Современный человек не представляет своей жизни без разнообразных бытовых радиотехнических устройств и приспособлений. Основой таких устройств являются различные схемы, где конденсатор занимает одно из ведущих мест. Из статьи вы узнаете, что это за элемент и как его проверить.
Устройство конденсатора
Это радиотехнический элемент, который способен накапливать электрическую энергию и отдавать её в сеть, в заданное время. Конструктивно он представляет две металлические пластины разделённые слоем диэлектрика. Параметры его зависят в основном от площади проводника и от толщины и свойств диэлектрика. Чем больше площадь пластин и меньше расстояние между ними, тем больше ёмкость такого элемента.
- Керамическими.
- Бумажными.
- Электролитическими.
От условий применения их подразделяют:
- Полярные.
- Неполярные.
Как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая?
Перед началом ремонта радиотехнической схемы, необходимо произвести внешний осмотр радиоэлементов, не выпаивая их из платы. Характерными признаками неисправного накопителя энергии является вздутие его корпуса, изменение цвета. Современные электролитические конденсаторы снабжены специальными щелями, для более безопасного выхода системы из строя. На плате могут появиться признаки температурного воздействия неисправного элемента – токопроводящие дорожки отслаиваются от поверхности, потемнение платы и т. п. Проверять контакт элемента можно осторожно покачав его пальцем.
Если имеется электрическая схема, можно проконтролировать наличие величины напряжения на контрольных точках. Точнее, нужно произвести измерения по цепи разряда конденсатора и оценить его состояние. При подозрении на неисправность нужно параллельно подозрительному компоненту включить в схему исправный, одинакового номинала, что позволит судить о его работоспособности. Такой вариант определения неисправности приемлем в схемах с малым напряжением.
Как проверить конденсатор мультиметром?
Современная промышленность выпускает большое разнообразие моделей приборов для измерения электрических параметров – мультиметров. Они бывают как с аналоговой стрелочной индикацией, так и с жидкокристаллическим дисплеем. Приборы с ЖК дисплеем дают более точные измерения и
Перед проверкой накопителей энергии, их необходимо выпаять из схемы, чтобы избежать влияния на показания других радиотехнических элементов.
Конденсаторы разделяют на полярные и неполярные. К полярным относятся все электролитические. Они включаются в электрическую схему строго с соблюдением полярности. К неполярным – все остальные. Неполярные впаиваются в схему без соблюдения полярности.
Как проверить электролитический конденсатор мультиметром
- Настраиваем прибор на режим измерения сопротивления до 100 Ком.
- Дотрагиваемся до контактных выводов этого кондера измерительными проводами мультиметра, при это необходимо строго соблюдать полярность.
- Внимательно контролируем изменение показаний на шкале измерительного прибора.
Оцениваем результат измерения:
Если сопротивление начинает расти (происходит заряд) и достигает большого значения, а затем медленно начинает уменьшаться (он разряжается) — элемент исправен.- Если сопротивление на шкале мультиметра увеличивается, но нет обратного движения показаний (происходит заряд, но нет разряда) – проводящая пластина находится на обрыве. Такой элемент подлежит замене.
- Если сопротивление остаётся малым (не происходит заряд измеряемого элемента) – электролит находится в состоянии короткого замыкания. Его необходимо заменить.
Если сопротивление начинает расти (происходит заряд) и достигает большого значения, а затем медленно начинает уменьшаться (он разряжается) — элемент исправен.Обязательно нужно разряжать электролит перед его проверкой, чтобы не попасть под напряжение. Разрядить его легко, коснувшись одновременно двух контактов электролита любой отвёрткой с изолированной рукояткой.
Как проверить керамический конденсатор
Конденсаторы неполярные (керамические, бумажные и т. п.) проверяются мультиметром немного другим способом:
- Прибор настраиваем на измерение сопротивления.
- Выставляем самый максимальный предел измерения.
- Прикасаемся измерительными проводами к контактам, не касаясь их.
Если в результате этих действий на экране прибора величина сопротивления будет больше 2 Мом. – конденсатор исправен. Если полученное показание сопротивления будет меньше 2 Мом. – элемент неисправен (конденсатор пробит или закорочен). Его необходимо заменить исправным.
Помните, что при измерении на максимальных режимах сопротивления, нужно обязательно исключить касание проводящих частей. Связано это с тем, что сопротивление человеческого тела намного меньше сопротивления конденсатора. Это сопротивление и оказывает большое влияние на точность измерения. Тестер не показывает правильные параметры.
Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?
Проверка путём измерения сопротивления зачастую не даёт возможности гарантированно говорить о том, что кондер работоспособен. Именно измерение ёмкости может дать ответ о полной пригодности этого элемента в радиотехнической схеме. Для проведения таких измерений понадобится более точный прибор для проверки конденсаторов, имеющий специальную функцию для измерения ёмкости.
Принцип измерения ёмкости:
- Аккуратно зачищаем и выравниваем ножки.
- На измерительном приборе устанавливаем значение ёмкости, близкое к оригиналу.
- Вставляем конденсатор в специальные контакты на приборе. Ожидаем зарядки элемента несколько секунд. Когда показания на шкале перестанут изменяться – фиксируем их.
Измерение ёмкости прибором, имеющим специальную функцию, одинаково для накопителей энергии любого типа (полярный, неполярный). Из этой статьи мы узнали, что знание основных навыков для проверки конденсаторов мультиметром дело нужное и не очень сложное. Их легко измерять и прозванивать самостоятельно. О более точных принципах измерения можно узнать из видео в интернете.
Конденсатор — электронный элемент, относящийся к категории пассивных. Его основная способность — медленно (с электротехнической точки зрения, в течение нескольких секунд) накапливать заряд, и при необходимости мгновенно отдавать. При отдаче происходит это разряд. В отличие от аккумулятора конденсатор отдает всю энергию импульсом, а не постепенно, после чего снова начинается цикл зарядки.
Основная характеристика этого элемента — ёмкость. Она измеряется в пФ и мкФ — пико- и микрофарадах. Кроме того, каждый конденсатор имеет определенные характеристики рабочего напряжения и напряжения пробоя, при котором он выходит из строя. Они либо указываются на корпусе числами, либо их приходится определять по каталогам, ориентируясь по типоразмеру и цветовой маркировке детали.
В силу своих конструктивных особенностей конденсаторы относятся к категории элементов, которые наиболее часто выходят из строя на электронной плате. Поэтому любой ремонт устройства, содержащего электронику (от микроволновки до системной платы ПК) начинается с проверки этих элементов на работоспособность — визуально, с помощью мультиметра или других приборов.
Самый простой способ
Самым простым и в то же время предварительным способом проверить этот элемент, не выпаивая его из схемы, является визуальный осмотр. Отломившаяся ножка автоматически превращает деталь в нерабочую и подлежащую замене.
При наличии на плате электролитических конденсаторов — они легко опознаются по цилиндрической форме с крестообразной риской на шляпке, а также фольгированному покрытию — в первую очередь надо проверить их.
Для данной группы элементов характерно «вздутие». Это микровзрыв находящегося внутри электролита, который может произойти, например, из-за скачка рабочего напряжения.
Если «цилиндрик» вздут, лопнул по риске на верхушке, на плате обнаруживаются потеки электролита, то его безоговорочно меняют. Зачастую после этого прибор начинает нормально работать.
Если этого не происходит — рекомендуется проверить остальные конденсаторы и другие детали.
В профессиональных ремонтных или наладочных организациях для этого используют профессиональные же приборы — LC-тестеры, или тестеры емкости. Они достаточно дороги, а потому в «хозяйстве» обычного электромонтера встречаются редко.
Но при ремонте большинства плат бытовых устройств в них и нет необходимости — провести проверку емкости конденсатора можно и обычным мультиметром.
Применение тестера для проверки
Настало время ответить на вопрос, как проверить конденсатор мультиметром. В первую очередь нужно оговорить сразу: мультиметром можно проверять только детали емкостью не менее 0,25 мкФ и не более 200 мкФ.
Эти ограничения базируются на принципах их работы, и вообще принципе самой проверки — для малоемкостных не хватит чувствительности прибора, а мощные, например, высоковольтный конденсатор, способны повредить как прибор, так и самого испытателя.
Дело в том, что любой конденсатор перед началом измерения емкости или проверки на короткое замыкание необходимо разрядить. Для этого оба его вывода замыкаются между собой любым проводником — куском провода, отверткой, пинцетом и так далее.
При этом в случае со слабым элементом происходит негромкий хлопок и вспышка. Но мощный, к примеру, пусковой конденсатор (особенно советского производства, для пуска люминесцентных ламп) даст вспышку, сравнимую по мощности со вспышкой электросварки. Металлический проводник даже может оказаться оплавлен.
Поэтому необходимо использовать либо отвертку или пассатижи с изолированной рукояткой, либо электротехнические резиновые перчатки. В противно случае можно получить электрический удар.
Присутствует разъем для измерения емкости
Дальнейшая методика проверки зависит от функциональности самого мультиметра: обладает ли он специальными разъемами и функцией измерения емкости (обозначается Cx) или нет. Если да, то все предельно просто:
- выпаяйте деталь из платы;
- зачистите ножки от окислов и остатков припоя;
- установите на приборе режим измерения емкости с пределом измерения, близким или равным к номиналу конденсатора, который на нем указан;
- установите элемент в специальное парное гнездо на мультиметре, либо коснитесь ножками металлических пластин, его заменяющих.
выпаяйте деталь из платы;Чтобы проверить электролитический конденсатор, необходимо соблюдать полярность — плюс к плюсу, минус к минусу. Если на гнездах прибора обозначены плюс и минус, то устанавливать его нужно только так. Если не обозначены — не имеет значения.
Электролитический конденсатор — это мини-аккумулятор, в нем содержится электролит, и подключается он только с соблюдением полярности.
Плюс на нем не отмечается, но минус промаркирован галочкой на золотистом фоне, кроме того, «минусовая» ножка иногда бывает длиннее. Неправильное подключение полярного элемента приведет к однозначному выходу его из строя.
После установки детали в гнезда мультиметр начнет заряжать его постоянным током. На дисплее появится число, которое будет постепенно увеличиваться.
Когда показания перестанут меняться — элемент максимально заряжен. Если показатель заряда аналогичен или хотя бы близок номиналу — элемент работоспособен.
А как проверить керамический конденсатор? Точно так же. Керамические элементы этого вида всегда неполярны, поэтому можно не опасаться неправильного подключения.
Нет разъема для измерения емкости
Прозвонить полярный или неполярный конденсатор мультиметром, не имеющим специальной функции, можно в режиме максимального сопротивления, при котором происходит его зарядка постоянным током.
Этот способ проверки подходит даже для таких элементов, как smd конденсатор (для поверхностного монтажа) или пленочный конденсатор. Проверка полярного элемента отличается только необходимостью соблюдать полярность.
Алгоритм следующий:
- разрядить элемент, закоротив его ножки;
- выставить максимальный предел измерения сопротивления — вплоть до мегаом, если позволяет прибор;
- подключить черный щуп мультиметра к гнезду COM — это ноль или, в нашем случае, минус, а красный щуп — в гнездо для измерения напряжения и сопротивления;
- коснуться черным щупом минуса детали, а красным — плюса;
- наблюдать за показаниями прибора.
Обратите внимание, что электролитический тип всегда полярен, все остальные — неполярные.
Что происходить в этом случае? Мультиметр начинает заряжать деталь постоянным током. Во время зарядки его сопротивление увеличивается.
Быстрый рост показаний сопротивления вплоть до значения «1» (бесконечно большое) означает, что конденсатор потенциально исправен, хотя таким способом и невозможно определить его фактическую емкость.
Возможная ошибка! Во время такой проверки нельзя касаться щупов или ножек элемента пальцами. Вы зашунтируете его сопротивлением собственного тела, и тестер покажет ваше собственное сопротивление. Рекомендуется применять щупы-крокодилы, если таковые есть.
Что означают результаты проверки
При проверке конденсатора мультиметром методом максимального сопротивления можно получить три варианта результатов.
Сопротивление росло быстро и достигло «1» — бесконечности. Означает, что элемент исправен.
Сопротивление очень мало либо вовсе отсутствует. Это означает пробой обкладок конденсатора между собой. Установка на плату приведет к короткому замыканию.
Сопротивление растет до значительного порога, но не до «1». Это означает наличие утечки по току. Конденсатор «условно работоспособен», его использование в приборе приведет к искажениям сигнала, помехам и другим негативным последствиям.
Кроме того, в последнем случае нет гарантии, что при включении «условно рабочего» элемента в схему не произойдет окончательного пробоя.
Проверка на вольтаж
Конденсатор должен выдавать определенное напряжение — оно указано на корпусе или в ТТХ по каталогу. Перед использованием в работе можно проверить его фактическую способность выдавать положенный разряд.
Для этого конденсатор заряжается напряжением ниже номинального в течение нескольких секунд. Для высоковольтного, на 600 В, подойдет напряжение в 400 В, для низковольтного на 25 В — 9 В, и тому подобное.
После этого мультиметр переводится на измерение постоянного (!) напряжения, и подключается к испытываемой детали. Начальное значение на экране и есть значение разряда.
Обратите внимание, что цифры на экране будут очень быстро уменьшаться — конденсатор разряжается.
Если начальное значение на дисплее мультиметра меньше номинала — элемент не держит заряда. Учтите, что в любом случае разряжается он быстро.
По сути ремонт любой радиоэлектронной аппаратуры сводится к поиску и замене неисправных деталей. И, возможно, вы удивитесь тому, насколько часто выходят из строя такие, казалось бы, простые компоненты как конденсаторы. В то время как нежные диоды, чувствительные транзисторы и сложные микросхемы остаются целыми и невредимыми.
Типичные неисправности конденсаторов:
- КЗ между обкладками. Как правило, это следствие механического повреждения, перегрева или превышения рабочего напряжения (пробой). Самый простой случай, т.к. легко выявляется любым мультиметром в режиме прозвонки;
- внутренний обрыв с полной потерей емкости (вот почему нельзя коротить отвертками). В случае с конденсаторами большой емкости этот дефект достаточно просто диагностируется. Выявление обрыва у мелких кондеров (менее 500 пФ) является довольно трудоемкой задачей и осуществляется только при помощи спец. приборов;
- частичная потеря емкости. Для электролитических конденсаторов потеря емкости с годами практически неизбежна, однако это не всегда приводит к неисправности устройства (но может ухудшать его характеристики). Керамические, пленочные и прочие с твердым диэлектриком, как правило, более стабильны, но могут потерять емкость в результате механического повреждения;
- слишком низкое сопротивление утечки (конденсатор «не держит» заряд). В основном это свойственно электролитическим конденсаторам. Хотя танталовые в этом плане очень хороши;
- слишком большое эквивалентное последовательное сопротивление (ЕПС или ESR). Проблема по большей части касается «электролитов» и проявляется только при работе с высокочастотными или импульсными токами.
Существует масса способов как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность. Пойдем по-порядку.
Содержание статьи:
Внешний осмотр
Иногда достаточно одного взгляда, чтобы определить неисправный конденсатор на плате. В таких случаях нет смысла проверять его какими-либо приборами.Конденсатор подлежит замене, если визуальный осмотр показал наличие:
- даже незначительного вздутия, следов подтеков;
- механических повреждений, вмятин;
- трещин, сколов (актуально для керамики).
Конденсаторы, имеющие любой из указанных признаков, эксплуатировать НЕЛЬЗЯ.
Измерение емкости конденсатора мультиметром и специальными приборами
Некоторые мультиметры имеют функцию измерения емкости. Взять хотя бы эти распространенные модели: M890D, AM-1083, DT9205A, UT139C и т.д.Также в продаже есть цифровые измерители емкости, например, XC6013L или A6013L.
С помощью любого из этих приборов можно не только узнать точную емкость конденсатора, но и убедиться в отсутствии короткого замыкания между обкладками или внутреннего обрыва одного из выводов.
Некоторые производители даже уверяют, что их мультиметры способны проверить емкость конденсатора не выпаивая его с платы. Что, конечно же, противоречит здравому смыслу.
К сожалению, проверка конденсатора мультиметром не поможет определить такие наиважнейшие параметры, как ток утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Их измерить только с помощью специализированных тестеров. Например, с помощью весьма недорогого LC-метра.
Проверка на короткое замыкание
Способ №1: определение КЗ в режиме прозвонки
Как прозванивать конденсаторы мультиметром? Нужно включить мультиметр в режим прозвонки или измерения сопротивления и приложить щупы к выводам конденсатора.
В зависимости от емкости мультиметр либо сразу же покажет бесконечное сопротивление, либо через какое-то время (от нескольких секунд до десятков секунд).
Если же прибор постоянно пищит в режиме прозвонки (или показывает очень низкое сопротивление в режиме измерения сопротивления), то конденсатор можно смело выкидывать.
Способ №2: определение КЗ конденсатора с помощью светодиода и батарейки
Если нет мультиметра (и даже старой советской «цешки» нету), то можно попробовать подключить светодиод или лампочку к батарейке через исследуемый конденсатор.
Т.к. исправный конденсатор имеет ооочень большое сопротивление постоянному току, лампочка гореть не должна. Хотя, если емкость конденсатора достаточно большая, лампочка может вспыхнуть на короткое время (пока конденсатор не зарядится).
Если же светодиод горит постоянно, конденсатор 100% неисправен.
Если при проверке конденсатора наблюдается эффект постепенного роста сопротивления вплоть до бесконечности (ну или светодиод на какое-то время вспыхивает и гаснет) то конденсатор совершенно точно имеет какую-то емкость. Следовательно, проверку на обрыв можно не делать.Способ №3: проверка конденсатора лампочкой на 220В
Подходит для высоковольтных неполярных конденсаторов (например, пусковые конденсаторы из стиральных машин, насосов, различных станков и т.п.).
Все что нужно сделать — просто подключить лампу накаливания небольшой мощности (25-40 Вт) через конденсатор. Полярность конденсатора не имеет значения:
Способ позволяет одним выстрелом убить двух зайцев: обнаружить КЗ, если оно есть, и убедиться в том, что конденсатор имеет ненулевую емкость (не находится в обрыве).
При исправном конденсаторе лампочка будет гореть в полнакала. Чем меньше емкость — тем тусклее будет гореть лампочка.
Если лампа горит в полную мощность (точно также как и без конденсатора), значит конденсатор «пробит» и подлежит замене. Если лампочка совсем не светится — внутри конденсатора обрыв.
Способ №3 очень наглядно продемонстрирован в этом видео:
Проверка на отсутствие внутреннего обрыва
Обрыв — распространенный дефект конденсатора, при котором один из его электродов теряет электрическое соединение с обкладкой и фактически превращается в короткий, ни с чем не соединенный (висящий в воздухе), проводник.
Чаще всего обрыв происходит из-за превышения рабочего напряжения конденсатора. Этим грешат не только электролитические конденсаторы, но и специальные помехоподавляющие конденсаторы типа Y (они, кстати говоря, специально так спроектированы, чтобы уходить в отрыв, а не в КЗ).
Конденсатор с внутренним обрывом внешне ничем не отличается от исправного, кроме случаев, когда ножку физически оторвали от корпуса 🙂
Разумеется, в случае отрыва одного из выводов от обкладки конденсатора, емкость такого конденсатора становится равной нулю. Поэтому суть проверки на обрыв состоит в том, чтобы уловить хоть малейшие признаки наличия емкости у проверяемого конденсатора.
Как это сделать? Есть три способа.
Способ №1: исключение обрыва через звуковой сигнал в режиме прозвонки
Включить мультиметр в режим прозвонки, прикоснуться щупами к выводам конденсатора и в этот момент мультиметр должен издать непродолжительный писк. Иногда звук настолько короткий (зависит от емкости конденсатора), что больше похож на щелчок и нужно очень постараться, чтобы его услышать.
Небольшой лайфхак: чтобы увеличить продолжительность звукового сигнала при прозвонке совсем маленьких конденсаторов, нужно предварительно зарядить их отрицательным напряжением, приложив щупы мультиметра в обратном порядке. Тогда при последующей прозвонке мультиметру сначала придется перезарядить конденсатор от какого-то отрицательного напряжения до нуля, и только потом — от нуля до момента отключения пищалки. На все это уйдет значительно больше времени, а значит сигнал будет звучать дольше и его проще будет расслышать.
Вот какой-то чувак, сам того не подозревая, применяет этот лайфхак на видео:
Из своей практике могу сказать, что с помощью уловки, описанной выше, мне удавалось уловить реакцию мультиметра на конденсатор емкостью всего лишь 0.1 мкФ (или 100 нФ)!
