Простейший конденсатор (лист 68) представляет собой две металлические пластинки (обкладки), между которыми находится слой изолятора (воздух, бумага, слюда, керамика и т. п.). Если подключить конденсатор к источнику тока, например к батарее, то он зарядится: на обкладках соберутся электрические заряды (рис. 44) и вокруг этих обкладок (и особенно между ними) появится электрическое поле.
При зарядке конденсатора на той обкладке, которая подключена к «минусу» батареи, появится избыток электронов (обкладка с отрицательным зарядом), а на другой обкладке во многих атомах будет наблюдаться нехватка электронов (обкладка с положительным зарядом). Заряды на обкладках, а следовательно, и электрическое поле конденсатора останутся и после того, как мы отключим батарею, так как через слой изолятора заряды не смогут перейти с одной обкладки на другую. Конденсатор отдаст запасенную им энергию лишь в том случае, если его разрядить — соединить обкладки проводником, по которому полученные от батареи «лишние» электроны смогут перейти на противоположную обкладку и занять имеющиеся там «свободные места» (рис. 45).
Конденсатор
Необходимо отметить, что идеальных изоляторов не существует и всякий изолятор хоть плохо, но все же проводит электрический ток. Поэтому если даже не соединять проводником обкладки конденсатора, то он все равно постепенно разрядится, со временем заряды перейдут с одной обкладки на другую через изолятор и окружающий воздух.
Конденсатор как накопитель электрической энергии используется в так называемых лампах-вспышках, применяемых в фотографии. Конденсатор сравнительно долго — несколько секунд — накапливает энергию от батареи, а затем очень быстро, в течение сотых долей секунды, выдает эту энергию специальной осветительной лампе.
Но при заряде и при разряде конденсатора электрический ток выполняет одну и ту же работу, а за счет быстроты разряда лампа развивает большую мощность и дает яркую вспышку. Вспомните, что мощность это и есть работа, отнесенная к единице времени. Принципиально можно было бы построить лампу-вспышку не с конденсатором, а с катушкой, которая накапливала бы энергию в магнитном поле. Однако такая установка будет очень громоздкой и неудобной.
Способность конденсатора накапливать заряды, а следовательно, и накапливать энергию в виде электрического поля характеризуется емкостью этого конденсатора. Емкость обозначается буквой С — этой же буквой на схемах обозначаются сами конденсаторы. Единицей емкости является фарада (ф).
Имеются и более мелкие единицы: микрофарада (мкф) — миллионная доля фарады и пикофарада (пф) — миллионная доля микрофарады (лист 69). Пикофараду иногда называют микромикрофарадой (мкмкф). Фарада — это чрезвычайно большая величина, и конденсаторы такой емкости в практике никогда не встречаются. Обычно в радиоаппаратуре используются конденсаторы емкостью от нескольких пикофарад до нескольких десятков, реже — сотен микрофарад.
Конденсаторы в электронике. Самое понятное объяснение!
Емкость конденсаторов на схемах указывается сокращенно (лист 70). Если емкость конденсатора составляет доли пикофарады, то она выражается десятичной дробью с прибавлением букв «пф» (например, 0,5 пф). Целое число пикофарад, не более тысячи, выражается обычным числом без каких-либо добавлений (например, цифра 500 соответствует емкости 500 пф).
Если емкость превышает 1000 пф, то она уже выражается в микрофарадах в виде десятичной дроби. Например, обозначение 0,002 соответствует емкости 0,002 мкф или, что то же самое, 2000 пф. Десятичной дробью выражается и емкость конденсаторов более одной микрофарады. Так, например, обозначение 20,0 соответствует емкости 20 мкф.
Наряду с емкостью важной характеристикой конденсатора является его рабочее напряжение, то есть напряжение, которое можно без опасений прикладывать к его обкладкам. Если к конденсатору приложить напряжение больше, чем это разрешается, то может произойти пробой (разрушение) изолятора и как следствие этого короткое замыкание между обкладками. Величина рабочего напряжения обычно указывается на корпусе конденсатора одновременно с его емкостью.
Емкость конденсатора зависит от площади его обкладок и расстояния между ними: чем больше эта площадь и чем ближе друг к другу расположены обкладки, тем больше С. У конденсаторов малой емкости обкладки обычно выполняют в виде прямоугольных пластин или дисков, а также в виде двух трубок, расположенных одна внутри другой. У конденсаторов большой емкости обкладки представляют собой длинные ленты из тончайшего металла (фольги), которые вместе с изолирующей прокладкой свернуты в трубку и размещены в корпусе из керамики или металла.
