживаемое напряжение
-
Емкость - ошибка значения
-
Изменение емкости под действием постоянного напряжения смещения
-
Уровень шума
-
Тип конденсатора
-
Характеристики конденсатора
Есть ли способ сократить путь? Фактически, поскольку это периферийный компонент устройства, в техническом описании или решениях практически каждого устройства четко указаны параметры выбора периферийных компонентов. То есть, основные требования к выбору устройства могут быть получены соответствующим образом, а затем дополнительно уточнены.
На самом деле при выборе конденсатора нужно обращать внимание не только на емкость и корпус. Это зависит от среды применения продукта. Для специальных схем требуются специальные конденсаторы.
Ниже приведена классификация чип-конденсаторов по диэлектрической проницаемости диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на устойчивость цепи.
NP0 или CH (К < 150):
Они обладают наиболее стабильными электрическими характеристиками, оставаясь практически неизменными при изменениях температуры, напряжения и времени. Они подходят для высокочастотных цепей с высокими требованиями к стабильности. Учитывая малое значение K, сложно получить конденсаторы большой емкости в корпусах 0402, 0603 и 0805. Например, в корпусе 0603 максимальная емкость обычно менее 10 нФ.
X7R или YB (2000 < K < 4000):
Они имеют относительно стабильные электрические характеристики. Изменение производительности незначительное (?C < ±10%) при изменении температуры, напряжения и времени. Они подходят для цепей блокировки постоянного тока, связи, обхода и идентификации полной частоты с не слишком высокими требованиями к стабильности емкости.
Y5V или YF (К > 15000):
Стабильность емкости хуже, чем у X7R (?C < +20% - -80%). Потеря емкости более чувствительна к условиям испытаний, таким как температура и напряжение. Однако благодаря большому значению K они подходят для некоторых случаев, где предъявляются высокие требования к значению емкости.
Существует много способов классификации конденсаторов, и их можно разделить на следующие основные категории в зависимости от характеристик материала::
-
Алюминиевые электролитические конденсаторы
Диапазон ёмкости составляет 0,1 мкФ - 22000 мкФ. Они являются наилучшим выбором для приложений с высоким уровнем пульсаций тока, длительным сроком службы и большой емкостью и широко используются для фильтрации электропитания, развязки и других сценариев.
-
Пленочные конденсаторы
Диапазон емкости составляет 0,1 пФ - 10 мкФ. Они имеют малые допуски, высокую стабильность емкости и крайне низкие пьезоэлектрические эффекты. Поэтому они являются первым выбором для конденсаторов безопасности X и Y, а также для приложений ЭМП/ЭМС.
-
Танталовые конденсаторы
Диапазон ёмкости составляет 2,2 мкФ - 560 мкФ. Они имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и низкую эквивалентную последовательную индуктивность (ESL). Их характеристики поглощения пульсаций, переходных процессов и подавления шумов лучше, чем у алюминиевых электролитических конденсаторов, что делает их идеальным выбором для высокостабильных источников питания.
-
Керамические конденсаторы
Диапазон емкости составляет 0,5 пФ - 100 мкФ. Они являются результатом использования уникальных материалов и тонкопленочной технологии, отвечая современной концепции дизайна «легче, тоньше и энергоэффективнее».
-
Суперконденсаторы
Диапазон емкости составляет 0,022 Ф - 70 Ф. Благодаря чрезвычайно высоким значениям емкости их также называют «золотыми конденсаторами» или «фарадными конденсаторами». Их основными характеристиками являются чрезвычайно высокая емкость и хорошие характеристики заряда/разряда, что делает их пригодными для хранения электроэнергии и резервного электроснабжения. Однако они имеют сравнительно низкое выдерживаемое напряжение и узкий диапазон рабочих температур.
Для конденсаторов постоянными тенденциями развития являются миниатюризация и высокая емкость. Среди них наиболее быстрыми темпами идет разработка многослойных керамических конденсаторов (MLCC).
Многослойные керамические конденсаторы широко используются в портативных устройствах. Однако в последние годы технологический прогресс цифровых продуктов предъявляет к ним новые требования.
