Jaké jsou aplikace kondenzátorů?
Kondenzátory se nacházejí téměř v každém elektronickém zařízení a slouží několika základním aplikacím v návrhu obvodů. Kondenzátory mimo jiné poskytují návrhářům flexibilní možnosti filtrování, redukci šumu, ukládání energie a snímání.
V této příručce se podíváme na různé možnosti použití kondenzátorů v elektronických produktech a zařízeních.
K čemu se používají kondenzátory?
V kombinaci s odpory se kondenzátory často používají jako hlavní prvek frekvenčně selektivních filtrů. Dostupné návrhy a topologie filtrů jsou četné. Ty mohou být přizpůsobeny frekvenci a výkonu výběrem správných hodnot komponent a kvality. Mezi typy konstrukcí filtrů patří:
- Vysokopropustný filtr
- Nízkopropustný filtr
- Pásmový filtr
- Pásmový zastavovací filtr
- Vrubový filtr
- All Pass Filter
- Vyrovnávací filtr
Oddělovací a by-pass kondenzátory
Kondenzátory hrají klíčovou roli v provozu digitální elektroniky tím, že chrání citlivé mikročipy před šumem v napájecím signálu. Tento hluk může způsobit abnormální chování. Kondenzátory používané v této aplikaci se nazývají
Vazební nebo DC blokovací kondenzátory
Kondenzátory mohou propouštět střídavé signály a zároveň blokovat stejnosměrný proud a lze je použít k oddělení střídavých a stejnosměrných složek signálu. Hodnota kondenzátoru nemusí být pro vazbu přesná nebo přesná. Měla by to však být vysoká hodnota, protože reaktance kondenzátoru řídí výkon ve vazebních aplikacích.
Odlehčovací kondenzátory
V obvodech, kde je poháněna zátěž s vysokou indukčností, jako je motor nebo transformátor, mohou nastat velké přechodové výkonové špičky, protože energie uložená v indukční zátěži je náhle vybita. Tento výboj může poškodit součásti a kontakty.
Použití kondenzátoru může omezit nebo potlačit napěťové špičky v obvodu, což činí provoz bezpečnější a obvod spolehlivější. Použití snubbing techniky v obvodech s nižším výkonem zabraňuje nežádoucímu vytváření špiček vysokofrekvenční rušení. Toto rušení vytváří anomální chování v obvodech a způsobuje potíže při získávání certifikace a schválení produktu.
Pulzní výkonové kondenzátory
Kondenzátory jsou malé baterie, které nabízejí jedinečné možnosti skladování energie nad rámec baterií s chemickou reakcí. Když je potřeba hodně energie v krátkém časovém období, jsou velké kondenzátory a skupiny kondenzátorů vynikající volbou pro mnoho aplikací. Kondenzátorové banky uchovávají energii pro aplikace, jako jsou pulzní lasery, radary, urychlovače částic a železniční děla. Běžnou aplikací pulzního kondenzátoru je blesk u jednorázových fotoaparátů, který se nabíjí a poté bleskem rychle vybíjí, což poskytuje velký pulzní proud.
Aplikace rezonančních nebo laděných obvodů
Zatímco rezistory, kondenzátory a induktory vytvářejí filtry, určité kombinace mohou vést k rezonanci zesilující vstupní signál. Tyto obvody zesilují signály na rezonanční frekvenci, vytvářejí vysoké napětí z nízkonapěťových vstupů a používají se jako oscilátory a laděné filtry. V rezonančních obvodech je třeba dbát na výběr součástek, které mohou přežít napětí, která na nich každá součástka vidí, jinak rychle selže.
Aplikace kapacitního snímání
Kapacitní snímání se v poslední době stalo běžnou součástí pokročilých zařízení spotřební elektroniky. Kapacitní senzory se však po desetiletí používají v různých aplikacích pro polohu, vlhkost, hladinu kapaliny, kontrolu kvality výroby a zrychlení. Kapacitní snímání funguje tak, že detekuje změnu kapacity místního prostředí prostřednictvím změny v dielektrikum – změna vzdálenosti mezi deskami kondenzátoru nebo změna plochy a kondenzátor.
Bezpečnost kondenzátoru
Kondenzátory jako součásti pro skladování energie mohou ukládat nebezpečné množství energie. Tato vysoká úroveň energie může způsobit smrtelné úrazy elektrickým proudem a poškození zařízení, i když je kondenzátor odpojen od napájení na značnou dobu. Z tohoto důvodu je vždy dobré před prací na elektrickém zařízení vybít kondenzátory.
Elektrolytické kondenzátory jsou za určitých podmínek náchylné k prudkému selhání, zvláště pokud je napětí na polarizovaném elektrolytickém kondenzátoru obráceno. Kondenzátory používané ve vysokovýkonových a vysokonapěťových aplikacích mohou také prudce selhat, protože se dielektrické materiály rozpadají a vypařují.