Емкость конденсатора сильно зависит от примененного в нем изолятора. По сравнению с воздухом бумага дает увеличение емкости в три-четыре раза, слюда в пять-восемь раз, а некоторые сорта керамики — в несколько тысяч раз.
Материал диэлектрика и конструктивные особенности конденсатора сокращенно отражаются в его названии (листы 71, 72). Так, например, если обкладки конденсатора представляют собой трубки, вставленные одна в другую, а между ними находится слой керамики, то такой конденсатор называется КТК — конденсатор трубчатый керамический.
Аналогично КДК означает: конденсатор дисковый керамический, КСО — конденсатор слюдяной опрессованный (в пластмассу). Перечисленные конденсаторы обычно имеют емкость от нескольких пикофарад до нескольких тысяч пикофарад.
Различные типы бумажных конденсаторов: КБ (бумажные), КБГ (бумажные герметизированные), КБГМ (бумажные герметизированные малогабаритные) — могут иметь емкость от тысячи пикофарад (0,001 мкф) до нескольких микрофарад. Особую группу составляют электролитические конденсаторы.
Источник: oldradiogid.ru
Что такое биполярный конденсатор?
В большинстве случаев применяется два метода маркировки – буквенно-числовой и числовой. В первом случае буква обозначает величину емкости (μ, nF, pF) и играет роль десятичной запятой. Например, если неполярный конденсатор имеет маркировку 1 μ, значит это деталь с емкостью 1 мкф, а надпись 3μ3 – 3,3 мкФ.
Нужно ли соблюдать полярность конденсатора?
Однако, что касается конкретно электролитических конденсаторов, в частности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно строгое соблюдение полярности. Если такой конденсатор включить в цепь неправильно, то он не сможет нормально работать. Данные конденсаторы называются поэтому полярными.
Как работает электролитический конденсатор?
Фольга и прокладка сворачивается в рулон и помещается в корпус через который сделаны два электрических вывода. Под химическим действием электролита при приложении электрического напряжения поверхность алюминиевой фольги анода окисляется, — на поверхности фольги образуется тонкий слой диэлектрика — оксида алюминия.
Что такое неполярный конденсатор?
Конденсаторы электролитические неполярные (non polar) – электролитическое накопительное устройство постоянной ёмкости, диапазон накапливаемого заряда от 1мкФ до 220мкФ при напряжении от 16В до 160В. Допустимое отклонение ёмкости составляет ±20%.
Можно ли использовать неполярные конденсаторы вместо полярных?
Неполярный в общем случае тоже можно заменить на полярный, но с ограничениями: если это цепь постоянного тога — соблюсти полярность. Если цепь переменного тока — включить два полярных конденсатора навстречу друг другу. То есть, соединить их последовательно плюсами или минусами.
Как определить полярность пускового конденсатора?
Полярность не имеет значения, то есть выводы конденсатора не имеют обозначений плюс «+» и минус «-» и их можно подключить как угодно. Категорически нельзя применять электролитические конденсаторы (узнать их можно по меньшим размерам, при той же ёмкости, и обозначению плюс и минус на корпусе).
Что будет если неправильно подключить конденсатор?
В случае обратного подключения конденсатор не будет работать вообще, и если приложенное напряжение выше, чем значение номинальной емкости конденсатора, больший ток утечки начнет протекать и нагревать конденсатор, что приведет к повреждению диэлектрической пленки (слой алюминия очень тонкий и легко ломается) по …
Почему при включении электролитического конденсатора необходимо строго соблюдать полярность?
Электролит моментально вскипает и конденсатор «бабахает». Именно поэтому при установке такого конденсатора в схему нужно строго соблюдать полярность его включения.
Чему равна электроемкость плоского конденсатора?
Электрическая емкость плоского конденсатора – величина, обратно пропорциональная расстоянию между обкладками и прямо пропорциональная их площади. Заполнение пространства между проводниками диэлектрическим материалом может увеличить электроемкость плоского конденсатора в число раз, кратное undefined.
Чем отличается электролитический конденсатор от обычного?