Способ №2: увеличение сопротивления постоянному току как признак отсутствия обрыва
Если предыдущий способ не помог и вообще не понятно, как проверить конденсатор тестером, то вот вам более чувствительный метод проверки.
Необходимо переключить мультиметр в режим измерения сопротивления. Выбрать максимально доступный предел измерения (20 или лучше 200 МОм). Приложить щупы к выводам конденсатора и наблюдать за показаниями мультиметра.
По мере заряда конденсатора от внутреннего источника мультиметра, его сопротивление будет постоянно расти до тех пор, пока не выйдет за пределы диапазона измерения. Если такой эффект наблюдается, значит обрыва нет.
Кстати говоря, может так оказаться, что рост сопротивления остановится на значении от единиц до пары десятков МОм — для конденсаторов с жидким электролитом (кроме танталовых) это абсолютно нормально. Для остальных конденсаторов сопротивление утечки должно быть больше, как минимум, на порядок.
При измерении таких высоких сопротивлений необходимо следить за тем, чтобы не касаться пальцами сразу обоих измерительных щупов. Иначе сопротивление кожи внесет свои коррективы и исказит все результаты.
С помощью измерения сопротивления на пределе 200 МОм мне удавалось однозначно определить отсутствие обрыва в конденсаторах емкостью всего 0.001 мкФ (или 1000 пФ).
Вот видео для наглядности:
Способ №3: измерение остаточного напряжения для исключения внутреннего обрыва
Это самый чувствительный способ, позволяющий убедиться в отсутствии обрыва конденсатора даже тогда, когда все предыдущие способы не помогли.
Берется мультиметр в режиме прозвонки или в режиме измерения сопротивления (не важно в каком диапазоне) и на пару секунд прикладываем щупы к выводам испытуемого конденсатора. В этот момент конденсатор зарядится от мультиметра до какого-то небольшого напряжения (обычно 2.8 В).
Затем мы быстро переключаем мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на самом чувствительном диапазоне и, не мешкая слишком долго, снова прикладываем щупы к конденсатору, чтобы измерить на нем напряжение. Если у кондера есть хоть какая-нибудь вразумительная емкость, то мультиметр успеет показать напряжение, до которого был заряжен конденсатор.
Этим способом мне удавалось с помощью обычного цифрового мультиметра M890D отловить емкость вплоть до 470 пФ (0.00047 мкФ)! А это очень маленькая емкость.
Вообще говоря, это наиболее эффективный метод прозвонки конденсаторов. Таким способ можно проверять кондеры любой емкости — от малюсеньких до самых больших, а также любого типа — полярные, неполярные, электролитические, пленочные, керамические, оксидные, воздушные, металло-бумажные и т.д.
Правда, если конденсатор имеет совсем маленькую емкость, до 470 пФ, то, увы, проверить его на обрыв без специального прибора, вроде упомянутого ранее LC-метра, никак не получится.
Определение рабочего напряжения конденсатора
Строго говоря, если на конденсаторе нет маркировки и не известна схема, в которой он стоял, то узнать его рабочее напряжение неразрушающими методами НЕВОЗМОЖНО.
Однако, имея некоторый опыт, можно оооочень приблизительно прикинуть «на глазок» рабочее напряжение исходя из габаритов конденсатора. Естественно, чем больше размеры конденсатора и чем меньше при этом его емкость, тем на большее напряжение он расчитан.
Способ №1: определение рабочего напряжения через напряжения пробоя
Если имеется несколько одинаковых конденсаторов и одним из них не жалко пожертвовать, то можно определить напряжение пробоя, которое обычно раза в 2-3 выше рабочего напряжения.
Напряжение пробоя конденсатора измеряется следующим образом. Конденсатор подключается через токоограничительный резистор к регулируемому источнику напряжения, способного выдавать заведомо больше, чем напряжение пробоя. Напряжение на конденсаторе контроллируется вольтметром.
Затем напряжение плавно повышают до тех пор, пока не произойдет пробой (момент, когда напряжение на конденсаторе резко упадет до нуля).
За рабочее напряжение можно принять значение, в 2-3 раза меньше, чем напряжение пробоя. Но это такое… Вы можете иметь свое мнение на этот счет.
Внимание! Обязательно соблюдайте все меры предосторожности! При проверке конденсатора на пробой необходимо использовать защищенный стенд, а также индивидуальные средства защиты зрения.
Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:
А некоторые типы керамических конденсаторов при электрическом пробое способны разлетаться на очень мелкие, но твердые осколки, без труда пробивающие кожу (не говоря уже о глазах).
Способ №2: нахождение рабочего напряжения конденсатора через ток утечки
Этот способ узнать рабочее напряжение конденсатора подходит для алюминиевых электролитических конденсаторов (полярных и неполярных). А таких конденсаторов большинство.
Суть заключается в том, чтобы отловить момент, при котором его ток утечки начинает нелинейно возрастать. Для этого собираем простейшую схему:
и делаем замеры тока утечки при различных значениях приложенного напряжения (начиная с 5 вольт и далее). Напряжение следует повышать постепенно, одинаковыми порциями, записывая показания вольтметра и микроампераметра в таблицу.
У меня получилась такая табличка (моя чуйка подсказала мне, что это довольно высоковольтный конденсатор, так что я сразу начал прибавлять по 10В):
| Напряжение на конденсаторе, В | Ток утечки, мкА | Прирост тока, мкА |
|---|---|---|
| 10 | 1.1 | 1.1 |
| 20 | 2.2 | 1.1 |
| 30 | 3.3 | 1.1 |
| 40 | 4.5 | 1.2 |
| 50 | 5.8 | 1.3 |
| 60 | 7.2 | 1.4 |
| 70 | 8.9 | 1.7 |
| 80 | 11.0 | 2.1 |
| 90 | 13.4 | 2.4 |
| 100 | 16.0 | 2.6 |
Как только станет заметно, что одинаковый прирост напряжения каждый раз приводит к непропорционально бОльшему приросту тока утечки, эксперимент следует остановить, так как перед нами не стоит задача довести конденсатор до электрического пробоя.
Если из полученных значений построить график, то он будет иметь следующий вид:
Видно, что начиная с 50-60 вольт, график зависимости тока утечки от напряжения обретает явно выраженную нелинейность. А если принять во внимание стандартный ряд напряжений:
| Стандартный ряд номинальных рабочих напряжений конденсаторов, В | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6.3 | 10 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 | 350 | 400 | 450 | 500 |
то можно предположить, что для данного конденсатора рабочее напряжение составляет либо 50 либо 63 В.
Согласен, метод достаточно трудоемкий, но не сказать о нем было бы ошибкой.
Как измерить ток утечки конденсатора?
Чуть выше уже была описана методика измерения тока утечки. Хотелось бы только добавить, что Iут измеряется либо при максимальном рабочем напряжении конденсатора либо при таком напряжении, при котором конденсатор планируется использовать.
Также можно вычислить ток утечки конденсатора косвенным методом — через падение напряжения на заранее известном сопротивлении:
При проверке полярных конденсаторов на утечку необходимо соблюдать полярность их подключения. В противном случае будут получены некорректные результаты.
При измерении тока утечки электролитических конденсаторов после подачи напряжения очень важно выждать какое-то время (минут 5-10) для того, чтобы все электрохимические процессы завершились. Особенно это актуально для конденсаторов, которые в течение длительного времени были выведены из эксплуатации.
Вот видео с наглядной демонстрацией описанного метода измерения тока утечки конденсатора:
Определение емкости неизвестного конденсатора
Способ №1: измерение емкости специальными приборами
Самый просто способ — измерить емкость с помощью прибора, имеющего функцию измерения емкостей. Это и так понятно, и об этом уже говорилсь в начале статьи и тут нечего больше добавить.Если с приборами совсем туган, можно попробовать собрать простенький самодельный тестер. В интернете можно найти неплохие схемы (посложнее, попроще, совсем простая).
Ну или раскошелиться, наконец, на универсальный тестер, который измеряет емкость до 100000 мкФ, ESR, сопротивление, индуктивность, позволяет проверять диоды и измерять параметры транзисторов. Сколько раз он меня выручал!
Способ №2: измерение емкости двух последовательно включенных конденсаторов
Иногда бывает так, что имеется мультиметр с измерялкой емкости, но его предела не хватает. Обычно верхний порог мультиметров — это 20 или 200 мкФ, а нам нужно измерить емкость, например, в 1200 мкФ. Как тогда быть?
На помощь приходит формула емкости двух последовательно соединенных конденсаторов:Суть в том, что результирующая емкость Cрез двух последовательных кондеров будет всегда меньше емкости самого маленького из этих конденсаторов. Другими словами, если взять конденсатор на 20 мкФ, то какой бы большой емкостью не обладал бы второй конденсатор, результирующая емкость все равно будет меньше, чем 20 мкФ.
Таким образом, если предел измерения нашего мультиметра 20 мкФ, то неизвестный конденсатор нужно последовательно с конденсатором не более 20 мкФ.Остается только измерить общую емкость цепочки из двух последовательно включенных конденсаторов. Емкость неизвестного конденсатора рассчитывается по формуле:Давайте для примера рассчитаем емкость большого конденсатора Сх с фотографии выше. Для проведения измерения последовательно с этим конденсатором включен конденсатор С1 на 10.06 мкФ (он был предварительно измерен). Видно, что результирующая емкость составила Cрез = 9.97 мкФ.
Подставляем эти цифры в формулу и получаем:
Способ №3: измерение емкости через постоянную времени цепи
Как известно, постоянная времени RC-цепи зависит от величины сопротивления R и значения емкости Cх:Постоянная времени — это время, за которое напряжение на конденсаторе уменьшится в е раз (где е — это основание натурального логарифма, приблизительно равное 2,718).
Таким образом, если засечь за какое время разрядится конденсатор через известное сопротивление, рассчитать его емкость не составит труда.Для повышения точности измерения необходимо взять резистор с минимальным отклонением сопротивления. Думаю, 0.005% будет нормально =)Хотя можно взять обычный резистор с 5-10%-ой погрешностью и тупо измерить его реальное сопротивление мультиметром. Резистор желательно выбирать такой, чтобы время разряда конденсатора было более-менее вменяемым (секунд 10-30).
Вот какой-то чел очень хорошо все рассказал на видео:
Другие способы измерения емкости
Также можно очень приблизительно оценить емкость конденсатора через скорость роста его сопротивления постоянному току в режиме прозвонки. Об этом уже упоминалось, когда шла речь про проверку на обрыв.
Яркость свечения лампочки (см. метод поиска КЗ) также дает весьма приблизительную оценку емкости, но тем не менее такое способ имеет право на существование.
Существует также метод измерения емкости посредством измерения ее сопротивления переменному току. Примером реализации данного метода служит простейшая мостовая схема:Вращением ротора переменного конденсатора С2 добиваются баланса моста (балансировка определяется по минимальным показаниям вольтметра). Шкала заранее проградуирована в значениях емкости измеряемого конденсатора. Переключатель SA1 служит для переключения диапазона измерения. Замкнутое положение соответствует шкале 40…85 пФ. Конденсаторы С3 и С4 можно заменить одинаковыми резисторами.
Недостаток схемы — необходим генератор переменного напряжения, плюс требуется предварительная калиброка.
Можно ли проверить конденсатор мультиметром не выпаивая его с платы?
Не существует однозначного ответа на вопрос как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая: все зависит о схемы, в которой стоит конденсатор.
Все дело в том, что принципиальные схемы, как правило, состоят из множества элементов, которые могут быть соединены с исследуемым конденсатором самым замысловатым образом.
Например, несколько конденсаторов могут быть соединены параллельно и тогда прибор покажет их суммарную емкость. Если при этом один из конденсаторов будет в обрыве, то это будет очень сложно заметить.
Или, например, довольно часто параллельно электролитическому конденсатору устанавливают керамический. В этом случае нет ни малейшей возможности прозвонить конденсатор мультиметром на плате и определить внутренний обрыв.В колебательных контурах, вообще, параллельно кондеру может оказаться катушка индуктивности. Тогда прозвонка конденсатора покажет короткое замыкание, хотя на самом деле его нет.
Вот пример, когда все пять конденсаторов покажут ложное КЗ:
Таким образом, проверка конденсаторов мультиметром без выпаивания вообще невозможна.В схемах импульсных блоков питания очень часто встречаются контура, состоящие из вторичной обмотки трансформатора, диода и выпрямительного конденсатора. Так вот любая «прозвонка» конденсатора при пробитом диоде покажет КЗ. А на самом деле конденсатор может быть вполне исправен.Вообще-то, проверить электролитический конденсатор мультиметром не выпаивая можно, но это только для кондеров ощутимой емкости (>1 мкФ) и только проверить наличие емкости и отсутствие коротыша. Ни о каком измерении емкости и речи быть не может. К тому же, если прибор покажет КЗ, то выпаивать все-таки придется, так как коротить может что угодно на плате.
Мелкие кондеры проверяются только на отсутствие КЗ, обрыв и нулевую емкость таким образом не проверишь.
Вот очень правильный и понятный видос на эту тему:
Примеры выше (а также доходчивое видео) не оставляют никаких сомнений, что проверка конденсаторов не выпаивая из схемы — это фантастика.
Если какой-либо конденсатор вызывает сомнения, лучше сразу заменить его на заведомо исправный. Или хотя бы временно подпаять хороший конденсатор параллельно сомнительному, чтобы подтвердить или опровергнуть подозрения.
Как проверить конденсатор мультиметром
Мультиметр – это электроизмерительное устройство с различными функциями. С его помощью можно проверять напряжение, силу тока, а также производные от этих величин – сопротивление и емкость. С помощью мультиметра можно проверить и работоспособность различных электронных компонентов. В этой статье мы с вами узнаем, как проверить мультиметром конденсатор и его емкость.
Конденсатор и емкость
Конденсаторы используются практически во всех микросхемах и являются частой причиной ее неработоспособности. Так что в случае неисправности устройства следует проверять в первую очередь именно этот элемент.
Виды конденсаторов по типу диэлектрика:
- вакуумные;
- с газообразным диэлектриком;
- с неорганическим диэлектриком;
- с органическим диэлектриком;
- электролитические;
- твердотельные.
Обычно используются электролитические конденсаторыОсновные неисправности конденсаторов:
- Электрический пробой. Обычно вызван превышением допустимого напряжения.
- Обрыв. Связан с механическими повреждениями, встрясками, вибрациями. Причиной может служить некачественная конструкция и нарушение эксплуатационных условий.
- Повышенные утечки. Сопротивление между обкладками изменяется, и это приводит к низкой емкости конденсатора, которая не способна сохранять заряд.
Все эти причины приводят к тому, кто конденсатор становится непригодным для дальнейшего использования.
В данном случае присутствует протечка электролитаПеред проверкой конденсатора
Т.к. конденсаторы накапливают электрический заряд, перед проверкой их следует разряжать. Это можно сделать отверткой – жалом нужно прикоснуться к выводам, чтобы образовалась искра. Затем можно прозванивать компонент. Проверку конденсатора можно сделать как мультитестером, так и при помощи лампочек и проводов. Первый способ является более надежным и дает более точные сведения об электронном элементе.
До начала проверки следует осмотреть конденсатор. Если он имеет трещины, нарушение изоляции, подтеки или вздутие, поврежден внутренний электролит и прибор сломан. Его нужно поменять на работающее устройство. При отсутствии внешних повреждений придется использовать мультиметр.
Перед проведением измерений нужно определить вид конденсатора – полярный или неполярный. У первого обязательно должна соблюдаться полярность, иначе прибор выйдет из строя. Во втором случае определение плюсового и минусового выходов не требуется, но измерения будут проводиться по другой технологии.
Определить полярность можно по метке на корпусе. На детали должна быть черная полоса с обозначением нуля. Со стороны этой ножки расположен отрицательный контакт, а с противоположной – положительный.
Измерение емкости в режиме сопротивления
Измерение в режиме сопротивленияПереключатель мультиметра следует установить в режим сопротивления (омметра). В этом режиме можно посмотреть, есть ли внутри конденсатора обрыв или короткое замыкание. Для проверки неполярного конденсатора выставляется диапазон измерений 2 МОм. Для полярного изделия ставится сопротивление 200 Ом, так как при 2 МОм зарядка будет производиться быстро.
Сам конденсатор нужно отпаять от схемы и поместить его на стол. Щупами мультиметра нужно коснуться выводов конденсатора, соблюдая полярность. В неполярной детали соблюдать плюс и минус не обязательно.
Измерение в режиме сопротивленияКогда щупы прикоснутся к ножкам, на дисплее появится значение, которое будет возрастать. Это вызвано тем, что мультитестер будет заряжать компонент. Через некоторое время значение на экране достигнет единицы – это значит, что прибор исправен. Если при проверке сразу же загорается 1, внутри устройства произошел обрыв и его следует заменить. Нулевое значение на дисплее говорит о том, что внутри конденсатора произошло короткое замыкание.
Если проверяется неполярный конденсатор, значение должно быть выше 2. В ином случае прибор является не рабочим.
Аналоговое устройствоВышеописанный алгоритм подходит для цифрового тестера. При использовании аналогового устройства проверка производится еще проще – нужно наблюдать лишь за ходом стрелки. Щупы подключаются так же, режим – проверка сопротивления. Плавное перемещение стрелки свидетельствует о том, что конденсатор исправен. Минимальное и максимальное значение при подключении говорят о поломке электронной детали.
Важно отметить, что проверка в режиме омметра производится для деталей с емкостью выше 0Ю25 мкФ. Для меньших номиналов используются специальные LC-метры или тестеры с высоким разрешением.
Модели мультиметров на Aliexpress
Измерение емкости конденсатора
Измерение ёмкостиЕмкость является основной характеристикой конденсатора. Она указывается на внешней оболочке прибора, и при наличии тестера можно замерить реальное значение и сравнить его с номиналом.
Переключатель мультиметра переводится в диапазон измерений. Значение ставится равное или близкое к номиналу, указанному на компоненте. Сам конденсатор устанавливается в специальные отверстия –CX+ (если они есть на мультиметре) или с помощью щупов. Подключаются щупы так же, как и при измерении в режиме сопротивления.
При подключении щупов на мониторе должно появиться значение сопротивления. Если оно близко к номинальной характеристике, конденсатор исправен. Когда расхождение полученного и номинального значений отличаются более чем на 20% , устройство пробито, и его нужно поменять.
Измерение емкости через напряжение
Проверка работоспособности детали может производиться и при помощи вольтметра. Значение на мониторе сравнивается с номиналом, и из этого делается вывод об исправности устройства. Для проверки нужен источник питания с меньшим напряжением, чем у конденсатора.
Соблюдая полярность, нужно подключить щупы к выводам на несколько секунд для зарядки. Затем мультиметр переводится в режим вольтметра и проверяется работоспособность. На дисплее тестера должно появиться значение, схожее с номинальным. В ином случае прибор сломан.
Важно! Напряжение проверяется в самом начале измерения. Это связано с тем, что при подключении конденсатор начинает терять заряд.
Другие способы проверки
Можно проверить конденсатор, не выпаивая его из микросхемы. Для этого нужно параллельно подключить заведомо исправный конденсатор с такой же емкостью. Если устройство будет работать, то проблема в первом элементе, и его следует поменять. Такой способ применим только в схемах с небольшим напряжением!
Иногда проверяют конденсатор на искру. Его нужно зарядить и металлическим инструментом с заизолированной рукояткой замкнуть выводы. Должна появиться яркая искра с характерным звуком. При малом разряде можно сделать вывод, что деталь пора менять. Проводить данное измерение нужно в резиновых перчатках. К этому методу прибегают для проверки мощных конденсаторов, в том числе пусковых, которые рассчитаны на напряжение более 200 Вольт.
Использовать способы проверки без специальных приборов нежелательно. Они небезопасны – при малейшей неосторожности можно получить электрический удар. Также будет нарушена объективность картины – точные значения не будут получены.
Сложности проверки
Основной сложностью при определении работоспособности конденсатора мультиметром является его выпаивание из схемы. Если оставить компонент на плате, на измерение будут влиять другие элементы цепи. Они будут искажать показания.
В продаже существуют специальные тестеры с пониженным напряжением на щупах, которые позволяют проверять конденсатор прямо на плате. Малое напряжение сводит к минимуму риск повреждения других элементов в цепи.
Как проверить емкость – видео ролики в Youtube
Отличное видео с описанием процесса проверки конденсаторов и поиска неисправностей от популярных ютуб-блогеров.