Например, для мобильных телефонов требуются более высокие скорости передачи данных и лучшая производительность; процессоры базового диапазона требуют высокой скорости и низкого напряжения; ЖК-модули требуют конденсаторов малой толщины (0,5 мм) и большой емкости.
Суровые условия эксплуатации автомобилей также предъявляют особые требования к многослойным керамическим конденсаторам. Во-первых, они должны быть термостойкими. Многослойные керамические конденсаторы, устанавливаемые в автомобилях, должны выдерживать рабочую температуру 150°C. Во-вторых, в цепи аккумуляторной батареи должна быть предусмотрена защита от короткого замыкания.
То есть, миниатюризация, высокая скорость, высокая производительность, термостойкость и высокая надежность стали ключевыми характеристиками керамических конденсаторов.
Емкость керамических конденсаторов изменяется в зависимости от постоянного напряжения смещения. Постоянное напряжение смещения уменьшает диэлектрическую проницаемость. Поэтому необходимо уменьшить зависимость диэлектрической проницаемости от напряжения со стороны материала и оптимизировать характеристики постоянного тока - напряжения смещения.
В приложениях чаще встречаются многослойные керамические конденсаторы типа X7R (X5R). Их емкость в основном сосредоточена на значениях выше 1000 пФ. Основным показателем эффективности этого типа конденсаторов является эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), которое демонстрирует превосходные низкоэнергетические характеристики при развязке цепей питания с высоким уровнем пульсаций тока, фильтрации и цепях связи низкочастотных сигналов.
Другой тип многослойного керамического конденсатора — тип C0G. Его емкость в основном ниже 1000 пФ. Основным показателем эффективности данного типа конденсаторов является значение тангенса угла потерь tgδ (DF).
Диапазон значений DF традиционных продуктов C0G на основе электродов из благородных металлов (NME) составляет (2,0 - 8,0)×10⁻⁴, тогда как диапазон значений DF инновационных продуктов C0G на основе электродов из неблагородных металлов (BME) составляет (1,0 - 2,5)×10⁻⁴, что составляет примерно 31% - 50% от первого.
Этот тип продукции демонстрирует существенное низкое энергопотребление в системах GSM, CDMA, беспроводных телефонах, Bluetooth и GPS с цепями приемопередающих модулей и часто используется в различных высокочастотных цепях, таких как схемы генераторов/синхронизаторов и таймеров.
Принято считать, что танталовые конденсаторы имеют лучшие характеристики, чем алюминиевые. Это связано с тем, что диэлектриком танталовых конденсаторов является пентаоксид тантала, образующийся после анодирования, и его диэлектрическая способность (обычно обозначаемая ε) выше, чем у диэлектрика из оксида алюминия алюминиевых конденсаторов.
Таким образом, при одинаковой емкости объем танталовых конденсаторов можно сделать меньше, чем у алюминиевых. (Емкость электролитического конденсатора зависит от диэлектрической способности среды и ее объема. При фиксированной емкости, чем выше диэлектрическая способность, тем меньший объем можно сделать, и наоборот.) Кроме того, свойства тантала относительно стабильны. Поэтому обычно считается, что танталовые конденсаторы имеют лучшие характеристики, чем алюминиевые конденсаторы.
Однако этот метод оценки эффективности конденсаторов по аноду устарел. В настоящее время ключевым фактором, определяющим производительность электролитических конденсаторов, является не анод, а электролит, то есть катод.
Различные катоды и аноды можно комбинировать для создания различных типов электролитических конденсаторов, и их характеристики сильно различаются. Конденсаторы с одинаковым анодом могут иметь существенные различия в производительности из-за разных электролитов. В целом влияние анода на производительность конденсаторов гораздо меньше, чем влияние катода.
Существует также мнение, что танталовые конденсаторы имеют лучшие характеристики, чем алюминиевые конденсаторы, главным образом потому, что танталовые конденсаторы работают значительно лучше, чем алюминиевые электролитные конденсаторы, в сочетании с катодом из диоксида марганца. Если заменить катод алюминиевого электролитного конденсатора на диоксид марганца, его производительность можно существенно улучшить.