Отличительная особенность электролитических конденсаторов – полярность. Если обычные конденсаторы можно впаивать в схему не беспокоясь о полярности прикладываемого к конденсатору напряжения, то электролитический конденсатор необходимо включать в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.
Можно ли заменить полярный конденсатор на неполярный?
Неполярный в общем случае тоже можно заменить на полярный, но с ограничениями: если это цепь постоянного тога — соблюсти полярность. Если цепь переменного тока — включить два полярных конденсатора навстречу друг другу. То есть, соединить их последовательно плюсами или минусами.
Как узнать где на конденсаторе плюс?
0:186:27Рекомендуемый клип · 50 сек.Простой способ проверки полярности конденсатора …YouTube
Как определить на конденсаторе плюс и минус?
0:186:27Рекомендуемый клип · 50 сек.Простой способ проверки полярности конденсатора …YouTube
Как определить рабочий и пусковой конденсатор?
По емкости также можно легко отличать рабочий конденсатор от пускового, ведь данная величина обычно раза в два минимум больше у второго. Это объясняется тем, что емкость напрямую зависит от мощности электромотора и обратно пропорциональна величине напряжения в электросети.
Почему конденсатор с течением времени сам по себе разряжается?
Конденсатор разряжается, если не присоединена нагрузка, из-за токов утечки, иначе говоря-саморазряда. Это- один из показателей качества конденсатора. У электролитических конд. утечка самая большая, у вакуумных- самая маленькая.
Зачем конденсатору накапливать заряд?
Благодаря способности конденсаторов долгое время накапливать заряд и затем быстро разряжаться в цепи с малым сопротивлением для создания импульса, делает их незаменимыми при производстве фотовспышек, ускорителей электромагнитного типа, лазеров и т. п.
Какое устройство состоит из двух раздельных диэлектриком пластин и может накапливать заряд?
Электрический конденсатор состоит из двух (иногда более) подвижных или неподвижных проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком.
Источник: toptitle.ru
Конденсаторы SMD — керамическое зло, бомба замедленного действия
Керамические SMD конденсаторы часто сгорают, при этом устройство полностью выходит из строя. У видеокарты образуются прогары в текстолите, межслойное замыкание, зачастую ремонту устройство не подлежит. А стоят сейчас видеокарты ой как дорого.
29 октября 2021, пятница 15:19
DenebCore [ ] для раздела Блоги
реклама
За пост начислено вознаграждение
А ведь так хорошо начинался день, солнечное утро, я с чашечкой ароматного кофе поедаю яишенку, ничто не предвещает беды.
реклама
Возвращаюсь с кухни в благостном настроении, и тут вам здрасте — монитор показывает черный экран, а в воздухе витает такой знакомый запах электронной гари. Включать системник уже не стал, ибо блок питания ушел в защиту, не будем усугублять ситуацию. Разбираю компутатор, вынимаю свою боевую подругу — видеокарту GTX 1080 от Gigabyte. А там оно самое, в очередной раз бахнула маленькая и подлая «петарда».
С нехорошим предчувствием достаю мультиметр. Снимаю дроссель с нагрузки. Так и есть, на памяти «коза», на кп видеочипа тоже короткое замыкание. Фаза питания вся в копоти, текстолит в труху, а сам виновник торжества разлетелся на маленькие осколки. Экономная компания Гигабайт естественно не поставила дешевый плавкий предохранитель.
В итоге имеем неисправную память, мертвый GPU, обугленную фазу питания и дырку в плате. Из-за двух копеечных деталек дорогостоящая видеокарта оправляется в утиль. И ладно бы красотка погибла в бою, добывая цифровую валюту, так нет же: позорно скопытилась, показывая рабочий стол.
Вот так они и бахают, невзначай.
реклама
Это и было той последней каплей, побудившей написать меня эту статью. Проблема с SMD конденсаторами есть, существует давно и она не решается. Уже не первая видеокарта сгорает у меня подобным образом, бывали и матплаты. Причем бахнуть может как в нагрузке, так и в полном простое, при этом отработав без проблем пару лет.
Сообразительный читатель заметит, ну отнесешь же устройство по гарантии, вернешь свои кровные. Но как бы не так — «электротермические повреждения» ставят жирный крест на этих планах, во всем виноват пользователь, и гарантия пролетает как фанера над Парижем. Очень удобно для производителя, запланированное устаревание, кто знаком с этой теорией заговора?