Еще одно видео:
При диагностике или ремонте различной техники может возникнуть следующий вопрос — как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность? При этом внешний осмотр не во всех случаях позволяет определить функциональность конденсатора, поэтому требуется проверка прибором. Сегодня мы подробнее рассмотрим этот процесс, а также расскажем о принципе функционирования конденсаторов и распространенных причинах их неисправностей.
Проверка мультиметром
Содержание статьи
Что такое конденсатор?
Если взглянуть на статистику, то больше половины рекомендаций по ремонту оборудования связано с неисправностью такого элемента, как конденсатор. Этот прибор составляет большое количество различных электросхем. Принцип функционирования сводится к поэтапному накоплению электроэнергии с различным потенциалом между обкладками и последующим быстрым разрядом.
Существует большое количество конденсаторов, которые отличаются между собой по габаритам и другим параметрам
Выделяют два наиболее известных типа конденсаторов, которые устанавливаются в современных схемах:
- Полярные (электролитические). Такое название они получили потому, что при подключении в схему требуется задать определенную полярность: «плюс» к «плюсу», а «минус» к «минусу».
- Неполярные. К этой группе относятся любые другие варианты конденсаторов.
Общепринятое обозначение этого элемента на схемах отчетливо показывает его принцип работы.
Расположенные на расстоянии обкладки (пластинки) обладают свойством накопления зарядов
Строение этого электронного компонента простое – он состоит из двух покрытых изоляционным слоем обкладок, которые проводят ток. С целью изоляции используют всевозможные материалы и компоненты, которые не проводят электричество: кислород, пластинки из керамики, специальную целлюлозу, фольгу.
По внешнему виду такие элементы отличаются миниатюрным размером при внушительной емкости, поэтому в процессе работы с ними следует соблюдать технику безопасности.
Принцип функционирования
Работа такого элемента, как конденсатор, основывается на том, что находясь в электрической схеме, он способствует накоплению зарядов. Это необходимо только в тех схемах, где происходит распределение составляющих тока (переменный ток). В то время как в схемах с постоянным током конденсатор не сможет накапливать энергию.
Где применяется?
Устанавливают конденсаторы различных видов в радиосхемы и бытовые приборы. Как правило, эти устройства имеют небольшую емкость, поэтому их неисправность не провоцирует тяжелых последствий.
Конденсаторы имеются в электросхемах различных приборов
Крупногабаритные конденсаторы составляют различные электрические двигатели, где являются элементами пуска. В данном случае они отличаются большим номиналом и такой же емкостью.
Цены на различные виды конденсаторов
Конденсаторы
Видео – Для чего нужен конденсатор?
Возможные поломки
Поломка радиосхемы или электрического двигателя свидетельствует о неисправности элементов. В то время, как неисправность самого конденсатора часто бывает вызвана следующими причинами:
- Замыканием двух обкладок. Происходит это в результате повышенного напряжения на выводах. Получается, что фрагмент цепи, который должен «разорваться» конденсатором, остается замкнутым.
- Нарушение целостности внутренней цепочки компонента. Произойти это может при сильном ударе или напряжении, из-за чего случится вибрация. Тем не менее, часто причиной является брак во время производства. Получается, что в радиосхеме отсутствует конденсатор, а имеется только разорванная цепочка.
- Утечка тока в недопустимых пределах. Происходит это из-за нарушения целостности изоляционного слоя пластинок. Это приводит к тому, что они не могут сохранять заряд.
- Резкое падение номинальной емкости. Причиной такой проблемы тоже является утечка тока или же брак во время производства. В итоге, радиосхема работает с перебоями или не функционирует совсем.
Видео – Проверка неисправностей конденсаторов
Электролитические компоненты еще отличаются другим недостатком – превышением преобразования сопротивления. Получается, что во время работы в радиосхемах такие конденсаторы не улавливают импульсивные сигналы.
Проверка конденсаторов
Как обнаружить неисправность по внешним характеристикам? Конечно, только лишь по внешним признакам невозможно достоверно судить о работоспособности какого-либо элемента. Тем не менее, таким путем можно заподозрить неисправность, опираясь на признаки:
- отверстия на основании и вытекание электролита, из-за чего конденсатор теряет герметичность;
- нехарактерная, раздутая форма корпуса и множество выступающих бугорков (в нормальном состоянии они имеют форму цилиндра).
Внешняя проверка особенно необходима в том случае, если вы устанавливаете в схему уже использованные конденсаторы. Тем не менее, некоторый процент брака можно обнаружить и среди новых элементов.
Здесь произошло замыкание, которое спровоцировало пробой в элементе
Если вы приобрели новый конденсатор, на котором уже имеются дефекты, то его не стоит использовать, ведь со временем это может привести к нарушению целостности всей схемы. Будет разумно приобрести и подсоединить другой элемент.
Схема конденсатора
Повреждения в виде пробоев в основном встречаются на неполярных элементах или на некоторых полярных с высокой чувствительностью к высокому напряжению.
Боковая пробоина в конденсаторе из алюминия – это редкое явление
Для того, чтобы предупредить повреждение других частей электросхемы после разрыва конденсатора, производителями была предусмотрена слабая верхняя крышка, на которой располагаются небольшие разрезы. Таким способом создается «слабое» место корпусной части. Это значит, что в случае разрыва электролит вытекает сверху, не затрагивая элементы схемы.
Вздутый конденсатор потребуется немедленно утилизировать, иначе через некоторое время все равно произойдет взрыв (как показано на изображении ниже).
Последствия взрыва конденсатора
Если у конденсатора начинает вздуваться верхняя часть, то уже не стоит проверять его дополнительными способами. Лучшим решением будет приобретение нового элемента.
На фото представлены неисправные конденсаторы — у двух из них вздувается крышка, а на других имеются прорывы
Обратить внимание следует и на другой немаловажный признак. Так, у некоторых элементов «слабая» крышка остается целой без каких-либо дефектов, но их можно заметить на нижней части – пробка становится выпуклой. Конечно, такая проблема возникает в редких случаях, но все-таки некоторым пользователям приходится с ней сталкиваться. Даже если причиной такой проблемы является брак, все равно конденсатор рекомендуется утилизировать.
Верхняя часть не повреждена, зато пробка заметно деформировалась
Стоит отметить, что даже при наличии внешних дефектов на корпусе, компонент может соответствовать требованиям после проверки прибором. Тем не менее, использовать его будет опасно.
В другом же случае, когда внешние повреждения отсутствуют, но имеются подозрения плохой функциональности конденсатора, из-за общего падения работоспособности радиосхемы, его понадобится проверить другими методами, поэтому сначала дефективный элемент выпаивают из общей схемы.
Демонтаж компонентов является обязательным шагом
Многие «умельцы» склонным к мнению, что проверить компонент можно и без выпаивания. Конечно, такой способ тестирования возможен, но он не гарантирует точных результатов, поэтому конденсаторы желательно демонтировать.
Проверка мультиметром
У непрофессионального мастера в арсенале обычно имеется самый простой прибор – мультиметр. Тем не менее, и с его помощью тоже можно проверить работоспособность компонента.
Цены на различные виды мультиметров
Мультиметр
Проверка неполярных конденсаторов
Первым делом любой компонент начинают проверять омметром с целью обнаружения пробоя. Да, это косвенная проверка, но она позволяет выявить определенные дефекты и провести выбраковку элементов. При этом существуют некоторые тонкости, которые зависят от типа и емкости компонента.
Исправный конденсатор не должен постоянно пропускать ток – иметь высокое сопротивление. Ведь как мы уже говорили, причиной утечки часто является нарушение изоляционного слоя между обкладками. В идеале сопротивление должно быть приближено к норме.
Измерение полярного керамического конденсатора: пошаговая инструкция
Шаг 1. Необходимо выставить максимальный диапазон измерений для мультиметре, чтобы привести его в режим омметра.
Необходимо установить мультиметр в режим измерения сопротивления
Шаг 2. Перед началом тестирования конденсатор следует «зачистить» от оставшегося заряда. Если это элемент небольших габаритов с минимальной емкостью, то можно перемкнуть вывод отверткой. Если речь идет о крупногабаритном элементе, то перемыкают его через мощный резистор сопротивления.
Перемыкание контактов отверткой возможно при наличии простейшего компонента
Шаг 3. После установки режима необходимо проверить дисплей — на нем должны высвечиваться символы, которые означают отсутствие проводимости между клеммами.
Таким образом выглядят символы
Шаг 4. Теперь необходимо подсоединить клеммы к выводам.
На приборе остались те же самые значения, это означает, что саморазряда не обнаружено
Конечно, такая проверка еще не является точным доказательством работоспособности прибора, ведь нам следует убедиться в отсутствии обрыва в цепочке. В данном случае мультиметр просто не успевает отреагировать на изменения, поэтому потребуется измерение емкости.
Тестирования электролитического компонента с большой емкостью: пошаговая инструкция
Для того чтобы сравнить значения потребуется проверить другой – неполярный конденсатор, у которого имеется высокий показатель емкости.
Шаг 1. Устанавливаем прибор в исходное положение, как в предыдущем случае.
Здесь элемент уже имеет определенную мощность – 1uF
Шаг 2. Мы наблюдаем, как показания на приборе начинаются с нескольких сотен, преодолевают предел мегаом и увеличиваются дальше.
Рост значений наглядно показывает, что зарядка элемента снижается
Шаг 3. Необходимо дождаться окончания проверки и взглянуть на прибор.
Зарядка завершилась, что показывает следующее значение
В данном случае можно сказать, что повреждение отсутствует (как и обрыв), потому что мы контролировали процесс работы конденсатора.
Проверка прибором полярных конденсаторов: пошаговая инструкция
Теперь мы проверим работу полярных компонентов. В таком тестировании не имеется существенных отличий, только диапазон измерений устанавливается в пределах 200 кОм. Ведь только если заряд достигнет этого придела, можно будет с точностью судить об отсутствии повреждения.
Первым делом мы будем проводить тест конденсатора с номиналом 10 uF. Стоит отметить, что при внешнем осмотре на нем отсутствуют повреждения.
Шаг 1. Настраиваем прибор в режим омметра.
Подготавливаем прибор для измерений
Шаг 2. Подсоединяем клеммы к компоненту.
Сопротивление начало увеличиваться с первой же секунды
Шаг 3. Останавливаем прибор.
Проверка была остановлена на текущем значении
Здесь показатели растут не так быстро как при проверке неполярного элемента, но на этом значении уже стало ясно, что повреждения отсутствуют.
Затем мы будет проверять полярный конденсатор с номиналом 470 uF.При его внешнем осмотре уже заметно разбухание верхней части.
Внешние признаки уже показывают, что компонент непригоден к дальнейшему использованию. Проверка проводится, чтобы показать значения омметра при такой проблеме.
По результатам проверки сначала наблюдался активный рост сопротивления, но достигнув определенного предела, значение стало постепенно уменьшаться
Такой признак свидетельствует о наличии утечки тока, тем не менее, она может быть в разумных пределах, но использовать этот компонент не следует. Проведение опыта тоже лучше остановить, чтобы не разряжать прибор.
Измерение емкости конденсатора
Предыдущим способом тоже можно обнаружить неисправный конденсатор, но все-таки понадобится дополнительная проверка. Это необходимо в ситуациях, когда имеются подозрения на неисправность компонента.
Рассмотрим пример тестирования на неполярном конденсаторе. В данном случае будет осуществляться проверка небольшого керамического компонента с номиналом — 4,7 nF. Для проведения тестирования необходимо установить на приборе режим измерения емкости.
Подключаем к прибору керамический компонент и видим значение, которое является практически идеальным. Это подтверждает работоспособность компонента.
Таким же способом можно проверить на исправность и другие элементы, которые мы тестировали ранее.
Узнайте, как проверить заземление в розетке с помощью лампочки, в специальной статье на нашем портале.
Как проверить элемент без выпаивания?
Для того, чтобы провести тестирование компонента без демонтажа, понадобится использовать специальный прибор. Его отличительной особенностью является минимальный уровень напряжения на клеммах, что не позволит нанести вред другим компонентам цепочки.
Тем не менее, не у каждого мастера имеется подобное оборудования, поэтому соорудить его можно даже из стандартного мультиметра, если подключить его через специальную приставку. Схематическое строение приставок можно обнаружить на просторах интернета.
Наглядный пример создания прибора для тестирования конденсатора без предварительного демонтажа
Таблица №1. Другие методы проверки компонента без выпаивания.
| Метод | Описание |
|---|---|
| Частичное выпаивание | Можно демонтировать компонент не до конца (один вывод). Это позволит провести стандартную проверку прибором. Правда, осуществить это можно при наличии полярного конденсатора. |
| Подрезка путей | Эффективным способом проверки без демонтажа является подрезка дорожек, которые направляются по схеме к конденсатору. Удалить их можно острым предметом, после чего допускается без опасений проводить тестирование.Конечно, это опасный метод, ведь так вы рискуете безвозвратно испортить плату. На некоторых схемах применять такой способ недопустимо. |
По завершению проверки следует восстановить целостность дорожек
Проверка компонента замыканием: возможно ли это?
Применяют такой метод в основном только для проверки крупногабаритных компонентов с большой емкостью, которые работают на напряжении выше двухсот вольт.
Для начала компонент заряжают от сети при стандартном напряжении, после чего его разряжают с помощью замыкания выводов. В процессе тестирования можно заметить искры, которые доказывают, что элемент обладает способностью к накоплению зарядов.
При замыкании выводов крупногабаритного конденсатора появляется яркая вспышка
Тем не менее, этот метод относится к разряду опасных и его категорически запрещено применять на практике новичкам по следующим причинам:
- В случае неосторожности мастер может получить неслабый удар током, который представляет опасность для его жизни. Особенно опасно замыкание заряженного конденсатора двумя руками, ведь при таких обстоятельствах электрический разряд поражает сердце, и человек умирает.
- Кроме того, таким методом все равно не получится достоверно узнать о работоспособности компонента, ведь неопытный человек не сможет отличить искру с разницей в 100 вольт. Это значит, что тестирование заведомо безрезультатное.
Подводим итоги
Вышеперечисленные методы проверки пригодятся тем мастерам, которые занимаются ремонтом стиральных машин, микроволновых печей, кондиционеров и прочей бытовой техники. Ведь именно в таких приборах чаще всего возникает поломка конденсатора, которую требуется своевременно определить. Обращаем ваше внимание — не следует применять опасные для жизни методики тестирования, потому что невозможно исключить ошибку во время работы!
- Как проверить конденсатор мультиметром
- Проверка конденсатора мультиметром
- Как проверить конденсатор с помощью приборов
- Проверяем конденсатор мультиметром в режиме омметра
- Как проверить емкость конденсатора
- Как проверить конденсатор при помощи прибора ESR-METR
Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы весь механизм прекратил выполнять свои функции.
Как проверить конденсатор мультиметром
Я рад снова видеть все вас на страницах сайта «Электрик в доме». Сегодня мы познакомимся и изучим одну из самых используемых деталей в электронике – конденсатор. История создания первого конденсатора относит нас назад в 1745 год («лейденская банка»).
В наше время, в век технологий нас со всех сторон окружает электротехнические машины и оборудование. Вы конечно хорошо знакомы с конденсатором и если не сталкивались технически, то слышали о нем однозначно.
Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы весь механизм прекратил выполнять свои функции.
Вот почему, в случае неисправности оборудования, первым делом необходимо обратить ваше внимание на работоспособность в схеме конденсаторов. И сделать это можно только при помощи электронного прибора, так как визуально определить состояние невозможно, если нет внешних повреждений.
Для этих целей и предназначен недорогой прибор мультиметр, выполняющий многие функции. Об одной из них — проверки сопротивления, я уже знакомил вас в своей предыдущей статье. Этот же материал предназначен для изучения методики проверки конденсатора мультиметром.
С этой проблемой ко мне обратился один из моих подписчиков. Следуя уже своей традиции, я как всегда, буду излагать материал просто и доступно для легко понимания всем желающим.
Проверка конденсатора мультиметром
Для лучшего усвоения материала, начнем с небольшой теории:
- Устройство и принцип работы мультиметра;
- Виды и особенности конденсаторов.
Устройство (прибор) предназначенное для накопления электрического заряда – это основное определение конденсатора. Конструктивно он состоит из определенного корпуса, внутри которого расположены две параллельные металлические пластины. Между пластинами установлена прокладка (диэлектрик). Площадь пластин напрямую влияет на величину электрического заряда. Чем больше площадь пластин, тем больше величина накопленного заряда.
Конденсаторы могут быть двух видов: полярными и неполярными.
Конденсаторы полярные.
Определить какой вид конденсаторов достаточно не сложно, уже название вам дает подсказку, что «полярные» должны иметь полярность, то есть иметь (+ плюс) и (- минус). Их подключение в электросхему строго регламентировано в соответствие полярности. Плюс подключается к плюсу, минус к минусу. При нарушении этого правила — конденсатор не будет работать, а вместе с ним и вся схема.
Все полярные конденсаторы заполнены электролитом (твердым или жидким), поэтому их классифицируют как электролитические. Их физические параметры (емкость) находится в следующих параметрах 0.1 ÷ 100000 мкФ.
Конденсаторы неполярные
Неполярные конденсаторы, как вы уже поняли, не имеют полярности и не требуют строгого соблюдения условий подключений. У них нет ни плюса, ни минуса. Роль диэлектрика у них могут выполнять: бумага, стекло, керамика и слюда. Их физические параметры (емкость) незначительна и находится в следующем диапазоне (от нескольких микрофарад до нескольких пикофарад).
Забегая вперед, сразу хочу ответить на ваши вопросы, зачем нам с вами необходимо знать эти технические тонкости. Это очень важно, так как к каждому типу конденсаторов применима своя методика проверки мультиметром. И пред началом проверки, мы должны первым делом, установить тип конденсатора. Это очень важный момент. Прошу вас обратить на это внимание!
Как проверить конденсатор с помощью приборов
Любую проверку конденсаторов необходимо начинать с внешнего осмотра, на наличие внешних признаков повреждений корпуса (трещин, вздутия). Достаточно часто происходит повреждение электролита, что приводит к повышению давления на внутреннюю поверхность оболочки и последующее ее вздутие.
После того как визуальный осмотр окончен и мы не установили внешних повреждений конденсатора, необходимо продолжить проверку специальным прибором, в нашем случае мультиметром. Этот простейший прибор поможет нам установить емкость конденсатора и обрывы внутри.
Перед проверкой незабываем, установить тип конденсатора, более подробно об этом написано выше. Продолжаем процесс проверки с соблюдением полярности, для этого подключаем плюсовой щуп к плюсовому контакту конденсатора и соответственно минусовой щуп к контакту минус.
Проверяя неполярный конденсатор, подключение мультиметра проводим произвольно без соблюдения правила полярности. Единственное, что здесь необходимо выполнить, это выставить переключатель мультиметра на отметку 2 Мом. Это важно, так как при меньшем значении дисплей прибора отобразит — «1» (единицу), что укажет на неисправность конденсатора.
Проверяем конденсатор мультиметром в режиме омметра
Для примера мы свами выполним проверку четырех конденсаторов: два полярных (диэлектрических) и два неполярных (керамических).
Но перед проверкой мы должны обязательно разрядить конденсатор, при этом достаточно замкнуть его контакты при помощи любого металла.
Для того чтобы перейти в режим (омметра) сопротивления, мы перемещаем переключатель в группу измерения сопротивления, для того чтобы установить наличие обрыва или короткого замыкания.
Итак, первым делом проверим полярные кондиционеры (5.6 мкФ и 3.3 мкФ), установленных ранее у неработающих энергосберегающих лампочек
Разряжаем конденсаторы путем замыкания их контактов обычной отверткой. Вы можете использовать, удобный для вас, любой другой металлический предмет. Главное чтобы к нему плотно прилегали контакты. Это позволит нам получить точные показания прибора.
Следующим шагом выставляем переключатель на шкалу 2 МОм и соединяем контакты конденсатора и щупы прибора. Далее наблюдаем на дисплее быстро увиливающие параметры сопротивления.
Вы спросите меня, в чем дело и почему на дисплее мы наблюдаем «плавающие показатели» сопротивления? Это объяснить довольно просто, поскольку питание прибора (батарейка) имеет постоянное напряжение и за счет этого происходит зарядка конденсатора.