Несомненно, что ESR является одним из основных параметров измерения характеристик конденсатора. Однако при выборе конденсатора следует избегать заблуждений, например, полагать, что чем ниже ESR, тем лучше, а чем выше качество, тем лучше. Оценивая продукт, мы должны рассматривать его всесторонне, со всех сторон и ракурсов, и не преувеличивать роль конденсатора.
Структура обычного электролитического конденсатора включает анод, катод и электролит. Анод изготовлен из пассивированного алюминия, а катод — из чистого алюминия. Итак, ключ кроется в аноде и электролите. Качество анода связано с такими показателями, как выдерживаемое напряжение и диэлектрический коэффициент.
Как правило, ЭПС танталовых электролитических конденсаторов намного меньше, чем у алюминиевых электролитических конденсаторов с той же емкостью и выдерживаемым напряжением, а их высокочастотные характеристики лучше. Если в цепи фильтра (например, в полосовом фильтре 50 Гц) используется конденсатор, следует обратить внимание на влияние изменений емкости на характеристики фильтра.
Во встраиваемых системах микроконтроллер должен переключаться из энергоемкого, интенсивного по обработке рабочего режима в энергосберегающий режим ожидания/спящий режим. Эти переходы могут легко вызвать резкое увеличение потерь в линии, причем скорость роста может достигать 20 А/мс или даже больше.
Обходные конденсаторы обычно используются для решения проблемы, связанной с тем, что регуляторы напряжения не могут адаптироваться к изменениям нагрузки, вызванным высокоскоростными устройствами в системе, обеспечивая стабильность выходного напряжения питания и хорошую переходную характеристику.
Шунтирующий конденсатор — это устройство накопления энергии, обеспечивающее энергией локальные компоненты. Это может сделать выходной сигнал регулятора напряжения более равномерным и снизить нагрузку. Подобно небольшой перезаряжаемой батарее, байпасный конденсатор можно заряжать, а затем разряжать для подачи питания на компоненты.
Для минимизации сопротивления байпасный конденсатор следует размещать как можно ближе к контактам питания и заземления нагрузочного устройства. Это может эффективно предотвратить повышение потенциала земли и шум, вызванный чрезмерными входными значениями. Под скачком напряжения на земле понимается падение напряжения на заземляющем соединении при прохождении через него большого скачка тока.
Следует отметить, что могут потребоваться как большие, так и малые ёмкости байпасных конденсаторов, а иногда даже несколько керамических конденсаторов и танталовых конденсаторов. Такое сочетание может решить проблемы, вызванные возможным скачкообразным изменением тока нагрузки, а также обеспечить достаточную развязку для подавления скачков напряжения и тока.
В случае очень больших изменений нагрузки необходимы три или более конденсаторов с различной емкостью, чтобы обеспечить достаточную подачу тока, прежде чем регулятор напряжения стабилизирует напряжение. Высокочастотные конденсаторы малой емкости используются для подавления быстрых переходных процессов, низкочастотные конденсаторы большой емкости используются для подавления среднескоростных переходных процессов, а все остальное возложено на регулятор напряжения.
Следует также помнить, что регуляторы напряжения также требуют размещения конденсаторов как можно ближе к выходной клемме напряжения.
Распространенное мнение заключается в том, что внешний конденсатор относительно большой емкости с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) может эффективно поглощать пиковый (пульсирующий) ток во время быстрого преобразования.
Однако иногда такой выбор может легко привести к нестабильности в регуляторах напряжения (особенно линейных регуляторах напряжения LDO). Поэтому необходимо обоснованно выбирать значения емкости конденсаторов малой и большой емкости. Всегда помните, что регулятор напряжения — это усилитель, и у него могут быть все проблемы, присущие усилителю.
Поскольку скорость отклика DC/DC-преобразователей относительно низкая, выходной развязывающий конденсатор играет доминирующую роль на начальном этапе скачка нагрузки. Поэтому для замедления быстрого преобразования относительно DC/DC-преобразователя необходимы дополнительные конденсаторы большой емкости, а для замедления быстрого преобразования относительно большого конденсатора используются высокочастотные конденсаторы.
