bulkycostscartcheckbox-checkedcheckbox-uncheckedclosecomparison Folder home hook iso list Magnifier NEU picto-tablerating-stars star tooltip warning wishlist

Porady

Uwaga! Poniższy opis został przetłumaczony automatycznie.

    

Kondensatory elektrolityczne: niezbędne w elektronice

Inteligentna technika w kompaktowym opakowaniu: Kondensatory z elektrolitem są potrzebne nie tylko w przemyśle, ale także w przemyśle elektronicznym, w wysokiej liczbie sztuk. Niezgodne elementy elektroniczne podstawowego wyposażenia są również niezbędne dla elektryków i hobbystów.

  • Co to jest kondensator elektrolityczny?

  • Jak wygląda kondensator elektrolityczny?

  • Jakie rodzaje kondensatorów elektrolitycznych występują?

  • Równoważny schemat obwodu aluminiowego kondensatora elektrolitycznego

  • Ciekawe dziedziny zastosowania

  • FAQs: Najczęściej zadawane pytania dotyczące kondensatorów elektrolitycznych

  • Interpretacja: W ten sposób kupujesz właściwy produkt

  

 

Co to jest kondensator elektrolityczny?

Kondensator składa się z dwóch elektrycznie przewodzących płyt, które stoją w stosunku do siebie przy niewielkim odstępie. Płytka jest nazywana anodą, a drugą katodą. Aby obie płyty nie stykały się ze sobą pod względem prądu przewodzącego, są izolowane elektrycznie za pomocą dielektryka.

Jeśli wymagana jest wysoka wydajność kondensatora, elektronika często i chętnie używa kondensatorów elektrolitycznych, krótkich: Kondensatorów elektrolitycznych.

Kondensator elektrolityczny jest kondensatorem, którego anoda jest metalowa, na której zastosowano cienką warstwę tlenków izolujących elektrycznie. Warstwa ta stanowi dielektryk kondensatora. Katody kondensatory elektrolityczne składają się z elektrolitu (w postaci płynnej lub stałej), który otacza anodę.

Pojemność kondensatorów elektrolitycznych jest zazwyczaj wyrażana w µF (Mikrofarad). Analogicznie do kondensatora płytkowego, pojemność jest określana przez geometrię powierzchni anody i grubość warstwy tlenkowej , a zatem przez odległość między płytkami.
 

Symbole przełączania

Znak kondensatora elektrolitycznego

Pojemność kondensatora elektrolitycznego zależy od częstotliwości. Ponieważ nie można go efektywnie zmierzyć przy napięciu stałym, standardowo mierzy się go przy napięciu zmiennym 0,5 V i częstotliwości 100/120 Hz w temperaturze pokojowej. Zmierzona w ten sposób wartość pojemności jest o około 10 % niższa od wartości pojemności rejestrowanej.

 

Jak wygląda kondensator elektrolityczny?

Budowa kondensatora elektrolitowego najlepiej pokazuje za pomocą aluminiowego kondensatora elektrolitowego.

Zwinięty w celu powiększenia powierzchni folii anodowej z warstwą dielektryczną (3) zwinięty jest pomiędzy chłonnym materiałem (np. papierem). Papier (2) następnie rozpocznie płynny elektrolit i zapewnia duży kontakt z folią anodową . Kontakt z elektrolitem także przejmuje folię aluminiową (1), która następnie służy jako złącze katodowe. Paski kontaktowe obu folii są wyprowadzane na zewnątrz przez przewody przyłączeniowe (4).

Gotowe opakowanie jest nasączone elektrolitem i zainstalowane. Gumowa zatyczka, przez którą prowadzone są druty przyłączeniowe, zamyka kubek.