С течением времени конденсатор все больше и больше накапливает заряд (заряжается), тем самым увеличивая сопротивление. Емкость конденсатора влияет на скорость зарядки. Как только конденсатор получит полную зарядку, значение его сопротивления будет соответствовать значению бесконечности, а мультиметр на дисплее покажет «1». Это параметры рабочего конденсатора.
Нет возможности показать картинку на фотографии. Так для следующего экземпляра емкостью 5.6 мкФ, показатели сопротивления начинаются с 200 кОм и плавно возрастают до тех пор, пока не преодолеют показатель 2 МОм. Эта процедура не занимает более -10 сек.
Для следующего конденсатора емкостью 3.3 мкФ происходит все аналогично, но время процесса занимает менее — 5 сек.
Проверить следующую пару неполярных конденсаторов можно точно также по аналогии с предыдущими конденсаторами. Соединяем щупы прибора и контакты, следим за состоянием сопротивления на дисплее прибора.
Рассмотрим первый «150nК». Вначале его сопротивление несколько снизится примерно до 900 кОм, затем следует его плавное увеличение до определенной отметки. Время процесса занимает — 30 сек.
При этом на мультиметре модели МБГО переключатель устанавливаем на шкалу 20 МОм (сопротивление приличное, очень быстро идет зарядка)
Процедура классическая, снимаем заряд при помощи замыкания контактов отверткой:
Смотрим на дисплей, отслеживая показатели сопротивления:
Делаем вывод, что в результате проверки все представленные конденсаторы исправны.
Как проверить емкость конденсатора
Главный показатель, основная характеристика всех конденсаторов — это «емкость». Измеряя эту характеристику и сравнивая ее с указанными параметрами на корпусе, мы сможем выяснить, исправен кондиционер или нет. Есть приборы, которые легко позволят вам выполнить эту проверку.
Но можно ли проверить емкость конденсатора, как в нашем случае, мультиметром . Если вы будет проверять емкость при помощи щупов, вы не получите желаемого результата. Как же быть?
В этом нам помогут разъемы «гнезда» -CX+(«-» и «+» — это полярность подключения)
Для этого примера мы будем использовать кондер «150нФ». Маркировка 150nK:
Устанавливаем переключатель на отметку – ближайшее большее значение. В нашем случае это 200 нФ. Следующим шагом вставляем ножки конденсатора в разъемы -CX+. (не обращаем внимание на полярность, наш кондер неполярный). Дисплей показывает значение емкости– 160.3 нФ, что совпадает с номинальными показателями.
Продолжаем проверку конденсатора с емкостью 4700 пФ. Устанавливаем переключатель на шкале в положение 20 n.
Теперь вставляем ножки в разъёмы прибора и наблюдаем на дисплее параметры 4750 пФ. Вы это можете увидеть на фото. Параметры точно соответствуют параметрам заявленным производителем.
Запомните, если показатели сильно отличаются от номинальных параметров или вообще равны нулю, это говорит нам, что конденсатор не рабочий и его необходимо заменить.
Как проверить конденсатор при помощи прибора ESR-METR
Недавно я приобрел ESR-METR и я решил выполнить им ту же самую проверку.
Методика проверки очень проста. Прибор необходимо откалибровать, в моем случае в комплекте идет специальная перемычка, при помощи которой замыкается нужная группа контактов на колодке 1-4. Нажимаем кнопку и прибор автоматический калибруется, сообщив нам об этом на своем экране. После калибровки не забываем разрядить конденсатор и подключаем его к нужным нам разъемам. и производим измерение.
Каждый конденсатор обладает и паразитными свойствами, например сопротивлением. Из фото видно, что емкость конденсатора соответствует заявленным характеристикам, а также присутствует паразитное последовательное сопротивление номиналом 1.2 Ом, из за этого потери на данном конденсаторе составляют 0,5%.
В нашем случает этот показатель великоват, что говорит о высыхании конденсатора, устанавливать его в схему не рекомендуется.
На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.
Успехов!
Для проверки работоспособности радиоэлементов существует несколько приемов и приборов. В частности, для измерения емкости и проверки состояния конденсаторов лучше всего подходит LC-метр. Однако в ситуациях, когда его нет под рукой, может выручить обычный мультиметр.
Содержание:
- Как он работает и зачем он нужен
- Подготовка перед проверкой
- Ход проверки
- Проверка на ёмкость
- Проверка вольтметром
- Проверка на короткое замыкание
- Проверка автомобильного конденсатора
Как работает конденсатор и зачем он нужен
Конденсатор – это пассивный электронный радиоэлемент. Его принцип действия схож с батарейкой – он аккумулирует в себе электрическую энергию, но при этом обладает очень быстрым циклом разрядки и зарядки. Более специализированное определение гласит, что конденсатор – это электронный компонент, применяемый для аккумуляции энергии или электрического заряда, состоящий из двух обкладок (проводников), разделенных между собой изолирующим материалом (диэлектриком).
простая схема конденсатора
Так каков принцип действия этого устройства? На одной пластинке (отрицательной) собирется избыток электронов, на другой — недостаток. А разница между их потенциалами будет называться напряжением. (Для строгого понимания нужно прочесть, например: И.Е. Тамм Основы теории электричества)
В зависимости от того, какой материал используется для обкладки, конденсаторы разделяют на:
- твердотельные или сухие;
- электролитические – жидкостные;
- оксидно-металлические и оксидно-полупроводниковые.
По изолирующему материалу их делят на следующие виды:
- бумажные;
- плёночные;
- комбинированные бумажно-плёночные;
- тонкослойные;
- …
Чаще всего необходимость проверки с использованием мультиметра возникает при работе с электролитическими конденсаторами.
Керамический и электролитический конденсатор
Ёмкость конденсатора находится в обратной зависимости от расстояния между проводниками, и в прямой – от их площади. Чем они больше и ближе друг к другу – тем больше ёмкость. Для её измерения используется микрофарад (mF). Обкладки изготавливаются из алюминиевой фольги, скрученной в рулон. В качестве изолятора выступает слой окисла, нанесенный на одну из сторон. Для обеспечения наибольшей ёмкости устройства, между слоями фольги прокладывается очень тонкая, пропитанная электролитом, бумага. Бумажный или пленочный конденсатор, сделанный по данной технологии, хорош тем, что обкладки разделяет слой окисла в несколько молекул, благодаря чему и удается создавать объемные элементы с большой ёмкостью.
Устройство конденсатора (такой рулон помещается в алюминиевый корпус, который в свою очередь кладется в пластиковый изолирующий короб)
На сегодня конденсаторы используются практически в каждой электронной схеме. Их выход из строя чаще всего связан с истечением срока годности. Некоторым электролитическим растворам присуще «усыхание», в процессе которого уменьшается их ёмкость. Это сказывается на работе цепи и форме сигнала, проходящего по ней. Примечательно, что это характерно даже для неподключенных в схему элементов. Средний срок службы – 2 года. С этой периодичностью и рекомендуется проводить проверку всех установленных элементов.
Обозначение конденсаторов на схеме.
Обычный, электролитический, переменный и подстроечный.
Подготовка перед проверкой
В первую очередь следует выбрать инструмент для проведения проверки. Сегодня в широком ассортименте можно найти мультиметры с аналоговой стрелочной индикацией и жидкокристаллическим дисплеем. Последние отличает высокая точность измерений и удобство эксплуатации, однако для проверки конденсаторов многие предпочитают брать стрелочный мультиметр – легче и понятнее отследить плавное перемещение стрелки, чем «прыгающие» цифры.
Мультиметр с аналоговой шкалой и цифровой мультиметр
Стоит упомянуть, что конденсатор пропускает переменный ток в обоих направлениях, а постоянный – в одном до полной зарядки. У мультиметра есть собственный источник питания, который, соответственно, обладает своей полярностью и номинальным напряжением. Эту особенность инструмента и используют для диагностики.
Для подготовки к проверке:
- Переведите переключатель в рабочее положение для измерения сопротивления, чаще всего он обозначается аббревиатурой OHM или символом Ω. В некоторых источниках говорится, что удобнее поставить «на сигнал», однако это менее эффективно – этот способ позволит проверить элемент на пробой, без учета других причин неисправности.
- Отградуируйте прибор с помощью механической регулировки, необходимо, что стрелка совпадала с крайней риской.
- Снять заряд с конденсатора. Этот пункт обязателен даже для тех деталей, которые не были выпаяны из схемы – на выводах может оставаться остаточное напряжение. Для его снятия нужно замкнуть клеммы. Для небольших элементов подойдет любой проводящий предмет – отвертка, нож, пинцет и т.д. Для конденсаторов с большой ёмкостью, рассчитанные для работы в 220 В сети лучше воспользоваться пробником с одной лампой, 380 В – с несколькими последовательно подключенными. Соблюдайте предельную осторожность и не соединяйте выводы элемента друг с другом – даже пусковой конденсатор, применяемый в бытовой технике, может нанести сильный вред организму.
Ход проверки
Для начала следует провести внешний осмотр радиоэлемента, не выпаивая его из платы. О неисправности или выходе из строя могут говорить вздутие корпуса, изменение его окраски, признаки температурного воздействия (потемнение платы, дорожки отходят от поверхности и т.п.). Если электролитический раствор протекает наружу, снизу в месте крепления к плате должны остаться характерные подтеки. Для проверки фиксации на плате можно осторожно взять элемент и несильно покачать из стороны в сторону. Если одна из ножек оборвана, это сразу будет понятно по свободному ходу.
Взорвавшиеся на плате конденсаторы и сработавший «защитный надрез»
Кстати, надо заметить, современное элементы снабжены специальными щелями для безопасного выхода схемы из строя. Иначе взрыв мог бы сильно испортить всю плату.
Но бывает и так
Перед тем как проверить элемент мультиметром, следует определить его тип: полярный или неполярный. Электролитические относятся к первой категории – их припаивают к контактам на схеме с соблюдением полярности: плюс – к плюсу, минус – к минусу. Соответственно, и клеммы мультиметра следует подключать согласно данному правилу. Неполярный конденсатор устанавливается без учета этих особенностей. Он, как и бумажный или керамический конденсатор, можно присоединяться к прибору в любом направлении.
Закоротим выводы и попробуем прозвонить элемент тестером. Если прибор показывает минимальное сопротивление, конденсатор исправен и начал заряжаться постоянным током. Во время этого процесса показатель сопротивления будет расти до предельного значения или бесконечности. Поведение показателей имеет значение – стрелка аналогового тестера должна перемещаться медленно без скачков. О том, что работоспособность нарушена, говорят следующие факторы:
- При подключении клемм, тестер сразу показывает бесконечность. Это говорит об обрыве в конденсаторе.
- Мультиметр показывает на ноль и издает звуковой сигнал – значит произошло короткое замыкание или пробой.
В обоих случаях исправность элементов уже не восстановить и их следует выбросить.
Для того чтобы проверить, работает ли неполярный конденсатор, необходимо выбрать на мультиметре предел для измерения в мегаомах и прикоснуться контактами прибора к выводам – исправный элемент не показывает сопротивлния выше 2 мОм. Стоит помнить, что проверка элемента мультиметром на короткое замыкание, не поддерживается большинством современных приборов, если номинальный заряд радиоэлемента ниже 0,25 мкФ.
Проверка на ёмкость
Проверив сопротивление, мы лишь частично выполняем условия. Простая работоспособность элемента еще не говорит о том, что он работает правильно – в некоторых случаях очень важна точность в работе, к примеру, если проверяется конденсатор микроволновки или колебательного контура. Чтобы убедиться в том, что конденсатор накапливает и удерживает заряд, нужно проверить емкость.
Для этого нужно повернуть тумблер мультиметра на режим CX. Здесь стоит сказать, что проведение этой процедуры возможно лишь с помощью качественного цифрового прибора, но даже в таком случае точность измерений остается приблизительной. При использовании стрелочного инструмента стрелка после подключения начинает быстро отклоняться. В свою очередь это лишь косвенное доказательство исправности элемента, лишь подтверждающее то, что он набирает заряд. О том, как правильно подключать тестер к конденсатору в режиме ёмкости должно быть указано в инструкции пользователя. Не забывайте, что электролитический конденсатор необходимо присоединять, соблюдая полярность. Как правило, анодный (положительный) контакт несколько длиннее катодного (отрицательного).
Ниже размещено интересное радиолюбительское видео, где в середине проводится измерение емкости.
Предел измерения следует выбирать исходя из значения емкости, указанного на корпусе конденсатора. Так, к примеру, если номинальная емкость составляет 9,5 мкФ, необходимо измерять её, переведя тумблер на значение 20 µ. Если итоговые показатели измерений сильно отличаются от номинальных, значит радиодеталь неисправна.
Проверка вольтметром
Если под рукой не оказалось тестера, проверить работоспособность элемента можно с помощью другого электроизмерительного прибора – вольтметра.
- Рекомендуется, но не обязательно, отсоединять деталь от электрической цепи – можно проверить все и на плате, отсоединив только один контакт.
- Теперь нужно зарядить конденсатор под напряжением ниже номинала. К примеру, для 25V-ного конденсатора подойдет 9V, а для 600V-ного – 400V. Подсоедините прибор и дайте несколько секунд для зарядки. Во избежание порчи во время зарядки следует проверить полярность выводов и клемм. Время зарядки зависит от разности номинала и питающего напряжения. Так, высоковольтный конденсатор можно зарядить только с помощью мощного прибора, превышающего эту величину.
- Через некоторое время конденсатор необходимо подключить к вольтметру и замерить напряжение. Для определения исправности надо зафиксировать начальный показатель – если он приблизительно равен или чуть ниже номинала, то элемент исправен. Значительно меньшее напряжение говорит о том, что конденсатор быстро теряет заряд и уже не может выполнять свою задачу (в среднем обычный конденсатор должен удерживать номинальный заряд на протяжении не менее получаса). После подключения через вольтметр радиоэлемент начнет разряжаться, поэтому важно записать напряжение, показанное сразу после подключения.
Проверка на короткое замыкание
Обратите внимание, что данный способ относительно небезопасен и не рекомендуется его использование людьми без необходимого опыта и знаний.
- Для начала следует отсоединить конденсатор от схемы и ненадолго (до 4 сек) подключить к источнику питания.
- Отсоединив от источника питания, замкните выводы конденсатора с помощью электропроводящего инструмента (отвертка, пинцет, нож). Будьте осторожны: используйте для этого только заизолированный предмет или наденьте на руки резиновые перчатки.
- При замыкании выводов произойдет короткое замыкание, сопровождающееся вылетом искры, по виду которой и можно судить о состоянии элемента: если проскочила сильная и яркая искра, конденсатор в норме, тусклая и слабая искра говорит о неисправности.
А вот это видео мы настоятельно рекомендуем посмотреть, т.к. оно очень подробное и охватывает все аспекты нашей темы:
Проверка конденсатора на плате (не выпаивая)
На самом деле, механизм аналогичен, поэтому просто рекомендуем посмотреть это видео, оно должно закрыть все оставшиеся вопросы.
Проверка автомобильного конденсатора
В системах зажигания большинства современных автомобилей используется электронный коммутатор (по привычке называемый так же, как предшествующий ему механический прибор), распределяющий зажигание на свечи, которые, в свою очередь, подают искры на цилиндры двигателя. Считается, что поломка этого устройства требует его немедленной полной замены, однако, если причина неисправности в конденсаторе, используемом в конструкции, можно попробовать поменять только его. Для проверки на трамблере используется амперметр.
- Подключив амперметр к выводам конденсатора, включите зажигание и разомкните их.
- Обратите внимание на показатели амперметра – если стрелка сместилась с 2-4 А до нуля, наш элемент вышел из строя и надо его заменить.
Самостоятельно проверить автомобильный конденсатор можно и без специального оборудования. Для этого нужно подключить к контактам переносную лампочку небольшой мощности. Если радиоэлемент в порядке, то она не загорится после включения зажигания.
конденсаторов 101 — iFixit
Вот немного сухих вещей, просто чтобы понять, что такое конденсатор и что он вообще делает. Конденсатор — это небольшой (в большинстве случаев) электрический / электронный компонент на большинстве плат, который может выполнять различные функции. Когда конденсатор помещается в цепь с активным током, электроны с отрицательной стороны накапливаются на ближайшей пластине. Отрицательный поток переходит в положительный, поэтому отрицательным является активный вывод, хотя многие конденсаторы не поляризованы.Как только пластина перестает их удерживать, они проталкиваются через диэлектрик на другую пластину, вытесняя электроны обратно в цепь. Это называется разрядкой. Электрические компоненты очень чувствительны к скачкам напряжения, и, как следствие, скачок мощности может убить эти дорогие детали. Конденсаторы подают напряжение постоянного тока на другие компоненты и, таким образом, обеспечивают стабильное питание. Переменный ток выпрямляется диодами, поэтому вместо переменного тока присутствуют импульсы постоянного тока от нуля вольт до пика. Когда конденсатор от линии электропередачи подключен к земле, и постоянный ток не будет проходить, но, поскольку импульс заполняет крышку, это уменьшает ток и эффективное напряжение.Пока напряжение питания падает до нуля, конденсатор начинает вытекать из его содержимого, это сгладит выходное напряжение и ток. Следовательно, конденсатор размещен в линию относительно компонента, что позволяет поглощать пики и дополняет впадины, что, в свою очередь, поддерживает постоянное электропитание компонента.
Существует множество различных типов конденсаторов. Они часто используются по-разному в цепях. Все слишком знакомые конденсаторы в форме круглых жестяных банок обычно представляют собой электролитические конденсаторы.Они сделаны из одного или двух листов металла, разделенных диэлектриком. Диэлектрик может представлять собой воздух (простейший конденсатор) или другие непроводящие материалы. Металлическая фольга, отделенная диэлектриком, затем скручивается, как при сборке фруктов, и помещается в банку. Они отлично подходят для массовой фильтрации, но не очень эффективны на высоких частотах.
Вот конденсатор, который некоторые еще могут помнить из старых радио дней. Это многосекционная банка конденсаторов. Этот конкретный конденсатор с четырьмя (4) секциями.Все это означает, что в одной банке есть четыре отдельных конденсатора с разными значениями.
Керамические дисковые конденсаторы идеальны для более высоких частот, но не подходят для массовой фильтрации, потому что керамические дисковые конденсаторы становятся большими по размеру для более высоких значений емкости. В цепях, где важно поддерживать стабильность источника напряжения, обычно имеется большой электролитический конденсатор параллельно с керамическим дисковым конденсатором. Электролитик будет выполнять большую часть работы, тогда как маленький керамический дисковый конденсатор отфильтровывает высокую частоту, которую пропускает большой электролитический конденсатор.
Тогда есть танталовые конденсаторы. Они небольшие, но имеют большую емкость по сравнению с их размером, чем керамические дисковые конденсаторы. Они более дорогие, но находят широкое применение на платах небольших электронных устройств.
Хотя неполярные, старые бумажные конденсаторы имели черные полосы на одном конце. Черная полоса показала, на каком конце бумажного конденсатора была металлическая фольга (которая служила экраном). Конец с металлической фольгой был соединен с землей (или самым низким напряжением).Основной целью защитного экрана было продлить срок службы бумажного конденсатора.
Вот тот, который нам, скорее всего, интересен больше всего, когда речь заходит об iDevices. Они очень малы по сравнению с ранее перечисленными конденсаторами. Это крышки для поверхностного монтажа (SMD). Несмотря на то, что они имеют миниатюрный размер по сравнению с предыдущими конденсаторами, функция остается прежней. Одной из важных, помимо значений этих конденсаторов, является их «упаковка». Существует стандартизация для размера этих компонентов, т.е.е. пакет 0201 — 0,6 мм х 0,3 мм (0,02 «х 0,01»). Размер упаковки для керамических конденсаторов SMD соответствует тому же, что и для резисторов SMD. Это делает практически невозможным определить, является ли это конденсатором или резистором по визуализации. Вот хорошее описание индивидуального размера в зависимости от номера упаковки.
Определение значения, которое имеет конденсатор, может быть выполнено несколькими способами. Номер один, конечно, это маркировка на самом конденсаторе.
Этот конкретный конденсатор имеет емкость 220 мкФ (микрофарад) с допуском 20%.Это означает, что это может быть где-то между 176 мкФ и 264 мкФ. Имеет номинальное напряжение 160 В. Расположение выводов показывает, что это радиальный конденсатор. Оба вывода выходят с одной стороны в противоположность осевому расположению, где один вывод выходит с любой стороны корпуса конденсаторов. Кроме того, полоска со стрелкой на стороне конденсатора указывает полярность, стрелки указывают на отрицательный вывод .