Как правило, эквивалентное последовательное сопротивление конденсаторов большой емкости следует выбирать соответствующим образом, чтобы гарантировать, что пиковое значение и скачок выходного напряжения находятся в пределах диапазона, указанного в техническом описании устройства.
В высокочастотных преобразованиях конденсаторы малой емкости в диапазоне от 0,01 мкФ до 0,1 мкФ вполне могут удовлетворить требованиям. Керамические конденсаторы поверхностного монтажа или многослойные керамические конденсаторы (MLCC) имеют меньшее ESR.
Кроме того, при таких значениях емкости их объем и стоимость спецификации являются относительно разумными. Если локальной низкочастотной развязки недостаточно, входное напряжение при преобразовании из низкой частоты в высокую уменьшится. Процесс падения напряжения может длиться несколько миллисекунд, а его продолжительность в основном зависит от коэффициента усиления регулятора напряжения и времени, необходимого для обеспечения большого тока нагрузки.
Параллельное использование конденсаторов с большим ESR более экономически эффективно, чем использование одного конденсатора с крайне низким ESR. Однако для этого необходимо найти баланс между площадью печатной платы, количеством компонентов и стоимостью.
Под электролитическими конденсаторами в данном случае в основном подразумеваются алюминиевые электролитические конденсаторы, а их основные электрические параметры включают в себя следующие пять пунктов::
-
Значение емкости
Значение емкости электролитического конденсатора зависит от его сопротивления при работе под переменным напряжением. Следовательно, значение емкости, то есть значение емкости переменного тока, изменяется в зависимости от рабочей частоты, напряжения и метода измерения. Согласно стандарту JISC 5102, условиями измерения емкости алюминиевого электролитического конденсатора являются частота 120 Гц, максимальное переменное напряжение 0,5 В (среднеквадратичное значение) и постоянное напряжение смещения 1,5–2,0 В. Можно утверждать, что емкость алюминиевого электролитического конденсатора уменьшается с ростом частоты.
-
Tan δ (тангенс коэффициента рассеяния)
В эквивалентной схеме конденсатора отношение последовательного эквивалентного сопротивления ESR к емкостному реактивному сопротивлению 1/ωC называется Tan δ, где ESR рассчитывается при частоте 120 Гц. Очевидно, что Tan δ увеличивается с увеличением частоты измерения, а также увеличивается с уменьшением температуры измерения.
-
Сопротивление Z
На определенной частоте сопротивление, препятствующее протеканию переменного тока, называется импедансом (Z). Он тесно связан со значением емкости и индуктивности в эквивалентной схеме конденсатора, а также с ESR.
\(Z = \sqrt{[ESR^2+(X_L - X_C)^2]}\)
В формуле
\(X_C = 1/ωC = 1/(2πfC)\)
и
\(X_L = ωL = 2πfL\)
. Емкостное сопротивление (
\(X_C\)
) конденсатора постепенно уменьшается с ростом частоты в низкочастотном диапазоне. Когда частота продолжает расти и достигает среднего диапазона частот, индуктивное сопротивление (
\(X_L\)
) падает до значения СОЭ. Когда частота достигает высокочастотного диапазона, индуктивное сопротивление (
\(X_L\)
) становится доминирующим, поэтому импеданс увеличивается с ростом частоты.
-
Ток утечки
Диэлектрик конденсатора имеет большое сопротивление постоянному току. Однако, поскольку диэлектрик из пленки оксида алюминия погружен в электролит, при подаче напряжения в процессе восстановления и восстановления оксидной пленки возникает очень небольшой ток, называемый током утечки. Обычно ток утечки увеличивается с ростом температуры и напряжения.