На любой плате — море их
реклама
Справедливости ради, нужно отметить, что и старшие братья smd конденсаторов (конденсаторы электролитические) тоже подвержены проблемам. И эти проблемы, в отличие от SMD, видны невооруженным глазом. То их вздует, то наоборот попустит и вогнет днище, а бывает и зальют все в округе своим электролитом. Электролит, кстати, очень хорошо разъедает на плате контакты и дорожки.
А если на кондер внезапно придет повышенное напряжение, он может стартануть с платы, что твоя ракета, снося все на своем пути. Результат один — происходит потеря емкости, возрастает ESR, а устройство полностью не работает либо жутко глючит. Но они хоть не уходят в короткое замыкание, по крайней мере у меня таких случаев не было, и девайс после замены конденсаторов продолжает свою жизнь.
Типичные проблемы электролитов — анорексия, беременность, критические дни
К счастью на современных видеокартах и матплатах уже практически не используют классические электролитические конденсаторы. Их заменили конденсаторы с полимерным электролитом, что значительно добавило надежности, выходят из строя они крайне редко. А вот в блоках питания никуда не денешься, приходится использовать злектролитическую классику. Там нужны большие емкости в фильтрации шин напряжений, на входе в блоке APFS опять же, полимеры такого выдать не могут. Так что и бп в зоне риска, даже самых именитых производителей.
реклама
Конденсаторы с полимерным электролитом
Еще была такая гадость, как конденсаторы Proadlizer, разработанные компанией NEC по инновационной технологии. Славились они возможностью эффективной работы на высоких частотах, а также отказом в 99% случаев через год — два работы. Их любили ставить по питанию процессора ноутбука, а так же в видеокарты и консоли прежних лет.
Девайс начинал рандомно зависать и перезагружаться, демонстрируя признаки плавающей неисправности. Лечилось это безобразие заменой NEC на танталы. А вот танталовые конденсаторы весьма надежны, работают десятки лет без потери емкости и ESR, стойки к высоким температурам. Их вы обязательно увидите на современных видеокартах и матплатах.
Те самые NEC Proadlizer с сюрпризами
Но вернемся к нашим маленьким друзьям, керамическим SMD конденсаторам. Так как они не могут иметь большую емкость, по причине своих скромных размеров, производитель вынужден их ставить на устройство в огромном количестве. Чтобы они суммарно набирали емкость при параллельном подключении.
Стоят они в основном в различных цепях питания, в качестве фильтрующих элементов, для подавления бросков напряжения и пульсаций. А паразитных пульсаций на тех же видеокартах с избытком, от работы импульсных преобразователей напряжения. Чем больше smd конденсаторов на плате, тем выше вероятность того, что один из них пустит в прекрасный момент «фазу на ноль».
При коротком замыкании в smd конденсаторе, фазы питания мгновенно уходят в перегрузку, защита по току не успевает сработать. Мосфеты фаз разогреваются до критических температур, в свою очередь уже их пробивает в короткое и 12 вольт как есть (вместо 1в — 1,2в) поступают прямиком в видеочип или процессор. Естественно чипу хана от такого перфоманса.
До хрустящей корочки
Далее, если блок питания все еще не ушел в защиту, начинает прогорать текстолит, происходит межслойное замыкание. Если блок питания достаточно мощный, или у него неисправен супервизор по защите, видеокарта может гореть достаточно долго. Пока ее не приедут тушить пожарные, вместе с квартирой. Банальные плавкие предохранители в большинстве видях и матерей производитель не ставит.
Может экономит копейки, а может так и было задумано. А ведь они могли бы купировать проблему в зародыше и не доводить дело до фатальных последствий.
Все такое маленькое и ненадежное
Как избежать данных проблем рядовому пользователю? Да к сожалению никак, рассматривать перед каждым включением свою карту в микроскоп не представляется возможным. Да и не всегда визуально видно, что кондер на подходе. Проблема, как мне видится, в самом устройстве smd элемента. Слишком маленькие расстояния между электродами, слишком тонкий слой диэлектрика.
Перепады температуры, механическое повреждение, недостаточное качество изготовления — все это может в любой момент вызвать пробой элемента. Тут только или менять технологию производства или вводить жесточайший контроль качества. А пока мы так и будем гореть синим пламенем, с отказами по гарантии.
Источник: overclockers.ru