Теперь главный вопрос — как проверить конденсатор, чтобы увидеть, нуждается ли он в замене.
Чтобы выполнить проверку конденсатора, когда он все еще установлен в цепи, потребуется измеритель ESR. Если конденсатор снят с цепи, то можно использовать мультиметр, установленный в качестве омметра, , но только для выполнения теста «все или ничего». Этот тест покажет только, если конденсатор полностью мертв или нет. Он будет , а не , чтобы определить, находится ли конденсатор в хорошем или плохом состоянии. Чтобы определить, работает ли конденсатор на правильном значении (емкости), потребуется тестер конденсатора.Конечно, это также верно для определения значения неизвестного конденсатора.
Счетчик, используемый для этой вики, является самым дешевым, доступным в любом универмаге. Для этих испытаний также целесообразно использовать аналоговый мультиметр. Это покажет движение более наглядным способом, чем цифровой мультиметр, который отображает только быстро меняющиеся числа. Это должно позволить любому выполнять эти тесты, не тратя целое состояние на что-то вроде измерителя Fluke.
Всегда разряжайте конденсатор перед тестированием, если это не будет сделано, это будет шокирующим сюрпризом.Очень маленькие конденсаторы можно разряжать, соединяя оба провода отверткой. Лучший способ сделать это — разрядить конденсатор через нагрузку. В этом случае кабели аллигатора и резистор выполнят это. Вот отличный сайт, показывающий, как построить разгрузочный инструмент.
Чтобы проверить конденсатор с помощью мультиметра, установите показания счетчика в диапазоне высоких омов, где-то выше 10 кОм и 1 мОм. Прикоснитесь к измерительным проводам на соответствующих проводах на конденсаторе, красный к положительному и черный к отрицательному.Счетчик должен начинаться с нуля, а затем медленно двигаться к бесконечности. Это означает, что конденсатор находится в рабочем состоянии. Если счетчик остается на нуле, конденсатор не заряжается через аккумулятор счетчика, что означает, что он не работает.
Это также будет работать с заглушками SMD. Тот же тест с иглой мультиметра, движущейся медленно в том же направлении.
Еще один тест, который можно выполнить на конденсаторе, — это тест напряжения. Мы знаем, что конденсаторы хранят разность потенциалов зарядов на их пластине, это напряжения.Конденсатор имеет анод с положительным напряжением и катод с отрицательным напряжением. Один из способов проверить, работает ли конденсатор, — это зарядить его напряжением, а затем считать напряжение на аноде и катоде. Для этого необходимо зарядить конденсатор напряжением и подать напряжение постоянного тока на выводы конденсатора. В этом случае полярность очень важна. Если этот конденсатор имеет положительный и отрицательный выводы, то это поляризованные конденсаторы (электролитические конденсаторы). Положительное напряжение пойдет на анод, а отрицательное — на катод конденсатора.Не забудьте проверить маркировку на тестируемом конденсаторе. Затем подайте напряжение, которое должно быть меньше напряжения, на которое рассчитан конденсатор, на несколько секунд. В этом примере конденсатор 160 В будет заряжаться от батареи 9 В постоянного тока в течение нескольких секунд.
После завершения зарядки отсоедините аккумулятор от конденсатора. Используйте мультиметр и измерьте напряжение на выводах конденсатора. Напряжение должно быть около 9 вольт. Напряжение будет быстро разряжаться до 0 В, потому что конденсатор разряжается через мультиметр.Если конденсатор не удерживает это напряжение, он неисправен и должен быть заменен.
Конечно, проще всего проверить конденсатор с помощью измерителя емкости. Вот FRAKO осевой GPF 1000 мкФ 40 В с допуском 5%. Проверка этого конденсатора с помощью измерителя емкости прямолинейна. На этих конденсаторах отмечен положительный вывод. Прикрепите положительный (красный) провод от измерителя к этому и отрицательный (черный) к противоположному. Этот конденсатор показывает 1038 мкФ, явно в пределах его допуска.
Тестирование конденсатора SMD может быть затруднительно с громоздкими зондами. Можно либо припаять иглы к концу этих зондов, либо инвестировать в какой-нибудь умный пинцет. Предпочтительным способом было бы использовать умный пинцет.
Некоторые конденсаторы не требуют каких-либо испытаний для определения неисправности. Если при визуальном осмотре конденсаторов обнаружены какие-либо признаки выпуклых верхушек, их необходимо заменить. Это наиболее распространенный сбой в источниках питания. При замене конденсатора крайне важно заменить его конденсатором того же или более высокого значения.Никогда не субсидируйте с помощью конденсатора меньшей стоимости.
Если конденсатор, который будет заменен или проверен, не имеет каких-либо маркировок, потребуется схема. Изображение ниже отсюда показывает несколько символов для конденсаторов, которые используются на схеме.
Эта выдержка из схемы iPhone указывает символ для конденсаторов, а также значения для этих конденсаторов.
Эта вики — всего лишь основы того, что искать на конденсаторе, она никоим образом не завершена.Чтобы узнать больше о любых распространенных электронных компонентах, есть множество хороших и оффлайн курсов.
Eaton Electronics
Максвелл
Digikey
Моузер
.MLCC, X7R, C0G, Y5V … »Электроника Примечания
Керамические конденсаторыиспользуются в огромных количествах в качестве MLCC для поверхностного монтажа и свинцовых устройств, имеющих различные формы керамических диэлектриков: C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U и т. Д.
Конденсатор Учебник включает в себя:
Конденсатор использует
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный конденсатор слюды
Супер конденсатор
SMD конденсатор
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — советы и подсказки
Коды конденсаторов и маркировка
Таблица перевода
Керамический конденсатор получил свое название благодаря тому, что в качестве диэлектрика используются керамические материалы.
В семействе керамических конденсаторов используется много видов керамического диэлектрика: распространенные типы включают C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U, хотя их гораздо больше.
Хотя керамический конденсатор много лет использовался в качестве свинцового устройства, он представляет собой конденсаторы поверхностного монтажа, конденсаторы SMT, где его свойства позволяют достигать очень малых размеров конденсаторов, сохраняя при этом высокий уровень производительности. В результате каждый год используются бесчисленные миллиарды этих керамических конденсаторов, известных как MLCC, в результате их строительства.
Благодаря своим свойствам, включая рабочие характеристики на всех частотах, включая РЧ, доступные диапазоны емкости, емкость для данного объема, упругость и стабильность некоторых диэлектриков, он является одной из самых популярных форм доступных конденсаторов. В то время как танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы используются для более высоких значений выше 1 мкФ, керамический конденсатор доминирует на рынке для значений ниже 1 мкФ.
Керамические конденсаторы, как свинцовые устройства, так и конденсаторы поверхностного монтажа, доступны для значений от нескольких пикофарад до значений чуть ниже 1 мкФ.Однако это как компоненты поверхностного монтажа, где происходит наибольшее использование.
Выбор керамического конденсатора с выводамиОсновы керамического конденсатора
Керамический диэлектрик, используемый в этих конденсаторах, дает множество свойств, включая низкий коэффициент потерь и приемлемый уровень стабильности, но это зависит от точного типа используемой керамики.
Используемая керамическая технология развивалась на протяжении многих лет, и это привело к тому, что сегодня удалось достичь гораздо более высоких уровней емкости и производительности, чем это было возможно ранее.
Как видно из названия, керамические конденсаторы основаны на керамических диэлектриках. Керамика, используемая в керамических конденсаторах, представляет собой смесь тонко измельченных гранул параэлектрических или сегнетоэлектрических материалов. Они смешиваются с другими материалами для достижения желаемых характеристик.
Керамика спекается при высоких температурах. Сформированная таким образом керамика образует электрическую и механическую основу для конденсаторов.
Толщина керамических слоев в конденсаторах часто очень мала, но зависит от материала и требуемого рабочего напряжения.В качестве примера, для низковольтных конденсаторов может быть всего 5 мкм, но это часто ограничивается размером зерна керамического материала.
Существует несколько типов керамических конденсаторов:
- Керамический конденсатор с диском: Керамический конденсатор с диском является типом, наиболее часто используемым в качестве свинцового конденсатора. Как видно из названия, он имеет форму диска с двумя выводами, выходящими из нижней части капсулы.
Весь конденсатор имеет полимерное покрытие для обеспечения физической защиты и предотвращения попадания влаги и других загрязнений.
Внутренняя конструкция дискового керамического конденсатора Основной компонент состоит из одного диска из керамического диэлектрика. Электроды наносятся на этот диэлектрик, а затем провода провода присоединяются к электродам. Наконец добавляется смоляное покрытие, и отводы предварительно отформованы, чтобы обеспечить любую форму, которая может потребоваться для процесса сборки. Ведущий дисковый керамический конденсатор - Конденсатор MLCC для поверхностного монтажа: Конденсаторы поверхностного монтажа являются наиболее широко используемым форматом для этих компонентов в наши дни, потому что компоненты поверхностного монтажа используются в огромных количествах для массового производства электронного оборудования.
Керамический конденсатор для поверхностного монтажа использует так называемый многослойный керамический конденсатор, конструкция MLCC.
Как определение, многослойный керамический конденсатор представляет собой конденсатор поверхностного монтажа, который состоит из ряда отдельных слоев, которые уложены вместе параллельно с общим контактом, создаваемым через поверхности клемм компонентов.
Поперечное сечение конденсатора MLCC, показывающее его конструкцию Корпус конденсатора обычно имеет тонкое покрытие для защиты конденсатора от попадания влаги и других загрязнений, которые могут повлиять на его работу.Концевое соединение конденсатора MLCC выполнено из нескольких слоев: внутренние обеспечивают хорошую связь с электродами внутри конденсатора, а внешние предназначены для обеспечения отличной паяемости. Во многих случаях в окончаниях MLCC используется либо сплав серебра с палладием (AgPd) в соотношении 65: 35, либо серебро, погруженное для соединения с самими электродами конденсатора. Затем может быть барьерный слой из никелированного металла и, наконец, он покрыт слоем металлического олова (NiSn).
Выбор керамического конденсатора SMD - Проходные конденсаторы: Проходные конденсаторы используются в тех случаях, когда требуются высокие уровни отклонения для коробок с экранами, через которые могут проходить провода.
Внутренняя конструкция дискового керамического конденсатора Основной компонент состоит из одного диска из керамического диэлектрика. Электроды наносятся на этот диэлектрик, а затем провода провода присоединяются к электродам. Наконец добавляется смоляное покрытие, и отводы предварительно отформованы, чтобы обеспечить любую форму, которая может потребоваться для процесса сборки. 
Ведущий дисковый керамический конденсатор
Поперечное сечение конденсатора MLCC, показывающее его конструкцию Корпус конденсатора обычно имеет тонкое покрытие для защиты конденсатора от попадания влаги и других загрязнений, которые могут повлиять на его работу.Концевое соединение конденсатора MLCC выполнено из нескольких слоев: внутренние обеспечивают хорошую связь с электродами внутри конденсатора, а внешние предназначены для обеспечения отличной паяемости. Во многих случаях в окончаниях MLCC используется либо сплав серебра с палладием (AgPd) в соотношении 65: 35, либо серебро, погруженное для соединения с самими электродами конденсатора. Затем может быть барьерный слой из никелированного металла и, наконец, он покрыт слоем металлического олова (NiSn).с обычными свинцовыми дисками широко используются для общей развязки и соединения, но есть много более специализированных дисковых керамических конденсаторов, которые используют более сложные диэлектрики и предлагают высокий уровень производительности.
Аналогично для версий компонентов с поверхностным монтажом, для развязки доступны базовые конденсаторы с хорошим уровнем производительности, но наблюдается значительное увеличение производительности, и широко доступны разнообразные диэлектрики для керамических конденсаторов с поверхностным монтажом с высоким допуском и высокой стабильностью. ,
Типы керамических диэлектриков
Керамический конденсаторможет использовать целый ряд различных диэлектриков в отличие от других типов конденсаторов, включая танталовые конденсаторы и электролитические конденсаторы.Эти разные диэлектрики дают конденсаторам совершенно разные свойства, поэтому помимо выбора использования керамического конденсатора может потребоваться второе решение относительно конкретного типа диэлектрика.
Упоминание часто делается из обычных керамических конденсаторов, в том числе C0G, NP0, X7R, Y5V, Z5U, и многие другие будут указаны в списке дистрибьюторов. Но для того, чтобы узнать, какой тип лучше, нужно немного больше изучить
Керамический конденсатор с маркировкой, указывающей тип диэлектрика (X7R)Керамический конденсатор диэлектрических классов
Чтобы упростить выбор конденсаторов с требуемым диэлектриком, некоторые промышленные организации определили ряд классов применения керамического диэлектрика.
Эти классы приложений разделяют различные диэлектрики, доступные для керамических конденсаторов, на различные классы в соответствии с предполагаемым применением.
| Керамический конденсатор Классы применения диэлектрика | ||
|---|---|---|
| класс | Описание | Распространенные типы |
| Класс 1 | Эти керамические конденсаторы обеспечивают высокий уровень стабильности, низкие уровни потерь и идеально подходят для использования в резонансных цепях. | NP0, P100, N33, N75 и т. Д. |
| Класс 2 | Керамические конденсаторы классапредлагают высокую объемную эффективность, то есть большую емкость для заданного объема для применений сглаживания, обхода, соединения и развязки. | X7R, X5R, Y5V, Z5U и т. Д. |
| Класс 3 | Керамические конденсаторыкласса 3 обладают большей объемной эффективностью, чем керамические конденсаторы класса 2, но их температурная стабильность не так хороша.Типичная характеристика для изменения емкости с температурой составляет от -22% до + 56% в диапазоне от 10 ° C до 55 ° C. | Доступно только в качестве этилированных компонентов. Больше не стандартизировано. |
Эти классы керамических конденсаторов стандартизированы международными организациями, включая МЭК, Международную электротехническую комиссию и EIA, Electronic Industries Alliance.
Класс 1 керамический конденсатор диэлектрический
Керамические конденсаторы, в которых используются диэлектрики класса 1, обеспечивают высочайшую производительность с точки зрения стабильности и потерь.Они могут обеспечить точные конденсаторы с высокими допусками со стабильными коэффициентами напряжения и температуры. Они также предлагают низкие потери и поэтому подходят для использования в генераторах, фильтрах и тому подобном.
Керамические диэлектрики класса 1, как правило, основаны на тонко измельченных материалах, таких как диоксид титана (TiO 2 ), с добавками цинка, циркония, ниобия, магния, тантала, кобальта и стронция, хотя многие современные составы C0G (NP0) содержат неодим, самарий и другие редкоземельные оксиды.
Коды конденсаторов класса 1:
Для определения характеристик диэлектрика керамического конденсатора используется трехсимвольный код, специфичный для диэлектриков керамического конденсатора класса 1.
- Первый символ — это буква, которая дает значительную цифру изменения емкости в зависимости от температуры в ppm / ° C.
- Второй символ числовой и дает множитель
- Третий символ представляет собой букву и дает максимальную ошибку в ppm / C
В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.
| Первый персонаж | Второй персонаж | Третий персонаж | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Письмо | Sig Figs * | цифра | Множитель 10 x | Письмо | Допуск |
| C | 0,0 | 0 | -1 | G | +/- 30 |
| B | 0.3 | 1 | -10 | H | +/- 60 |
| L | 0,8 | 2 | -100 | J | +/- 120 |
| A | 0,9 | 3 | -1000 | К | +/- 250 |
| М | 1,0 | 4 | +1 | L | +/- 500 |
| P | 1.5 | 6 | +10 | М | +/- 1000 |
| R | 2,2 | 7 | +100 | N | +/- 2500 |
| S | 3,3 | 8 | +1000 | ||
| Т | 4,7 | ||||
| V | 5.6 | ||||
| U | 7,5 | ||||
В качестве примера, один общий тип конденсатора класса 1 — это C0G, и он будет иметь дрейф 0 с погрешностью ± 30 частей на миллион / ° C.
C0G (NP0) — самая популярная рецептура керамических материалов EIA класса 1.
КерамикаC0G (NP0) предлагает один из самых стабильных доступных конденсаторных диэлектриков.Изменение емкости с температурой составляет 0 ± 30 частей на миллион / ° C, что составляет менее ± 0,3% ΔC от -55 ° C до + 125 ° C. Емкостный дрейф или гистерезис для керамики C0G (NP0) незначителен: менее ± 0,05% по сравнению с ± 2% для пленок.
Керамический диэлектрик C0G (NP0) обычно имеет «Q», превышающий 1000, и показывает небольшую емкость или «Q», изменяющиеся с частотой. В дополнение к этому диэлектрическое поглощение обычно составляет менее 0,6%, что аналогично слюде, которая известна тем, что имеет очень низкое поглощение.
Выбор керамического конденсатора SMDКерамический конденсатор класса 2 диэлектрик
Керамические конденсаторы класса 2 диэлектриков имеют гораздо более высокий уровень диэлектрической проницаемости, чем их аналоги класса 1. Это дает им намного более высокий уровень емкости для данного объема, то есть лучшую эффективность объемной емкости. Однако это за счет точности и стабильности. В дополнение к этому они демонстрируют нелинейный температурный коэффициент и емкость, которая в небольшой степени зависит от приложенного напряжения.
Благодаря этим характеристикам они идеально подходят для развязки и сопряжения, когда точное значение емкости не является критическим, но где может возникнуть проблема с пространством.
Коды конденсаторов класса 2
Три кода используются для определения характеристик керамического конденсатора диэлектрика.
- Первый символ — это буква. Это дает низкую рабочую температуру.
- Второе число числовое и указывает на верхнюю рабочую температуру.
- Третий символ — это буква, которая указывает на изменение емкости в диапазоне температур.
В таблице ниже подробно описано, что означает каждый из кодов EIA.
| Первый персонаж | Второй персонаж | Третий персонаж | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Письмо | Низкая температура | цифра | High Temp | Письмо | Изменить |
| X | -55C (-67F) | 2 | + 45C (+ 113F) | D | +/- 3.3% |
| Y | -30C (-22F) | 4 | +65 (+ 149F) | E | +/- 4,7% |
| Z | + 10C (+ 50F) | 5 | +85 (+ 185F) | F | +/- 7,5% |
| 6 | +105 (+ 221F) | P | +/- 10% | ||
| 7 | + 125 (+ 257F) | R | +/- 15% | ||
| S | +/- 22% | ||||
| Т | + 22% / -33% | ||||
| U | + 22% / -56% | ||||
| V | + 22% / -82% | ||||
К популярным керамическим диэлектрикам класса 2 относятся X7R, который в диапазоне температур от -55 до + 125 ° C, с ΔC / C0 ± 15%, Y5V, который в диапазоне температур от -30 до + 85 ° C с ΔC / C0 + 22 / -82% и Z5U, который имеет температурный диапазон от +10 до + 85 ° C и ΔC / C0 = + 22 / -56%.
Керамический конденсатор класса 3 диэлектрик
Керамические конденсаторыкласса 3 обеспечивают чрезвычайно высокий уровень диэлектрической проницаемости, при этом значения диэлектрической проницаемости возрастают в 50 000 раз по сравнению с некоторыми керамиками класса 2.
С другой стороны, эти конденсаторные диэлектрики значительно уступают с точки зрения точности и стабильности, а также старения во времени, зависящей от напряжения емкости, нелинейной температурной характеристики и высоких потерь.
Другим недостатком этих конденсаторов является то, что их невозможно изготовить в многослойном формате, исключая версии для поверхностного монтажа.
Эти конденсаторы были заменены другими технологиями, в результате чего они более не стандартизированы IEC или EIA.
Керамический конденсаторкласса 4 диэлектрический
Это были так называемые конденсаторы барьерного слоя. Хотя они использовали диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью, они были заменены другими типами и не были стандартизированы в течение некоторого времени.
Существует широкий спектр диэлектриков, которые можно использовать для керамических конденсаторов. Их производительность тщательно подбирается для обеспечения требуемого уровня производительности.При выборе керамического конденсатора для конкретного применения, приведенные выше таблицы могут дать необходимую информацию.
Керамический конденсатор Керамические конденсаторы широко используются в производстве современной электроники. Хотя керамические конденсаторы изначально представляли собой свинцовые электронные компоненты, поскольку технология поверхностного монтажа стала массовым производством, вскоре они появились как конденсаторы поверхностного монтажа. Сегодня многослойные керамические конденсаторы производятся в огромных количествах и дополняют характеристики других конденсаторов, таких как электролитические конденсаторы и танталовые конденсаторы, которые обычно используются для более высоких значений выше 1 мкФ.