-
Пульсирующий ток и пульсирующее напряжение
В некоторых материалах эти два понятия называются «пульсирующим током» и «пульсирующим напряжением», что на самом деле является пульсирующим током и пульсирующим напряжением. Они представляют собой значения пульсирующего тока/напряжения, которые может выдержать конденсатор. Они тесно связаны с СОЭ и могут быть выражены следующей формулой::
\(U_{rms}=I_{rms}×R\)
В формуле
\(V_{rms}\)
представляет собой пульсирующее напряжение,
\(I_{rms}\)
представляет собой пульсирующий ток, и
R представляет собой эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора. Из вышесказанного следует, что при увеличении пульсирующего тока, даже если ESR остается неизменным, пульсирующее напряжение будет увеличиваться экспоненциально. Другими словами, при увеличении пульсирующего напряжения пульсирующий ток также увеличивается, поэтому требуются конденсаторы с более низким значением ESR. При наложении пульсирующего тока внутреннее эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора генерирует тепло, что влияет на срок службы конденсатора. Как правило, пульсация тока пропорциональна частоте, поэтому пульсация тока относительно невелика на низких частотах.
![Функция конденсаторов[Linkeycon] 1]()
На входе источника питания переменного тока обычно добавляют три конденсатора для подавления электромагнитных помех.
Вход источника питания переменного тока обычно делится на три провода: фазный провод (L), нейтральный провод (N) и заземляющий провод (G). Конденсаторы, подключенные параллельно между фазным проводом и заземляющим проводом, а также между нейтральным проводом и заземляющим проводом, обычно называются Y-конденсаторами.
Места подключения этих двух Y-конденсаторов имеют решающее значение и должны соответствовать соответствующим стандартам безопасности, чтобы предотвратить утечку тока электронных устройств или электризацию шасси, что может поставить под угрозу личную безопасность. Поэтому они являются предохранительными конденсаторами. Значения их емкости не должны быть слишком большими, а выдерживаемое напряжение должно быть высоким.
Как правило, для машин, работающих в субтропических регионах, ток утечки на землю не должен превышать 0,7 мА; для машин, работающих в умеренных регионах, ток утечки на землю не должен превышать 0,35 мА. Поэтому общая емкость Y-конденсаторов, как правило, не должна превышать 4700 пФ.
Специальное напоминание от «Hardware Notebook»: Y-конденсаторы являются безопасными и должны быть сертифицированы агентством по испытаниям на безопасность. Выдерживаемое напряжение Y-конденсаторов обычно маркируется знаками безопасности и AC250 В или AC275 В, но их фактическое выдерживаемое постоянное напряжение может превышать 5000 В. Поэтому Y-конденсаторы нельзя просто так заменять обычными конденсаторами, имеющими маркировку выдерживаемого напряжения 250 В переменного тока или 400 В постоянного тока.
Конденсатор, подключенный параллельно между фазным проводом и нейтральным проводом, обычно называется X-конденсатором. Поскольку место подключения этого конденсатора также имеет решающее значение, оно также должно соответствовать стандартам безопасности.
Поэтому X-конденсатор также относится к числу предохранительных конденсаторов. Значение емкости X-конденсатора может быть больше, чем у Y-конденсатора, но к обоим концам X-конденсатора параллельно должен быть подключен защитный резистор, чтобы предотвратить длительное нахождение вилки блока питания под напряжением из-за процесса зарядки и разрядки конденсатора при подключении и отключении провода питания.
Стандарты безопасности предусматривают, что при отключении провода питания работающей машины в течение двух секунд напряжение (или потенциал относительно земли) на обоих концах вилки питания должно быть менее 30% от первоначального номинального рабочего напряжения.
Аналогично, конденсаторы X-типа являются безопасными и должны быть сертифицированы агентством по испытаниям на безопасность. Выдерживаемое напряжение конденсаторов X-типа обычно маркируется знаками безопасности и значениями AC250 В или AC275 В, однако их фактическое выдерживаемое напряжение постоянного тока может превышать 2000 В. При использовании конденсаторов X-типа не допускается небрежное использование обычных конденсаторов, имеющих маркировку выдерживаемого напряжения 250 В переменного тока или 400 В постоянного тока.