Kondensator elektrolityczny

Aby optymalnie wykorzystać jego działanie, elektrolit musi w miarę możliwości całkowicie pokryć powierzchnię anody. Z tego powodu również elektrolit stały jest początkowo w postaci płynnej, a następnie zestalony

Specjalną cechą kondensatorów elektrolitycznych jest ich bardzo cienka, ale bardzo stabilna pod napięciem warstwa tlenków (około 10−9 m/V). W połączeniu z szorstką chropowatą strukturą anody (tj. dużą powierzchnią anodową) powoduje to, że kondensatory elektrolityczne mają stosunkowo dużą moc produkcyjną w porównaniu z innymi formami kondensatora. Ich pojemność jest jednak znacznie mniejsza niż elektrochemiczne superkondensatory.

Prawie wszystkie kondensatory elektrolityczne są biegunowe, oznacza to, że muszą być podłączone z zachowaniem prawidłowej biegunowości i mogą być eksploatowane tylko przy napięciu stałym. Anoda jest zawsze biegunem dodatnim. Dielektryk kondensatora elektrolitycznego może zniszczyć nieprawidłową biegunowość lub zbyt wysokie napięcia. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne mogą wówczas wybuchnąć, a kondensatory tantalowe mogą zapalić się. Z tego powodu należy zawsze zwracać uwagę na prawidłową biegunowość kondensatorów.

Aby zminimalizować ryzyko błędnej polaryzacji, na wszystkich kokach wydrukowane jest oznaczenie biegunowości.

Kondensator tantalowy

W przypadku kondensatorów tantalowych w kształcie kropli drukowany jest mały znak plusa przy przyłączu plusa.

Kondensator ujemny

Przy kondensatorach osiowych/promieniowych i zatrzaskowych belka lub pierścień oznacza przyłącze minus .

Aluminiowy kondensator elektrolityczny

W przypadku aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych SMD belka wyróżnia przyłącze minus .

Kondensator tantalowy SMD

W przypadku kondensatorów tantalowych SMD pasek oznacza połączenie plus .

Poza tym w przypadku kondensatorów przewodowych połączenie Plus jest wykonane zazwyczaj z nieco dłuższego drutu przyłączeniowego.

Biopolarny kondensator elektrolityczny

W głośnikach ze zwrotnicą częstotliwości używane są dwubiegunowe kondensatory elektrolityczne. Kondensatory zostały zaprojektowane tak, aby przylegające napięcie mogło być biegunowane bez uszkodzenia kondensatorów.

Po dokładniejszym przyjrzeniu się sterownikowi częstotliwości, zastosowane kondensatory elektrolityczne nie posiadają oznaczenia polaryzacji. Tym samym nieprawidłowa biegunowość jest wyeliminowana.

Ważne:
W razie uszkodzenia zamiast dwubiegunowych kondensatorów elektrolitycznych nie wolno stosować kondensatorów biegunowe!

 

Jakie rodzaje kondensatorów elektrolitycznych występują?

W zależności od zastosowanego materiału anodowego (lub jego tlenku jako dielektryka) istnieją trzy główne grupy kondensatorów elektrolitycznych.

Materiał anodyAluminiumKondensator tantalowyNiob
Pojemność0,1–2.700.000 µF0,1–15.000 µF1–1500 µF
Napięcie znamionowe2,0 - 630 V2,5 - 150 V2,5 - 10 V
WłaściwościDuża różnorodność wzorów;szczególnie wart swojej cenyNajwyższa pojemność na powierzchnię;
przeważnie w konstrukcji SMD
Podobnie jak kondensatory elektrolityczne tantalowe, ale bardzo drogie;
głównie do zastosowań wojskowych

Właściwości warstwy tlenku na anodzie określają wytrzymałość napięciową kondensatora elektrolitycznego. Napięcie znamionowe jest napięciem, które kondensator elektrolityczny utrzymuje w stałym stanie bez przebicia. Wytrzymałość napięciowa warstwy tlenków (tzn. napięcie, przy którym dochodzi do przebijania) spada wraz ze wzrostem temperatury . Kondensatory elektrolityczne umożliwiają osiągnięcie znacznie mniejszych napięć znamionowych niż kondensatory foliowe czy ceramiczne. To sprawia, że są dobrymi kandydatami na nowoczesne układy o dużej gęstości elementów.