В таблице ниже приведена сводка некоторых характерных особенностей керамических конденсаторов.
Керамический конденсатор Summary Параметр Детали Типичные диапазоны емкости от 10 пФ до 0,1 мкФ (100 нФ) Номинальное напряжение питания От 2В и выше — некоторые специализированные могут иметь напряжение 1 кВ и более. Преимущества - Дешево в производстве
- Хорошие высокочастотные характеристики
- Хорошая стабильность зависит от фактического керамического диэлектрика
- Доступен как в свинцовых, так и в SMD (MLCC) упаковках
Недостатки - Не удается достичь высоких уровней емкости поляризованных типов
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Вернуться в меню компонентов., ,
. Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC | Технические заметки | Многослойные керамические чип-конденсаторы Руководства по решениям
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC Обзор
Несколько конденсаторов используются в электронных устройствах. Алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы используются в приложениях, где требуется большая емкость, но миниатюризация и уменьшение профиля этих продуктов затруднены, и они имеют значительные проблемы с саморазогревом из-за пульсаций тока.
Тем не менее, благодаря достижениям большой емкости MLCC в последние годы, стало возможным заменить различные типы конденсаторов, используемых в цепях электропитания, на MLCC.
Переключение на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как небольшой размер благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, управлению пульсациями, повышенной надежности и длительному сроку службы. Однако функция низкого ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) MLCC может иметь неблагоприятные последствия, которые могут привести к аномальным колебаниям и антирезонансу, поэтому необходимо соблюдать осторожность.
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
Сводное руководство по замене электролитических конденсаторов на MLCC Почему электролитические конденсаторы теперь заменяются MLCC?
Замена электролитического конденсатора возможна сегодня из-за большой емкости в MLCC
Рисунок 1. Полоса частот, используемая различными конденсаторами, и диапазон емкости
Наряду с растущей высокой интеграцией основных компонентов БИС и ИС в электронных устройствах наблюдается тенденция к низкому напряжению в источниках питания, которые питают эти компоненты.Кроме того, потребление энергии также увеличилось с развитием многофункциональности, и тенденция к использованию высокого тока продолжается. Чтобы поддержать тенденции к низкому напряжению и высокому току, источники питания электронных устройств переключились с преобразователей промежуточных шин на распределенные системы электропитания, которые размещают несколько миниатюрных преобразователей постоянного тока (POL-преобразователи) вблизи нагрузок LSI и IC.
В преобразователе POL несколько конденсаторов подключены извне.Ранее алюминиевые и танталовые конденсаторы использовались, в частности, из-за необходимости большой емкости в выходных сглаживающих конденсаторах.
Тем не менее, трудность миниатюризации этих электролитических конденсаторов является препятствием для сокращения пространства схемы. Кроме того, они имеют значительные проблемы с саморазогревом из-за пульсаций тока.
MLCC, используемые во многих электронных устройствах, представляют собой конденсаторы с превосходными характеристиками, но их емкость сравнительно мала, и они используются в основном в фильтрах и высокочастотных цепях.Тем не менее, с прогрессом в технологии утонения и многослойности диэлектрических материалов MLCC в последние годы, были разработаны MLCC с большой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ, позволяющие заменять электролитические конденсаторы.
Меры предосторожности при использовании различных конденсаторов
Основные характеристики и предостережения по использованию MLCC, алюминиевых электролитических конденсаторов и танталовых электролитических конденсаторов указаны ниже.Важно понимать эти предостережения относительно использования, а также достоинства и недостатки этих конденсаторов при замене их на MLCC.
Несмотря на то, что MLCC с большой емкостью позволяют заменять электролитические конденсаторы, важно отметить их недостаток, который заключается в большой скорости изменения емкости из-за температуры и смещения постоянного тока. Кроме того, слишком низкое значение ESR имеет неблагоприятные последствия и может привести к аномальным колебаниям в цепях электропитания.
»Примечание к вопросу: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора для преобразователя постоянного тока?
»Примечание к вопросу: Какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?
MLCC
Тантал
электролитический конденсатор Алюминий
электролитический конденсатор
Основные функции - Миниатюрный, низкопрофильный
- Высокая надежность, долгий срок службы
- Low ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
- Нет полярности
- большой емкости
- Превосходные характеристики смещения постоянного тока
- большой емкости
- Недорого
Меры предосторожности при использовании - Значительное изменение емкости из-за температуры и смещения постоянного тока (применяется постоянный ток)
- Низкое ESR является преимуществом, но может также вызвать аномальные колебания в цепях электропитания
- Сравнительно высокое СОЭ, значительное самонагревание благодаря пульсирующим токам
- Низкое номинальное напряжение
- Большой форм-фактор
- Короткий срок службы в условиях высокой температуры
- Высокая ESR, значительный самонагрев из-за пульсаций тока
Конденсаторы электролитические с большой емкостью, которые имеют короткий срок службы из-за значительного самонагревания
Рисунок 2: Сравнительный пример саморазогрева конденсатора из-за пульсаций тока
(частота: 100 кГц)
ESR конденсатора изменяется в зависимости от частоты.
С ESR конденсатора на определенной частоте, установленной как «R», и током пульсации, установленным как «I», «RI 2 » становится тепловой потерей мощности, и конденсатор самонагревается.
В то время как большая емкость получается с использованием электролитического конденсатора, выделяется значительное тепло из-за пульсаций тока и высокого ESR , что является слабостью электролитических конденсаторов.
Верхний предел пульсирующего тока, который допускает конденсатор, называется «допустимым пульсирующим током».Срок службы конденсатора уменьшится, когда использование превысит допустимый ток пульсации.
Примечание: ESR и пульсирующие токи
Рисунок 3: ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
Идеальный конденсатор будет обладать только свойствами емкости, но в действительности он также содержит резистор и катушку индуктивности из-за электродов. Компонент резистора, не показанный в идеальном конденсаторе, называется «ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)», а компонент индуктора называется «ESL (эквивалентная последовательная индуктивность)».
Рисунок 4: Пульсирующие токи
DC (постоянный ток) — это когда ток течет в одном направлении, но в источниках постоянного тока в дополнение к постоянному току имеются различные компоненты переменного тока с наложением, которые добавляют пульсацию к току. Например, постоянный ток, возникающий в результате выпрямления (двухполупериодного выпрямления) коммерческого переменного тока, содержит пульсирующие пульсирующие токи при удвоенном цикле промышленного переменного тока.Кроме того, пульсирующий ток цикла переключения в переключающем преобразователе постоянного тока накладывается на напряжение постоянного тока. Это называется «пульсация тока».
Алюминиевые конденсаторы имеют срок службы 10 лет
Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в электронных устройствах, потому что они имеют высокую емкость и стоят недорого, но из-за их ограниченного срока службы требуется осторожность. Типичный срок службы алюминиевого электролитического конденсатора составляет десять лет. Это связано с тем, что емкость высыхает при высыхании электролитического раствора (потеря емкости).
Количество потерянного электролитического раствора зависит от температуры и близко соответствует «уравнению Аррениуса» кинетики химических реакций. Если температура использования увеличится на 10 ° C, срок службы сократится до половины. Если температура использования снижается на 10 ° C, срок службы увеличивается вдвое, поэтому это также называется правилом «10 ° C double». По этой причине срок службы уменьшается еще больше при использовании в условиях значительного самонагревания из-за пульсаций тока.
Высыхание электролитического раствора также увеличивает СОЭ. Следует отметить, что пиковое значение пульсирующего напряжения не превышает номинальное напряжение (выдерживаемое напряжение), когда пульсирующее напряжение накладывается на напряжение постоянного тока. Конденсатор, используемый в цепи питания, имеет номинальное напряжение, в три раза превышающее входное напряжение.
Рисунок 5. Диапазон номинальных напряжений различных конденсаторов
Рисунок 6: Сравнение срока службы
Пример замены MLCC: понижающий DC-DC преобразователь
Замена выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока
Конденсаторное тепловыделение за счет ЭПР и пульсаций тока является основной проблемой в выходных конденсаторах цепей питания.
На рисунке 7 показана принципиальная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.
Выходной конденсатор этого типа является основной целью замены электролитических конденсаторов на MLCC в преобразователях постоянного тока в качестве решения проблемы самонагрева, уменьшения пространства и повышения надежности.
Рисунок 7: Основная схема преобразователя POL
(понижающий преобразователь постоянного тока)
Примечание: Фундаментальная схема преобразователя POL (понижающий DC-DC преобразователь)
На рисунке 8 показана принципиальная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.
Цепь главного преобразователя была преобразована в ИС, а конденсатор и катушка индуктивности прикреплены снаружи на печатной плате (также существуют изделия с внутренним присоединением).
Конденсатор, который идет перед микросхемой, называется «входной конденсатор (Cin)», а тот, который идет после, — «выходной конденсатор (Cout)». Помимо сбора электрического заряда и сглаживания выходного напряжения, выходной конденсатор в преобразователе постоянного тока играет роль заземления и устранения пульсации переменного тока.
Сравнение характеристик выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока
Выходные напряжения выходных конденсаторов понижающего преобразователя постоянного тока сравнивались с использованием оценочной платы следующего типа. Сравниваемые конденсаторы представляли собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор, танталовый электролитический конденсатор, функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор и MLCC с емкостью 22 мкФ.
Рисунок 8: Сравнительная проверка выходного напряжения различных электролитических конденсаторов с MLCC (продукты 22 мкФ)
MLCC имеет малые пульсирующие токи и небольшое самонагревание из-за низкого ESR
На основе ранее заявленных условий было проведено сравнение выходного тока и выходного напряжения типичного алюминиевого электролитического конденсатора, танталового электролитического конденсатора, функционального полимерно-алюминиевого электролитического конденсатора и MLCC с емкостью 22 мкФ.
ESR в порядке убывания размера представляет собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор> танталовый электролитический конденсатор> функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор> MLCC. Пульсирующее напряжение, которое вызывает саморазогрев, следует аналогичной схеме. Функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор использует проводящий полимер в качестве электролита и является типом, разработанным для низкого ESR. По сравнению с обычным алюминиевым электролитическим конденсатором пульсации напряжения значительно меньше, но форм-фактор немного велик, а цена дорогая.
Рисунок 9: Результаты теста выходной характеристики (продукты 22 мкФ) различных типов электролитических конденсаторов с MLCC (характеристика B)
Частотно-волновые характеристики и частотные характеристики ESR для каждого из них следующие.
Рисунок 10. Частотные характеристики сопротивления и частотные характеристики ESR для различных конденсаторов
. Когда ESR конденсатора становится ниже, пульсирующее напряжение может поддерживаться на меньшем уровне. Как показано на графике ниже, ESR MLCC составляет около нескольких ммОм, что крайне мало.По этой причине MLCC отображает оптимальную производительность в качестве замены электролитического конденсатора.
Рисунок 11: Соотношение между ESR и пульсационным напряжением (частота переключения 340 кГц)
Преимущества замены электролитического конденсатора в преобразователе постоянного тока в MLCC
Замена электролитического конденсатора на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как управление пульсациями, а также уменьшение места на печатной плате благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, длительному сроку службы и повышению надежности.
Ripple Control, высокая надежность, длительный срок службы
Самонагрев из-за пульсаций тока в конденсаторах с высоким ESR сокращает срок службы конденсатора.
ESR у MLCC ниже, чем у электролитического конденсатора из-за двузначных чисел, а длительный срок службы повышает надежность.
Рисунок 12. Контроль пульсации
Миниатюризация
Переключение на миниатюрные низкопрофильные MLCC позволяет уменьшить пространство на печатной плате.
Рисунок 13: Переключение с алюминиевого электролитического конденсатора на MLCC
Вопрос примечание: можно ли управлять пульсирующим напряжением путем увеличения емкости электролитического конденсатора?
ESR электролитического конденсатора немного уменьшается, когда емкость увеличивается. Тем не менее, принципиально трудно контролировать пульсации путем увеличения емкости. Это связано с тем, что постоянная времени увеличивается вместе с увеличением емкости.
Скорость отклика переходного процесса, такого как процесс зарядки и разрядки конденсатора, может быть выражена как индекс постоянной времени, называемый (T). В RC-цепи, состоящей из сопротивления (R) и конденсатора (C), постоянная времени становится равной T = RC (R — в единицах Ом [Ω], емкость C — в единицах Фарад [F]). Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, мало, когда постоянная времени мала, и увеличивается по мере увеличения постоянной времени.
Постоянная времени становится чрезвычайно большой при использовании электролитического конденсатора с чрезмерно большой емкостью. В DC-DC преобразователе с повторяющимся кратковременным переключением разрядка не завершается в течение времени выключения, и заряд остается в электролитическом конденсаторе. В результате напряжение не уменьшается в достаточной степени, в форме волны напряжения возникают искажения, и выходной сигнал становится нестабильным, что не обеспечивает благоприятного управления пульсациями (рисунок 14).
Рисунок 14: Искажения, возникающие в форме волны алюминиевого электролитического конденсатора большой емкости
С другой стороны, MLCC не имеют такой проблемы из-за низкого ESR в широкой полосе частот, что обеспечивает благоприятный контроль пульсации вместо электролитического конденсатора.
Рисунок 15. Импеданс и ESR электролитического конденсатора
и MLCC
. Вопрос примечание: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора в преобразователе постоянного тока?
Низкое значение ESR является особенностью MLCC, но оно настолько ниже по сравнению с алюминиевым электролитическим конденсатором, что, напротив, выходное напряжение преобразователя постоянного тока становится нестабильным и вызывает колебания.
Как показано на рисунке справа, преобразователь постоянного тока сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением, усиливает величину ошибки с помощью усилителя ошибки (усилитель ошибки) и выполняет отрицательную обратную связь для достижения постоянного и стабильного напряжения постоянного тока. , Однако задержка фазы сигнала возникает из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) сглаживающей цепи. Когда фазовая задержка приближается к 180 °, создается положительная обратная связь, в результате чего она становится нестабильной и колебательной.
Рисунок 16. Схема отрицательной обратной связи в преобразователе постоянного тока
. Вопрос примечание: Какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?
Существует схема платы, используемая в качестве диаграммы для определения того, будет ли отрицательная обратная связь работать стабильно.Горизонтальная ось графика — это частота, а вертикальная ось — усиление и фаза.
По мере приближения фазового запаздывания из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) к 180 ° это создает положительную обратную связь, и выходной сигнал становится нестабильным. Однако установка усиления на 1 или менее (0 дБ или менее), даже если запаздывание фазы составляет 180 °, сходит сигнал и может предотвратить колебания.
Подключите конденсатор и резистор рядом с усилителем ошибки, чтобы уменьшить запаздывание фазы, и отрегулируйте его, чтобы отменить. Это называется «фазовая компенсация».Предыдущие конструкции, в которых использовался алюминиевый электролитический конденсатор с высоким ESR для выходного конденсатора, не имели этой проблемы. Однако MLCC имеет недостаточную компенсацию, которая вызывает аномальные колебания, поэтому следует соблюдать осторожность при замене конденсаторов.
Рисунок 17: Схема платы (усиление и фазово-частотные характеристики)
Рисунок 18: Схема фазовой компенсации
Пример замены MLCC: разъединяющий конденсатор (байпасный конденсатор)
Замена развязывающего конденсатора (байпасного конденсатора)
Ранее электролитические конденсаторы и MLCC, когда они были подключены параллельно для развязки в аналоговой схеме, но с производством MLCC с большой емкостью, замена электролитических конденсаторов на MLCC продвигается.
В частности, большая емкость требуется для уменьшения импеданса из-за большого ЭПР в алюминиевом электролитическом конденсаторе. Однако MLCC не нуждается в той же емкости, что и алюминиевый электролитический конденсатор, потому что низкий ESR является особенностью MLCC. Миниатюризация и низкий профиль MLCC также позволяют уменьшить пространство на печатной плате, а длительный срок службы и превосходная надежность также являются преимуществами замены.
Рисунок 19: Преобразователь POL (понижающий преобразователь постоянного тока)
Принципиальная схема
Примечание: развязывающий конденсатор
Когда конденсатор подключен параллельно к линии электропитания ИС, в линии электропитания имеется импеданс, который не показан на принципиальной схеме, который может изменить напряжение источника питания и вызвать неисправность или помехи между цепями. ,
Конденсатор подключен параллельно для управления изменениями напряжения при зарядке и разрядке. Кроме того, поскольку конденсатор пропускает переменный ток, он удаляет или направляет пульсации на землю. Это называется «развязывающий конденсатор» (также называемый «обводной конденсатор»).
Рисунок 20: Роль развязывающего конденсатора
Для использования развязки идеальный конденсатор будет иметь низкий импеданс в широком диапазоне частот от низких до высоких, но в действительности частотно-импедансные характеристики конденсатора соответствуют V-образной кривой.
Частота на впадине V-образной формы называется «частотой саморезонирования» (SRF), и она действует как конденсатор в области ниже SRF. По этой причине конденсаторы с различными характеристиками обычно подключаются параллельно, чтобы покрывать широкую полосу частот в приложениях развязки.
Рисунок 21: Роль развязывающего конденсатора
Преимущества замены электролитического конденсатора на MLCC в преобразователе постоянного тока
Вопрос примечание: что такое антирезонансное явление, которое возникает, когда MLCC используется в качестве развязывающего конденсатора?
Низкая ESR — это особенность MLCC, но это может иметь неблагоприятные последствия даже в случаях разъединения.Например, несколько MLCC соединены параллельно для разъединения в ИС, работающей с большим током и низким напряжением. Конденсатор функционирует как конденсатор ниже полосы частот SRF (саморезонирующая частота) и в качестве индуктора выше SRF.
По этой причине, когда SRF двух MLCC находятся близко друг к другу, параллельная резонансная цепь LC создается между SRF индуктором и конденсатором, и им легко колебаться. Это явление называется «антирезонанс».Антирезонанс создает интенсивные пики импеданса, которые ослабляют эффект устранения шума на этой частоте. Это может привести к нестабильности напряжения питания и неисправности цепи.
Рисунок 22: Параллельные соединения MLCC для развязки и антирезонансная проблема
Вопрос примечание: Какие меры принимаются для предотвращения антирезонанса?
Новая серия ESR Control MLCC была независимо разработана TDK для эффективного решения этой проблемы.Этот конденсатор имеет структуру, аналогичную трехконтактному сквозному типу конденсатора. Используя комбинации из нескольких рисунков внутренних электродов, это позволяет создавать более высокие значения ESR, изменяя значение проводящего сопротивления внутри слоистого тела. Это позволяет продуктам иметь измененное значение ESR без изменения емкости, размера микросхемы или выдерживаемого напряжения.
Рисунок 23: Сравнение характеристик предыдущих продуктов
и ESR Control MLCC
Рисунок 24: Управление антирезонансом с помощью ESR Control MLCC
Примечание по вопросу: Можно ли использовать контроллер ESR Control MLCC для компенсации фазы в преобразователе постоянного тока?
Это может быть использовано очень эффективно для такой цели.Использование сложной цепи сети для выполнения фазовой компенсации создаст проблему, увеличив количество деталей. Тем не менее, количество деталей может контролироваться путем разработки оптимального значения ESR при обеспечении стабильной работы. Это также имеет то преимущество, что не требует каких-либо особых ограничений для конструкции проводки или компоновки печатной платы, поскольку она изготовлена с использованием тех же материалов и технологий, что и существующие продукты.
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
В этом разделе объясняется, как выбрать оптимальный MLCC для предполагаемого применения при замене электролитического конденсатора на MLCC.Пожалуйста, используйте его для повышения надежности ваших продуктов.
Меры предосторожности при выборе конденсаторов на основе характеристик
Осторожно: Емкость в материалах с высокой диэлектрической проницаемостью будет меняться в зависимости от приложенного напряжения
MLCC — превосходный конденсатор, но он также имеет недостатки. Емкость MLCC изменяется в соответствии с приложенным напряжением. Это называется «характеристикой смещения постоянного тока», когда подается напряжение постоянного тока. Изменения в емкости (в зависимости от смещения постоянного тока) редко наблюдаются при низко-диэлектрической постоянной MLCC (тип 1), но появляются при высокой диэлектрической проницаемости MLCC (тип 2).
Это вызвано внутренней поляризацией сегнетоэлектрика (BaTiO3 и т. Д.), Используемого материалом с высокой диэлектрической проницаемостью. По этой причине, , при выборе необходимо учитывать диэлектрические характеристики, используемое напряжение и выдерживаемое напряжение, если оно будет использоваться при подаче напряжения постоянного тока. Существует также тенденция к значительному уменьшению емкости в конденсаторах миниатюрного размера. Характеристики смещения постоянного тока также должны учитываться при выборе емкости.