В качестве X-конденсаторов обычно используются полиэфирно-пленочные конденсаторы с относительно большим током пульсации. Эти конденсаторы, как правило, имеют большой объем, но они могут пропускать большой мгновенный ток заряда и разряда, а их внутреннее сопротивление относительно невелико.
Показатель пульсации тока обычных конденсаторов очень низок, а их динамическое внутреннее сопротивление велико. Использование обычного конденсатора для замены X-конденсатора не только не может удовлетворить требованиям по выдерживаемому напряжению, но и, как правило, не может удовлетворить требованиям по индексу пульсирующего тока.
Фактически, полностью отфильтровать кондуктивные помеховые сигналы, полагаясь только на Y-конденсаторы и X-конденсаторы, практически невозможно. Потому что частотный спектр сигналов помех очень широк и в основном охватывает диапазон частот от десятков килогерц до нескольких сотен мегагерц или даже более тысячи мегагерц.
Как правило, для фильтрации низкочастотных помех требуется фильтрующий конденсатор большой емкости, но из-за ограничений по условиям безопасности значения емкости Y-конденсаторов и X-конденсаторов не могут быть большими. Что касается фильтрации высокочастотных помех, фильтрующие характеристики конденсаторов большой емкости крайне плохи, особенно плохи высокочастотные характеристики полиэфирно-пленочных конденсаторов.
Поскольку полиэфирно-пленочные конденсаторы изготавливаются методом намотки, высокочастотные характеристики полиэфирно-пленочного диэлектрика далеки от характеристик керамики или слюды. Как правило, полиэфирно-пленочные диэлектрики обладают адсорбционным эффектом, что снижает рабочую частоту конденсатора. Диапазон рабочих частот полиэфирно-пленочных конденсаторов составляет приблизительно около 1 МГц. Когда частота превышает 1 МГц, их сопротивление значительно увеличивается.
Поэтому для подавления кондуктивных помех, создаваемых электронными устройствами, в дополнение к выбору Y-конденсаторов и X-конденсаторов следует одновременно выбирать и комбинировать несколько типов индуктивных фильтров для фильтрации помех.
Индуктивные фильтры в основном относятся к фильтрам нижних частот, но существует множество спецификаций и типов индуктивных фильтров, таких как дифференциальные, синфазные, высокочастотные, низкочастотные и т. д. Каждый тип индуктора в основном действует на фильтрацию помеховых сигналов в определенном небольшом частотном сегменте и мало влияет на фильтрацию помеховых сигналов других частот.
Как правило, катушка индуктивности с большой индуктивностью имеет больше витков катушки, поэтому ее распределенная емкость также велика. Высокочастотные помехи будут обходить распределенную емкость. Кроме того, магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью имеет сравнительно низкую рабочую частоту.
В настоящее время рабочая частота магнитных сердечников большинства широко используемых индуктивных фильтров составляет менее 75 МГц. Для применений с высокими частотными требованиями следует выбирать высокочастотные тороидальные магнитные сердечники. Высокочастотные тороидальные магнитопроводы обычно имеют низкую магнитную проницаемость, но очень малую индуктивность рассеяния, например, магнитопроводы из аморфных сплавов и пермаллоевые магнитопроводы.
LINKEYCON был основан в 2017 году. Компания специализируется на проектировании, разработке, производстве и продаже алюминиевых электролитических конденсаторов и является модернизацией компании SZWX, созданной в 2005 году. Штаб-квартира компании расположена в научном городке озера Суншань, Дунгуань, провинция Гуандун. Он имеет лабораторию провинциального уровня и построил R-центр «пять в одном» & Система D, охватывающая клиентскую прикладную среду, материалы, процессы, продукты и технологии производства, а также научную систему управления, созданную с использованием информационных технологий нового поколения. Компания стала стратегическим поставщиком для отечественных и зарубежных лидеров отрасли преобразователей частоты, инверторов, освещения и других областей. Для получения более подробной информации,
пожалуйста, нажмите:
https://www.linkeycon.com/about-us.html
![Функция конденсаторов[Linkeycon] 1](https://img.yfisher.com/m0/1742031469276-image.png)