Nasza praktyczna wskazówka

W przypadku eksploatacji kondensatorów elektrolitycznych stale poniżej określonego napięcia znamionowego, ma to pozytywny wpływ na ich żywotność oraz oczekiwaną stopę przestoju.

    

Na kondensatorach elektrolitycznych drukowane są zazwyczaj następujące dane, przy czym pierwsze cztery informacje znajdują się prawie zawsze:

  • Polaryzacja (ważne, ponieważ w przypadku nieprawidłowej biegunowości kondensatory zostaną zniszczone)
  • Pojemność znamionowa lub pojemność (ewentualnie z tolerancją)
  • Napięcie znamionowe (maksymalne dopuszczalne napięcie stałe)
  • Temperatura nominalna
  • Logo producenta
  • Oznaczenie serii

Wymiar RM przy promieniowo przewodowanych kondensatorach elektrolitycznych określa odległość przewodów przyłączeniowych.

Nadrukowana wartość pojemności kondensatora elektrolitycznego jest oszacowaną wartością, która odpowiada jedynie wysokiej tolerancji. Dlatego też wartości tolerancji kondensatorów elektrolitycznych są bardzo wysokie.

W przypadku mniejszych konstrukcji podaje się pojemność i tolerancję zgodnie z IEC/DIN EN 60062 z oznaczeniem skróconym:
 

  • µF85 = 0,85 µF lub 8µ5 = 8,5 µF lub 85μ = 85 µF
  • W alternatywnej krótkiej notacji pierwsze dwie cyfry oznaczają wartość w pikofaradach, trzecia liczba oznacza wykładnik dziesiątek. Liczba 384 oznacza zatem 38∙104 pF = 0,38 µF.
  • Tolerancja jest oznaczona literą: K = ± 10 % (w przypadku kondensatorów tantalowych), M = ± 20 %
     

Kondensatory elektrolityczne posiadają różne możliwości podłączenia:

Kondensatory elektrolityczne SMD/SMT są bezpośrednio stosowane na płytce.

Osiowy kondensator elektrolityczny

Kondensator elektrolityczny z osiowym drutem.

Radialny kondensator elektrolityczny

Kondensator elektrolityczny z draalnym drutem.

Kondensator elektrolityczny z mocowaniem zatrzaskowym

Kondensator elektrolityczny z mocowaniem zatrzaskowym do montażu.

Kondensator elektrolityczny z przyłączem śrubowym

Kondensator elektrolityczny z przyłączem śrubowym.

Cechą szczególną kondensatorów elektrolitycznych jest, że są one przepuszczane przez tzw. prąd upływowy (Leaked), jeśli używasz napięcia stałego z odpowiednią polaryzacją. Przyczyną prądu upływowego są zanieczyszczenia i mechaniczne uszkodzenia dielektryka. Prąd upływu zależy od pojemności, napięcia, temperatury i czasu, a na jego wpływ mają również używane materiały. Zazwyczaj określa się to za pomocą produktu C R ∙ U R pojemności nominalnej i napięcia nominalnego.

Chociaż prąd upływowy nowoczesnych kondensatorów jest dość mały, to są one znacznie wyższe niż w innych formach kondensatora. Dlatego kondensatory elektrolityczne nie nadają się do układów, za pomocą których wykonywane są precyzyjne pomiary czasu lub do stabilizacji wysokoomowych źródeł napięcia.