Рисунок 25: Скорость изменения емкости
— пример характеристики смещения постоянного тока (высокая диэлектрическая проницаемость)
Рисунок 26: Влияние характеристики смещения постоянного тока (сравнение эффективной емкости при подаче 3,3 В)
Оптимальная линейка MLCC для замены электролитических конденсаторов
Нажав на различные параметры ниже для существующего сменного конденсатора, вы можете увидеть рекомендуемый продукт MLCC.
* Обратите внимание, что приведенная здесь информация не гарантирует совместимость продукта.
* Пожалуйста, примите решение после достаточного тестирования совместимости продукта.
Как выбрать оптимальный MLCC для замены электролитического конденсатора (PDF)
Чтобы просмотреть рекомендуемые запасные продукты, просто нажмите кнопку.
TDK предлагает обширную линейку MLCC для достижения успеха в замене алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов. Мы также предоставляем ELC Control MLCC, который может контролировать значение ESR для предотвращения аномальных колебаний и антирезонанса.Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.
Краткое руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
- В последние годы производство высокоемкостных MLCC от нескольких десятков до более 100 мкФ позволило заменить танталовые и алюминиевые электролитические конденсаторы.
- Переход на MLCC в широком спектре потребительских и промышленных устройств продвигается благодаря их высокому номинальному напряжению, превосходному управлению пульсациями, длительному сроку службы и высокой надежности.
* Недостатком MLCC с высоким диэлектриком является уменьшение емкости из-за температуры или приложения постоянного напряжения (температурная характеристика, характеристика смещения постоянного тока). Кроме того, функция экстремально низкого ESR может привести к аномальным колебаниям и возникновению антирезонанса, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность. TDK также предлагает MLCC управления ESR, который может контролировать значение ESR для предотвращения аномальных колебаний и антирезонанса.
* Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.
Поддержка продукта
Инструменты технической поддержки
TDK предоставляет следующие инструменты поддержки дизайна бесплатно на нашем сайте. Пожалуйста, используйте их для проектирования схем и контрмер ЭМС.
■ SEAT: программное обеспечение для анализа характеристик компонентов
«SEAT» — это бесплатный программный продукт, который может отображать характеристики различных компонентов TDK (керамические конденсаторы, микросхемы, индукторы (катушки), синфазные фильтры), моделировать их влияние на компьютер и т. Д.
■ TVCL: электронные компоненты для схемных симуляторов
Это имитационные модели для воспроизведения характеристик электронных компонентов TDK в симуляторах. S-параметр, модель эквивалентной схемы, модель SPICE, а также библиотеки для различных симуляторов. Мы рекомендуем модель смещения постоянного тока, которая учитывает частоту и характеристики смещения постоянного тока, для проектирования схемы источника питания.
Рисунок 27: Инструменты технической поддержки
, Коды и маркировка для конденсаторов »Электроника Примечания Конденсаторы имеют большое количество маркировок и кодов, которые указывают их значение, допуск и другие важные параметры.
Конденсатор Учебник включает в себя:
Конденсатор использует
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный конденсатор слюды
Супер конденсатор
SMD конденсатор
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — советы и подсказки
Коды конденсаторов и маркировка
Таблица перевода
Конденсаторы имеют различные маркировочные коды.Эти маркировки и коды указывают на различные свойства конденсаторов, и их необходимо понимать, чтобы выбрать требуемый тип.
Сегодня большинство конденсаторов обозначены буквенно-цифровыми кодами, но можно увидеть более старые конденсаторы, которые имеют цветовые коды. Эти цветовые коды конденсаторов встречаются реже, чем в предыдущие годы, но некоторые еще можно увидеть.
Коды маркировки конденсаторов различаются по своему формату в зависимости от того, является ли компонент устройством поверхностного монтажа или является ли этилированным устройством, а также конденсатором диэлектрика.Размер также играет важную роль в определении маркировки конденсатора — мелкие компоненты должны использовать сокращенные системы кодирования, тогда как более крупные конденсаторы, такие как алюминиевые электролитические разновидности, могут записывать соответствующие параметры на корпусе в полном объеме.
Некоторые из систем маркировки были стандартизированы EIA — Союзом электронной промышленности, и они обеспечивают общность в отрасли.
Различные типы конденсаторов имеют разные маркировочные коды и схемы Коды маркировки конденсаторов: основы
Конденсаторы маркируются разными способами.Существует ряд базовых систем маркировки, которые используются различными типами конденсаторов, и разные производители используют их по мере необходимости и наилучшим образом подходят для конкретного продукта.
Примечание: , что в некоторых случаях аббревиатура MFD используется для обозначения µF, а не MegaFarad.
Ниже приведены некоторые из основных схем кодирования для различных параметров:
Коды температурных коэффициентов
Часто необходимо пометить конденсатор маркировкой или кодом, который указывает температурный коэффициент конденсатора.Эти коды конденсаторов стандартизированы EIA, но также могут использоваться и другие общепринятые отраслевые коды. Эти коды обычно используются для керамических и других пленочных конденсаторов.
Температурный коэффициент указан в единицах на миллион на градус C; PPM / ° С.
Маркировка общего температурного коэффициента EIA Промышленность Температурный коэффициент (ppm / ° C) C0G NP0 0 S1G N033 -33 U1G N075 -75 P2G N150 -150 S2H N330 -330 U2J N750 -750 P3K N1500 -1500
Маркировка полярности конденсатора
Одна важная маркировка для поляризованных конденсаторов — это полярность.Необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы обеспечить соблюдение маркировки полярности при установке этих конденсаторов в цепи, в противном случае возможно повреждение компонента и, что более важно, остальной части печатной платы. Поляризованные конденсаторы эффективно означают алюминиевый электролит и тантал.
Многие современные конденсаторы помечены фактическими знаками + и -, что позволяет легко определить полярность конденсатора.
Другим форматом для маркировки полярности электролитических конденсаторов является использование полосы на компоненте.На электролитическом конденсаторе полоса указывает отрицательный вывод на .
Маркировка на электролитическом конденсаторе — полоса указывает на отрицательное соединение
В этом случае на маркировочной полосе также имеется отрицательный знак для усиления сообщения. Если конденсатор представляет собой осевую версию с выводами на обоих концах упаковки, полоса маркировки полярности может сопровождаться стрелкой, указывающей на отрицательный вывод.
Для свинцовых танталовых конденсаторов маркировка полярности указывает положительный вывод.Знак «+» расположен рядом с положительным отведением. Когда новый, может использоваться дальнейшее создание полярности, потому что можно видеть, что положительный вывод длиннее отрицательного.
Маркировка танталовых конденсаторов с выводами Маркировка для различных типов конденсаторов
Многие большие конденсаторы, такие как электролитические конденсаторы, дисковая керамика и многие пленочные конденсаторы, достаточно велики, чтобы на корпусе была напечатана их маркировка.
На конденсаторах большего размера достаточно места для отметки значения, допуска, рабочего напряжения и часто других данных, таких как пульсации напряжения.
Существует ряд тонких различий в кодах и маркировке конденсаторов, используемых для различных типов свинцовых конденсаторов:
- Маркировка электролитических конденсаторов: Многие свинцовые конденсаторы довольно большие, хотя некоторые меньше. Таким образом, часто можно предоставить полное значение и детали в не сокращенном формате. Однако многие меньшие электролитические конденсаторы должны иметь маркировку на них, так как места недостаточно.
Типичная маркировка может относиться к формату 22 мкФ 50В. Значение и рабочее напряжение очевидны. Полярность отмечена полоской для обозначения отрицательной клеммы.
- Маркировка свинцовых танталовых конденсаторов: Кондуктивные свинцовые танталовые конденсаторы обычно имеют свои значения, отмеченные в микрофарадах, мкФ.
Обычно маркировка на конденсаторе может давать цифры как 22 и 6 В. Это указывает на конденсатор 22 мкФ с максимальным напряжением 6В.
- Маркировка керамических конденсаторов: Керамические конденсаторы, как правило, меньше, чем типы, такие как электролитические конденсаторы, и поэтому маркировка должна быть более краткой.Разнообразные схемы могут быть использованы. Часто значение может быть дано в пикофарадах. Иногда можно увидеть такие цифры, как 10n, а это указывает на 10 нФ конденсатор. Аналогично, n51 обозначает конденсатор емкостью 0,51 нФ или 510 пФ и т. Д. ,
- Коды керамических конденсаторов SMD: Конденсаторы поверхностного монтажа часто очень малы и не имеют места для маркировки. Во время изготовления конденсаторы загружаются в сборочную машину и нет необходимости в какой-либо маркировке.
- Маркировка танталовых конденсаторов SMD: Наиболее простая система маркировки танталовых конденсаторов SMD — это то, где значение отображается непосредственно. Маркировка танталовых конденсаторов SMD
Также обратите внимание на полосу, обозначающую соединение + ve. В случаях, когда есть место для маркировки или кода, часто используется простой трехзначный формат, подобный показанному ниже, особенно для конденсаторов, таких как керамические форматы. Для примера кода конденсатора, показанного на схеме, две цифры 47 обозначают значащие цифры, а цифра 5 обозначает множитель 5, то есть 100 000, то есть 4,7 мкФ. Маркировка танталовых конденсаторов SMD В некоторых случаях единственной маркировкой, показанной на конденсаторе, может быть полоса на одном конце, указывающая полярность.Это особенно важно, поскольку необходимо иметь возможность проверять полярность и иметь маркировку для определения полярности конденсатора. Особенно важно иметь маркировку полярности конденсатора, потому что танталовые конденсаторы с обратным смещением приводят к их разрушению.
В целом очень легко определить, что означают различные коды конденсаторов и схемы маркировки. Хотя, как представляется, существует множество различных схем кодирования, они, как правило, очень очевидны, и если нет, то их значение вскоре раскрывается при обращении к руководству по кодированию.
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Возврат в меню компонентов. , ,
.
- Дешево в производстве
- Хорошие высокочастотные характеристики
- Хорошая стабильность зависит от фактического керамического диэлектрика
- Доступен как в свинцовых, так и в SMD (MLCC) упаковках
- Не удается достичь высоких уровней емкости поляризованных типов
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды транзистор Фототранзистор FET Типы памяти тиристор Соединители РЧ разъемы Клапаны / Трубы батареи Выключатели Реле
Вернуться в меню компонентов., ,
Руководства по решениям
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC Обзор
Несколько конденсаторов используются в электронных устройствах. Алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы используются в приложениях, где требуется большая емкость, но миниатюризация и уменьшение профиля этих продуктов затруднены, и они имеют значительные проблемы с саморазогревом из-за пульсаций тока.
Тем не менее, благодаря достижениям большой емкости MLCC в последние годы, стало возможным заменить различные типы конденсаторов, используемых в цепях электропитания, на MLCC.
Переключение на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как небольшой размер благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, управлению пульсациями, повышенной надежности и длительному сроку службы. Однако функция низкого ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) MLCC может иметь неблагоприятные последствия, которые могут привести к аномальным колебаниям и антирезонансу, поэтому необходимо соблюдать осторожность.
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
Сводное руководство по замене электролитических конденсаторов на MLCC
Почему электролитические конденсаторы теперь заменяются MLCC?
Замена электролитического конденсатора возможна сегодня из-за большой емкости в MLCC
Рисунок 1. Полоса частот, используемая различными конденсаторами, и диапазон емкости
Наряду с растущей высокой интеграцией основных компонентов БИС и ИС в электронных устройствах наблюдается тенденция к низкому напряжению в источниках питания, которые питают эти компоненты.Кроме того, потребление энергии также увеличилось с развитием многофункциональности, и тенденция к использованию высокого тока продолжается. Чтобы поддержать тенденции к низкому напряжению и высокому току, источники питания электронных устройств переключились с преобразователей промежуточных шин на распределенные системы электропитания, которые размещают несколько миниатюрных преобразователей постоянного тока (POL-преобразователи) вблизи нагрузок LSI и IC.
В преобразователе POL несколько конденсаторов подключены извне.Ранее алюминиевые и танталовые конденсаторы использовались, в частности, из-за необходимости большой емкости в выходных сглаживающих конденсаторах.
Тем не менее, трудность миниатюризации этих электролитических конденсаторов является препятствием для сокращения пространства схемы. Кроме того, они имеют значительные проблемы с саморазогревом из-за пульсаций тока.
MLCC, используемые во многих электронных устройствах, представляют собой конденсаторы с превосходными характеристиками, но их емкость сравнительно мала, и они используются в основном в фильтрах и высокочастотных цепях.Тем не менее, с прогрессом в технологии утонения и многослойности диэлектрических материалов MLCC в последние годы, были разработаны MLCC с большой емкостью от нескольких десятков до более 100 мкФ, позволяющие заменять электролитические конденсаторы.
Меры предосторожности при использовании различных конденсаторов
Основные характеристики и предостережения по использованию MLCC, алюминиевых электролитических конденсаторов и танталовых электролитических конденсаторов указаны ниже.Важно понимать эти предостережения относительно использования, а также достоинства и недостатки этих конденсаторов при замене их на MLCC.
Несмотря на то, что MLCC с большой емкостью позволяют заменять электролитические конденсаторы, важно отметить их недостаток, который заключается в большой скорости изменения емкости из-за температуры и смещения постоянного тока. Кроме того, слишком низкое значение ESR имеет неблагоприятные последствия и может привести к аномальным колебаниям в цепях электропитания.
»Примечание к вопросу: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора для преобразователя постоянного тока?
»Примечание к вопросу: Какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?
 MLCC |  Тантал электролитический конденсатор |  Алюминий | |
|---|---|---|---|
| Основные функции |
|
|
|
| Меры предосторожности при использовании |
|
|
|
Конденсаторы электролитические с большой емкостью, которые имеют короткий срок службы из-за значительного самонагревания
Рисунок 2: Сравнительный пример саморазогрева конденсатора из-за пульсаций тока
(частота: 100 кГц)
ESR конденсатора изменяется в зависимости от частоты.
С ESR конденсатора на определенной частоте, установленной как «R», и током пульсации, установленным как «I», «RI 2 » становится тепловой потерей мощности, и конденсатор самонагревается.
В то время как большая емкость получается с использованием электролитического конденсатора, выделяется значительное тепло из-за пульсаций тока и высокого ESR , что является слабостью электролитических конденсаторов.
Верхний предел пульсирующего тока, который допускает конденсатор, называется «допустимым пульсирующим током».Срок службы конденсатора уменьшится, когда использование превысит допустимый ток пульсации.
Примечание: ESR и пульсирующие токи
Рисунок 3: ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
Идеальный конденсатор будет обладать только свойствами емкости, но в действительности он также содержит резистор и катушку индуктивности из-за электродов. Компонент резистора, не показанный в идеальном конденсаторе, называется «ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)», а компонент индуктора называется «ESL (эквивалентная последовательная индуктивность)».
Рисунок 4: Пульсирующие токи
DC (постоянный ток) — это когда ток течет в одном направлении, но в источниках постоянного тока в дополнение к постоянному току имеются различные компоненты переменного тока с наложением, которые добавляют пульсацию к току. Например, постоянный ток, возникающий в результате выпрямления (двухполупериодного выпрямления) коммерческого переменного тока, содержит пульсирующие пульсирующие токи при удвоенном цикле промышленного переменного тока.Кроме того, пульсирующий ток цикла переключения в переключающем преобразователе постоянного тока накладывается на напряжение постоянного тока. Это называется «пульсация тока».
Алюминиевые конденсаторы имеют срок службы 10 лет
Алюминиевые электролитические конденсаторы широко используются в электронных устройствах, потому что они имеют высокую емкость и стоят недорого, но из-за их ограниченного срока службы требуется осторожность. Типичный срок службы алюминиевого электролитического конденсатора составляет десять лет. Это связано с тем, что емкость высыхает при высыхании электролитического раствора (потеря емкости).
Количество потерянного электролитического раствора зависит от температуры и близко соответствует «уравнению Аррениуса» кинетики химических реакций. Если температура использования увеличится на 10 ° C, срок службы сократится до половины. Если температура использования снижается на 10 ° C, срок службы увеличивается вдвое, поэтому это также называется правилом «10 ° C double». По этой причине срок службы уменьшается еще больше при использовании в условиях значительного самонагревания из-за пульсаций тока.
Высыхание электролитического раствора также увеличивает СОЭ. Следует отметить, что пиковое значение пульсирующего напряжения не превышает номинальное напряжение (выдерживаемое напряжение), когда пульсирующее напряжение накладывается на напряжение постоянного тока. Конденсатор, используемый в цепи питания, имеет номинальное напряжение, в три раза превышающее входное напряжение.
Рисунок 5. Диапазон номинальных напряжений различных конденсаторов
Рисунок 6: Сравнение срока службы
Пример замены MLCC: понижающий DC-DC преобразователь
Замена выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока
Конденсаторное тепловыделение за счет ЭПР и пульсаций тока является основной проблемой в выходных конденсаторах цепей питания.
На рисунке 7 показана принципиальная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.
Выходной конденсатор этого типа является основной целью замены электролитических конденсаторов на MLCC в преобразователях постоянного тока в качестве решения проблемы самонагрева, уменьшения пространства и повышения надежности.
Рисунок 7: Основная схема преобразователя POL
(понижающий преобразователь постоянного тока)
Примечание: Фундаментальная схема преобразователя POL (понижающий DC-DC преобразователь)
На рисунке 8 показана принципиальная схема миниатюрного понижающего преобразователя постоянного тока, который используется в качестве преобразователя POL во многих электронных устройствах.
Цепь главного преобразователя была преобразована в ИС, а конденсатор и катушка индуктивности прикреплены снаружи на печатной плате (также существуют изделия с внутренним присоединением).
Конденсатор, который идет перед микросхемой, называется «входной конденсатор (Cin)», а тот, который идет после, — «выходной конденсатор (Cout)». Помимо сбора электрического заряда и сглаживания выходного напряжения, выходной конденсатор в преобразователе постоянного тока играет роль заземления и устранения пульсации переменного тока.
Сравнение характеристик выходного конденсатора в понижающем преобразователе постоянного тока
Выходные напряжения выходных конденсаторов понижающего преобразователя постоянного тока сравнивались с использованием оценочной платы следующего типа. Сравниваемые конденсаторы представляли собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор, танталовый электролитический конденсатор, функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор и MLCC с емкостью 22 мкФ.
Рисунок 8: Сравнительная проверка выходного напряжения различных электролитических конденсаторов с MLCC (продукты 22 мкФ)
MLCC имеет малые пульсирующие токи и небольшое самонагревание из-за низкого ESR
На основе ранее заявленных условий было проведено сравнение выходного тока и выходного напряжения типичного алюминиевого электролитического конденсатора, танталового электролитического конденсатора, функционального полимерно-алюминиевого электролитического конденсатора и MLCC с емкостью 22 мкФ.
ESR в порядке убывания размера представляет собой типичный алюминиевый электролитический конденсатор> танталовый электролитический конденсатор> функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор> MLCC. Пульсирующее напряжение, которое вызывает саморазогрев, следует аналогичной схеме. Функциональный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор использует проводящий полимер в качестве электролита и является типом, разработанным для низкого ESR. По сравнению с обычным алюминиевым электролитическим конденсатором пульсации напряжения значительно меньше, но форм-фактор немного велик, а цена дорогая.
Рисунок 9: Результаты теста выходной характеристики (продукты 22 мкФ) различных типов электролитических конденсаторов с MLCC (характеристика B)
Частотно-волновые характеристики и частотные характеристики ESR для каждого из них следующие.
Рисунок 10. Частотные характеристики сопротивления и частотные характеристики ESR для различных конденсаторов
.
Когда ESR конденсатора становится ниже, пульсирующее напряжение может поддерживаться на меньшем уровне. Как показано на графике ниже, ESR MLCC составляет около нескольких ммОм, что крайне мало.По этой причине MLCC отображает оптимальную производительность в качестве замены электролитического конденсатора.
Рисунок 11: Соотношение между ESR и пульсационным напряжением (частота переключения 340 кГц)
Преимущества замены электролитического конденсатора в преобразователе постоянного тока в MLCC
Замена электролитического конденсатора на MLCC обеспечивает различные преимущества, такие как управление пульсациями, а также уменьшение места на печатной плате благодаря миниатюрному и низкопрофильному форм-фактору, длительному сроку службы и повышению надежности.