 

Równoważny schemat obwodu aluminiowego kondensatora elektrolitycznego

W przypadku kondensatorów elektrolitycznych z aluminium „płyty” są umieszczane w aluminiowej kubce jako uzwojenie nasączone elektrolitem, a następnie zamknięte gumową zatyczką. W związku z tym należy stosować następujące zastępcze schemat połączeń:
 

Równolegle do idealnego kondensatora (C) należy sobie wyobrazić bardzo rezystor o wysokiej rezystancji (RLeak), przez który przepływa prąd upływowy. Rezystancja RESR (Equivalent Series Resistance = odpowiedni opór szeregowy) stanowi wewnętrzną rezystancję kondensatora. Ma to wpływ na konstrukcję, kontakt, zastosowany materiał, a ostatecznie przewodność elektrolitu (katody). W przypadku niektórych zastosowań, np. w obwodach elektrycznych, wymagane jest, aby zastosowane kondensatory elektrolityczne charakteryzują się niską stratą mocy. W takim przypadku stosowane są specjalne kondensatory Low ESR.
 

RESR

Jednak ze względu na konstrukcję aluminiowego kondensatora elektrolitycznych możliwa jest również pewna indukcyjność LESL (Equivalent Series inductivity = odpowiadająca jej indukcja seryjna), która jest włączona w serii do kondensatora. Wielokrotne połączenie folii aluminiowej ma na celu zminimalizowanie tej niepożądanej indukcyjności. Z tego powodu aluminiowe kondensatory elektrolityczne nie nadają się również do zastosowań wysokiej częstotliwości.

 

Ciekawe dziedziny zastosowania

Dzięki dużej pojemności kondensatory elektrolityczne nadają się szczególnie do zastosowania w kondensatorów elektrolitycznych
 

  • Do odłączania niepożądanych częstotliwości (do kilku megahertów)
  • Do sprzęgania i rozprzęgania sygnałów napięcia zmiennego (Level Shifting)
  • Służy do prostowania napięcia w zasilaczach
  • Do buforowania zasilaczy o napięciu nagłym przy gwałtownych skokach obciążenia (kondensator wsporczy)
  • Jako energia elektryczna lub magazyn energii (na przykład w zasilaczach bezprzerwowych)
     

Duża pojemność powoduje również niski poziom ślepej próby napięcia zmiennego. Dlatego kondensatory elektrolityczne nadają się również jako element sprzęgający dla sygnałów o niskiej częstotliwości.

 

FAQs: Najczęściej zadawane pytania dotyczące kondensatorów elektrolitycznych

Jaka jest różnica między kondensatorem elektrolitycznym SMD i SMT?

Nie ma różnicy między tymi dwoma typami kondensatorów elektrolitycznych. SMD oznacza „surface mount device” (Element montowany na powierzchni). Technologia montażu części to technologia „surface mounting technology” lub krótka technologia SMT (w języku niemieckim: Montaż powierzchniowy). SMD odnosi się zatem do właściwości kondensatora, podczas gdy czujnik SMT odnosi się do technologii bazowych.

Co to jest polimerowy kondensator elektrolityczny?

W polimerowych kondensatorach elektrolitycznych polimery przewodzące, których przewodność elektryczna jest bliska poziomowi metali, są uważane za elektrolit. Za pomocą nowoczesnych kondensatorów elektrolitycznych można zrealizować jeszcze mniejsze rozmiary i jeszcze mniejsze wewnętrzne straty rezystancyjne lub wewnętrzne indukcyjność.

 

Interpretacja: W ten sposób kupujesz prawdziwy kondensator

Jeśli masz wystarczająco dużo miejsca na obwód i / lub potrzebujesz napięcia większego niż 50 V, nie poruszaj się po elektrolicie z aluminiowym elektrolitem. Te elementy są stosowane w niezliczonych elementach elektronicznych. Kondensatory elektrolityczne tantalowe i niob będą miały niewiele miejsca, na przykład w bardzo płaskich urządzeniach elektrycznych. Ponadto kondensatory elektrolityczne pracują bardzo stabilnie w bardzo szerokim zakresie temperatur. Jeśli więc myślisz o zastosowaniach wojskowych i kosmicznych, trafiłeś we właściwe miejsce z kondensatorami elektrolitycznymi tantalu lub niobu.