Ripple Control, высокая надежность, длительный срок службы
Самонагрев из-за пульсаций тока в конденсаторах с высоким ESR сокращает срок службы конденсатора.
ESR у MLCC ниже, чем у электролитического конденсатора из-за двузначных чисел, а длительный срок службы повышает надежность.
Рисунок 12. Контроль пульсации
Миниатюризация
Переключение на миниатюрные низкопрофильные MLCC позволяет уменьшить пространство на печатной плате.
Рисунок 13: Переключение с алюминиевого электролитического конденсатора на MLCC
Вопрос примечание: можно ли управлять пульсирующим напряжением путем увеличения емкости электролитического конденсатора?
ESR электролитического конденсатора немного уменьшается, когда емкость увеличивается. Тем не менее, принципиально трудно контролировать пульсации путем увеличения емкости. Это связано с тем, что постоянная времени увеличивается вместе с увеличением емкости.
Скорость отклика переходного процесса, такого как процесс зарядки и разрядки конденсатора, может быть выражена как индекс постоянной времени, называемый (T). В RC-цепи, состоящей из сопротивления (R) и конденсатора (C), постоянная времени становится равной T = RC (R — в единицах Ом [Ω], емкость C — в единицах Фарад [F]). Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, мало, когда постоянная времени мала, и увеличивается по мере увеличения постоянной времени.
Постоянная времени становится чрезвычайно большой при использовании электролитического конденсатора с чрезмерно большой емкостью. В DC-DC преобразователе с повторяющимся кратковременным переключением разрядка не завершается в течение времени выключения, и заряд остается в электролитическом конденсаторе. В результате напряжение не уменьшается в достаточной степени, в форме волны напряжения возникают искажения, и выходной сигнал становится нестабильным, что не обеспечивает благоприятного управления пульсациями (рисунок 14).
Рисунок 14: Искажения, возникающие в форме волны алюминиевого электролитического конденсатора большой емкости
С другой стороны,MLCC не имеют такой проблемы из-за низкого ESR в широкой полосе частот, что обеспечивает благоприятный контроль пульсации вместо электролитического конденсатора.
Рисунок 15. Импеданс и ESR электролитического конденсатора
и MLCC
Вопрос примечание: почему возникают аномальные колебания, когда MLCC используется в качестве выходного конденсатора в преобразователе постоянного тока?
Низкое значение ESR является особенностью MLCC, но оно настолько ниже по сравнению с алюминиевым электролитическим конденсатором, что, напротив, выходное напряжение преобразователя постоянного тока становится нестабильным и вызывает колебания.
Как показано на рисунке справа, преобразователь постоянного тока сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением, усиливает величину ошибки с помощью усилителя ошибки (усилитель ошибки) и выполняет отрицательную обратную связь для достижения постоянного и стабильного напряжения постоянного тока. , Однако задержка фазы сигнала возникает из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) сглаживающей цепи. Когда фазовая задержка приближается к 180 °, создается положительная обратная связь, в результате чего она становится нестабильной и колебательной.
Рисунок 16. Схема отрицательной обратной связи в преобразователе постоянного тока
.
Вопрос примечание: Какая фазовая компенсация используется для предотвращения аномальных колебаний?
Существует схема платы, используемая в качестве диаграммы для определения того, будет ли отрицательная обратная связь работать стабильно.Горизонтальная ось графика — это частота, а вертикальная ось — усиление и фаза.
По мере приближения фазового запаздывания из-за индуктивности (L) и конденсатора (C) к 180 ° это создает положительную обратную связь, и выходной сигнал становится нестабильным. Однако установка усиления на 1 или менее (0 дБ или менее), даже если запаздывание фазы составляет 180 °, сходит сигнал и может предотвратить колебания.
Подключите конденсатор и резистор рядом с усилителем ошибки, чтобы уменьшить запаздывание фазы, и отрегулируйте его, чтобы отменить. Это называется «фазовая компенсация».Предыдущие конструкции, в которых использовался алюминиевый электролитический конденсатор с высоким ESR для выходного конденсатора, не имели этой проблемы. Однако MLCC имеет недостаточную компенсацию, которая вызывает аномальные колебания, поэтому следует соблюдать осторожность при замене конденсаторов.
Рисунок 17: Схема платы (усиление и фазово-частотные характеристики)
Рисунок 18: Схема фазовой компенсации
Пример замены MLCC: разъединяющий конденсатор (байпасный конденсатор)
Замена развязывающего конденсатора (байпасного конденсатора)
Ранее электролитические конденсаторы и MLCC, когда они были подключены параллельно для развязки в аналоговой схеме, но с производством MLCC с большой емкостью, замена электролитических конденсаторов на MLCC продвигается.
В частности, большая емкость требуется для уменьшения импеданса из-за большого ЭПР в алюминиевом электролитическом конденсаторе. Однако MLCC не нуждается в той же емкости, что и алюминиевый электролитический конденсатор, потому что низкий ESR является особенностью MLCC. Миниатюризация и низкий профиль MLCC также позволяют уменьшить пространство на печатной плате, а длительный срок службы и превосходная надежность также являются преимуществами замены.
Рисунок 19: Преобразователь POL (понижающий преобразователь постоянного тока)
Принципиальная схема
Примечание: развязывающий конденсатор
Когда конденсатор подключен параллельно к линии электропитания ИС, в линии электропитания имеется импеданс, который не показан на принципиальной схеме, который может изменить напряжение источника питания и вызвать неисправность или помехи между цепями. ,
Конденсатор подключен параллельно для управления изменениями напряжения при зарядке и разрядке. Кроме того, поскольку конденсатор пропускает переменный ток, он удаляет или направляет пульсации на землю. Это называется «развязывающий конденсатор» (также называемый «обводной конденсатор»).
Рисунок 20: Роль развязывающего конденсатора
Для использования развязки идеальный конденсатор будет иметь низкий импеданс в широком диапазоне частот от низких до высоких, но в действительности частотно-импедансные характеристики конденсатора соответствуют V-образной кривой.
Частота на впадине V-образной формы называется «частотой саморезонирования» (SRF), и она действует как конденсатор в области ниже SRF. По этой причине конденсаторы с различными характеристиками обычно подключаются параллельно, чтобы покрывать широкую полосу частот в приложениях развязки.
Рисунок 21: Роль развязывающего конденсатора
Преимущества замены электролитического конденсатора на MLCC в преобразователе постоянного тока
Вопрос примечание: что такое антирезонансное явление, которое возникает, когда MLCC используется в качестве развязывающего конденсатора?
Низкая ESR — это особенность MLCC, но это может иметь неблагоприятные последствия даже в случаях разъединения.Например, несколько MLCC соединены параллельно для разъединения в ИС, работающей с большим током и низким напряжением. Конденсатор функционирует как конденсатор ниже полосы частот SRF (саморезонирующая частота) и в качестве индуктора выше SRF.
По этой причине, когда SRF двух MLCC находятся близко друг к другу, параллельная резонансная цепь LC создается между SRF индуктором и конденсатором, и им легко колебаться. Это явление называется «антирезонанс».Антирезонанс создает интенсивные пики импеданса, которые ослабляют эффект устранения шума на этой частоте. Это может привести к нестабильности напряжения питания и неисправности цепи.
Рисунок 22: Параллельные соединения MLCC для развязки и антирезонансная проблема
Вопрос примечание: Какие меры принимаются для предотвращения антирезонанса?
Новая серия ESR Control MLCC была независимо разработана TDK для эффективного решения этой проблемы.Этот конденсатор имеет структуру, аналогичную трехконтактному сквозному типу конденсатора. Используя комбинации из нескольких рисунков внутренних электродов, это позволяет создавать более высокие значения ESR, изменяя значение проводящего сопротивления внутри слоистого тела. Это позволяет продуктам иметь измененное значение ESR без изменения емкости, размера микросхемы или выдерживаемого напряжения.
Рисунок 23: Сравнение характеристик предыдущих продуктов
и ESR Control MLCC
Рисунок 24: Управление антирезонансом с помощью ESR Control MLCC
Примечание по вопросу: Можно ли использовать контроллер ESR Control MLCC для компенсации фазы в преобразователе постоянного тока?
Это может быть использовано очень эффективно для такой цели.Использование сложной цепи сети для выполнения фазовой компенсации создаст проблему, увеличив количество деталей. Тем не менее, количество деталей может контролироваться путем разработки оптимального значения ESR при обеспечении стабильной работы. Это также имеет то преимущество, что не требует каких-либо особых ограничений для конструкции проводки или компоновки печатной платы, поскольку она изготовлена с использованием тех же материалов и технологий, что и существующие продукты.
Руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
В этом разделе объясняется, как выбрать оптимальный MLCC для предполагаемого применения при замене электролитического конденсатора на MLCC.Пожалуйста, используйте его для повышения надежности ваших продуктов.
Меры предосторожности при выборе конденсаторов на основе характеристик
Осторожно: Емкость в материалах с высокой диэлектрической проницаемостью будет меняться в зависимости от приложенного напряжения
MLCC — превосходный конденсатор, но он также имеет недостатки. Емкость MLCC изменяется в соответствии с приложенным напряжением. Это называется «характеристикой смещения постоянного тока», когда подается напряжение постоянного тока. Изменения в емкости (в зависимости от смещения постоянного тока) редко наблюдаются при низко-диэлектрической постоянной MLCC (тип 1), но появляются при высокой диэлектрической проницаемости MLCC (тип 2).
Это вызвано внутренней поляризацией сегнетоэлектрика (BaTiO3 и т. Д.), Используемого материалом с высокой диэлектрической проницаемостью. По этой причине, , при выборе необходимо учитывать диэлектрические характеристики, используемое напряжение и выдерживаемое напряжение, если оно будет использоваться при подаче напряжения постоянного тока. Существует также тенденция к значительному уменьшению емкости в конденсаторах миниатюрного размера. Характеристики смещения постоянного тока также должны учитываться при выборе емкости.
Рисунок 25: Скорость изменения емкости
— пример характеристики смещения постоянного тока (высокая диэлектрическая проницаемость)
Рисунок 26: Влияние характеристики смещения постоянного тока (сравнение эффективной емкости при подаче 3,3 В)
Оптимальная линейка MLCCдля замены электролитических конденсаторов
Нажав на различные параметры ниже для существующего сменного конденсатора, вы можете увидеть рекомендуемый продукт MLCC.
* Обратите внимание, что приведенная здесь информация не гарантирует совместимость продукта.
* Пожалуйста, примите решение после достаточного тестирования совместимости продукта.
Как выбрать оптимальный MLCC для замены электролитического конденсатора (PDF)
Чтобы просмотреть рекомендуемые запасные продукты, просто нажмите кнопку.
TDK предлагает обширную линейку MLCC для достижения успеха в замене алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов. Мы также предоставляем ELC Control MLCC, который может контролировать значение ESR для предотвращения аномальных колебаний и антирезонанса.Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.
Краткое руководство по замене электролитического конденсатора на MLCC
- В последние годы производство высокоемкостных MLCC от нескольких десятков до более 100 мкФ позволило заменить танталовые и алюминиевые электролитические конденсаторы.
- Переход на MLCC в широком спектре потребительских и промышленных устройств продвигается благодаря их высокому номинальному напряжению, превосходному управлению пульсациями, длительному сроку службы и высокой надежности.
* Недостатком MLCC с высоким диэлектриком является уменьшение емкости из-за температуры или приложения постоянного напряжения (температурная характеристика, характеристика смещения постоянного тока). Кроме того, функция экстремально низкого ESR может привести к аномальным колебаниям и возникновению антирезонанса, поэтому при замене конденсаторов необходимо соблюдать осторожность. TDK также предлагает MLCC управления ESR, который может контролировать значение ESR для предотвращения аномальных колебаний и антирезонанса.
* Пожалуйста, выберите правильный MLCC для вашего приложения, чтобы повысить надежность ваших продуктов.
Поддержка продукта
Инструменты технической поддержки
TDK предоставляет следующие инструменты поддержки дизайна бесплатно на нашем сайте. Пожалуйста, используйте их для проектирования схем и контрмер ЭМС.
■ SEAT: программное обеспечение для анализа характеристик компонентов
«SEAT» — это бесплатный программный продукт, который может отображать характеристики различных компонентов TDK (керамические конденсаторы, микросхемы, индукторы (катушки), синфазные фильтры), моделировать их влияние на компьютер и т. Д.
■ TVCL: электронные компоненты для схемных симуляторов
Это имитационные модели для воспроизведения характеристик электронных компонентов TDK в симуляторах. S-параметр, модель эквивалентной схемы, модель SPICE, а также библиотеки для различных симуляторов. Мы рекомендуем модель смещения постоянного тока, которая учитывает частоту и характеристики смещения постоянного тока, для проектирования схемы источника питания.
Рисунок 27: Инструменты технической поддержки
,имеют большое количество маркировок и кодов, которые указывают их значение, допуск и другие важные параметры.
Конденсатор Учебник включает в себя:
Конденсатор использует
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный конденсатор слюды
Супер конденсатор
SMD конденсатор
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — советы и подсказки
Коды конденсаторов и маркировка
Таблица перевода
Конденсаторы
имеют различные маркировочные коды.Эти маркировки и коды указывают на различные свойства конденсаторов, и их необходимо понимать, чтобы выбрать требуемый тип.
Сегодня большинство конденсаторов обозначены буквенно-цифровыми кодами, но можно увидеть более старые конденсаторы, которые имеют цветовые коды. Эти цветовые коды конденсаторов встречаются реже, чем в предыдущие годы, но некоторые еще можно увидеть.
Коды маркировки конденсаторов различаются по своему формату в зависимости от того, является ли компонент устройством поверхностного монтажа или является ли этилированным устройством, а также конденсатором диэлектрика.Размер также играет важную роль в определении маркировки конденсатора — мелкие компоненты должны использовать сокращенные системы кодирования, тогда как более крупные конденсаторы, такие как алюминиевые электролитические разновидности, могут записывать соответствующие параметры на корпусе в полном объеме.
Некоторые из систем маркировки были стандартизированы EIA — Союзом электронной промышленности, и они обеспечивают общность в отрасли.
Различные типы конденсаторов имеют разные маркировочные коды и схемыКоды маркировки конденсаторов: основы
Конденсаторы маркируются разными способами.Существует ряд базовых систем маркировки, которые используются различными типами конденсаторов, и разные производители используют их по мере необходимости и наилучшим образом подходят для конкретного продукта.
Примечание: , что в некоторых случаях аббревиатура MFD используется для обозначения µF, а не MegaFarad.
Ниже приведены некоторые из основных схем кодирования для различных параметров:
Коды температурных коэффициентов
Часто необходимо пометить конденсатор маркировкой или кодом, который указывает температурный коэффициент конденсатора.Эти коды конденсаторов стандартизированы EIA, но также могут использоваться и другие общепринятые отраслевые коды. Эти коды обычно используются для керамических и других пленочных конденсаторов.
Температурный коэффициент указан в единицах на миллион на градус C; PPM / ° С.
| Маркировка общего температурного коэффициента | ||
|---|---|---|
| EIA | Промышленность | Температурный коэффициент (ppm / ° C) |
| C0G | NP0 | 0 |
| S1G | N033 | -33 |
| U1G | N075 | -75 |
| P2G | N150 | -150 |
| S2H | N330 | -330 |
| U2J | N750 | -750 |
| P3K | N1500 | -1500 |
Маркировка полярности конденсатора
Одна важная маркировка для поляризованных конденсаторов — это полярность.Необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы обеспечить соблюдение маркировки полярности при установке этих конденсаторов в цепи, в противном случае возможно повреждение компонента и, что более важно, остальной части печатной платы. Поляризованные конденсаторы эффективно означают алюминиевый электролит и тантал.
Многие современные конденсаторы помечены фактическими знаками + и -, что позволяет легко определить полярность конденсатора.
Другим форматом для маркировки полярности электролитических конденсаторов является использование полосы на компоненте.На электролитическом конденсаторе полоса указывает отрицательный вывод на .
Маркировка на электролитическом конденсаторе — полоса указывает на отрицательное соединение В этом случае на маркировочной полосе также имеется отрицательный знак для усиления сообщения.
Если конденсатор представляет собой осевую версию с выводами на обоих концах упаковки, полоса маркировки полярности может сопровождаться стрелкой, указывающей на отрицательный вывод.
Для свинцовых танталовых конденсаторов маркировка полярности указывает положительный вывод.Знак «+» расположен рядом с положительным отведением. Когда новый, может использоваться дальнейшее создание полярности, потому что можно видеть, что положительный вывод длиннее отрицательного.
Маркировка танталовых конденсаторов с выводамиМаркировка для различных типов конденсаторов
Многие большие конденсаторы, такие как электролитические конденсаторы, дисковая керамика и многие пленочные конденсаторы, достаточно велики, чтобы на корпусе была напечатана их маркировка.
На конденсаторах большего размера достаточно места для отметки значения, допуска, рабочего напряжения и часто других данных, таких как пульсации напряжения.
Существует ряд тонких различий в кодах и маркировке конденсаторов, используемых для различных типов свинцовых конденсаторов:
- Маркировка электролитических конденсаторов: Многие свинцовые конденсаторы довольно большие, хотя некоторые меньше. Таким образом, часто можно предоставить полное значение и детали в не сокращенном формате. Однако многие меньшие электролитические конденсаторы должны иметь маркировку на них, так как места недостаточно.
Типичная маркировка может относиться к формату 22 мкФ 50В. Значение и рабочее напряжение очевидны. Полярность отмечена полоской для обозначения отрицательной клеммы.
- Маркировка свинцовых танталовых конденсаторов: Кондуктивные свинцовые танталовые конденсаторы обычно имеют свои значения, отмеченные в микрофарадах, мкФ.
Обычно маркировка на конденсаторе может давать цифры как 22 и 6 В. Это указывает на конденсатор 22 мкФ с максимальным напряжением 6В.
- Маркировка керамических конденсаторов: Керамические конденсаторы, как правило, меньше, чем типы, такие как электролитические конденсаторы, и поэтому маркировка должна быть более краткой.Разнообразные схемы могут быть использованы. Часто значение может быть дано в пикофарадах. Иногда можно увидеть такие цифры, как 10n, а это указывает на 10 нФ конденсатор. Аналогично, n51 обозначает конденсатор емкостью 0,51 нФ или 510 пФ и т. Д. ,
- Коды керамических конденсаторов SMD: Конденсаторы поверхностного монтажа часто очень малы и не имеют места для маркировки. Во время изготовления конденсаторы загружаются в сборочную машину и нет необходимости в какой-либо маркировке.
- Маркировка танталовых конденсаторов SMD: Наиболее простая система маркировки танталовых конденсаторов SMD — это то, где значение отображается непосредственно. Маркировка танталовых конденсаторов SMD
Также обратите внимание на полосу, обозначающую соединение + ve. В случаях, когда есть место для маркировки или кода, часто используется простой трехзначный формат, подобный показанному ниже, особенно для конденсаторов, таких как керамические форматы. Для примера кода конденсатора, показанного на схеме, две цифры 47 обозначают значащие цифры, а цифра 5 обозначает множитель 5, то есть 100 000, то есть 4,7 мкФ. Маркировка танталовых конденсаторов SMD В некоторых случаях единственной маркировкой, показанной на конденсаторе, может быть полоса на одном конце, указывающая полярность.Это особенно важно, поскольку необходимо иметь возможность проверять полярность и иметь маркировку для определения полярности конденсатора. Особенно важно иметь маркировку полярности конденсатора, потому что танталовые конденсаторы с обратным смещением приводят к их разрушению.
Маркировка танталовых конденсаторов SMD 
Маркировка танталовых конденсаторов SMD В некоторых случаях единственной маркировкой, показанной на конденсаторе, может быть полоса на одном конце, указывающая полярность.Это особенно важно, поскольку необходимо иметь возможность проверять полярность и иметь маркировку для определения полярности конденсатора. Особенно важно иметь маркировку полярности конденсатора, потому что танталовые конденсаторы с обратным смещением приводят к их разрушению.В целом очень легко определить, что означают различные коды конденсаторов и схемы маркировки. Хотя, как представляется, существует множество различных схем кодирования, они, как правило, очень очевидны, и если нет, то их значение вскоре раскрывается при обращении к руководству по кодированию.
Больше электронных компонентов:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
тиристор
Соединители
РЧ разъемы
Клапаны / Трубы
батареи
Выключатели
Реле
Возврат в меню компонентов. , ,