Mitkä ovat kondensaattoreiden sovellukset?
Kondensaattoreita löytyy lähes kaikista elektronisista laitteista, ja ne palvelevat useita keskeisiä sovelluksia piirisuunnittelussa. Kondensaattorit tarjoavat muun muassa muun muassa suunnittelijoille joustavia suodatinvaihtoehtoja, kohinanvaimennusta, tehon varastointia ja tunnistusominaisuuksia.
Tässä oppaassa tarkastellaan erilaisia kondensaattoreita elektroniikkatuotteissa ja -laitteissa.
Mihin kondensaattoreita käytetään?
Yhdessä vastusten kanssa kondensaattoreita käytetään usein taajuusselektiivisten suodattimien pääelementtinä. Saatavilla on lukuisia suodatinmalleja ja topologioita. Näitä voidaan räätälöidä taajuuden ja suorituskyvyn mukaan valitsemalla oikeat komponenttien arvot ja laatu. Suodatinmallityyppejä ovat:
- Ylipäästösuodatin
- Alipäästösuodatin
- Kaistanpäästösuodatin
- Band Stop -suodatin
- Lovisuodatin
- All Pass Filter
- Tasoitussuodatin
Irrotus- ja ohituskondensaattorit
Kondensaattorit ovat ratkaisevassa asemassa digitaalisen elektroniikan toiminnassa suojaamalla herkkiä mikrosiruja tehosignaalin kohinalta. Tämä melu voi aiheuttaa epänormaalia käyttäytymistä. Tässä sovelluksessa käytettyjä kondensaattoreita kutsutaan nimellä
Kytkentä- tai DC-estokondensaattorit
Kondensaattorit voivat siirtää AC-signaaleja samalla kun ne estävät tasavirran, ja niitä voidaan käyttää signaalin AC- ja DC-komponenttien erottamiseen. Kondensaattorin arvon ei tarvitse olla tarkka tai tarkka kytkentää varten. Sen pitäisi kuitenkin olla korkea, koska kondensaattorin reaktanssi ohjaa suorituskykyä kytkentäsovelluksissa.
Snubber kondensaattorit
Piireissä, joissa käytetään suurta induktanssia kuormaa, kuten moottorissa tai muuntajassa, voi esiintyä suuria transienttitehopiikkejä, kun induktiiviseen kuormaan varastoitunut energia purkautuu äkillisesti. Tämä purkautuminen voi vahingoittaa osia ja koskettimia.
Kondensaattorin käyttö voi rajoittaa tai vaimentaa jännitepiikkiä piirissä, mikä tekee toiminnasta turvallisemman ja piirin luotettavamman. Snubbing-tekniikan käyttö pienemmän tehon piireissä estää piikkejä luomasta ei-toivottuja radiotaajuushäiriöitä. Tämä häiriö aiheuttaa epänormaalia käyttäytymistä piireissä ja vaikeuttaa tuotteen sertifioinnin ja hyväksynnän saamista.
Pulssitehokondensaattorit
Kondensaattorit ovat pieniä akkuja, jotka tarjoavat ainutlaatuisia energian varastointiominaisuuksia kemiallisen reaktion akkujen lisäksi. Kun tarvitaan paljon tehoa lyhyessä ajassa, suuret kondensaattorit ja kondensaattoriryhmät ovat erinomainen vaihtoehto moniin sovelluksiin. Kondensaattoripankit varastoivat energiaa sovelluksiin, kuten pulssilaserit, tutkat, hiukkaskiihdyttimet ja kiskotykit. Pulssitehokondensaattorin yleinen sovellus on kertakäyttökameroiden salama, joka latautuu ja purkautuu nopeasti salaman läpi, mikä tuottaa suuren virtapulssin.
Resonanssi- tai viritetty piirisovellukset
Vaikka vastukset, kondensaattorit ja induktorit tekevät suodattimia, tietyt yhdistelmät voivat johtaa resonanssiin, joka vahvistaa tulosignaalia. Nämä piirit vahvistavat signaaleja resonanssitaajuudella, luovat korkean jännitteen pienjännitetuloista ja niitä käytetään oskillaattorina ja viritetyinä suodattimina. Resonanssipiireissä on valittava komponentit, jotka selviävät kunkin komponentin ylitse näkemästä jännitteestä, tai se epäonnistuu nopeasti.
Kapasitiivinen anturisovellus
Kapasitiivisesta anturista on viime aikoina tullut yleinen ominaisuus kehittyneissä kulutuselektroniikkalaitteissa. Kapasitiivisia antureita on kuitenkin käytetty vuosikymmeniä erilaisissa sovelluksissa asennoissa, kosteudessa, nestetasossa, valmistuksen laadunvalvonnassa ja kiihtyvyydessä. Kapasitiivinen tunnistus toimii havaitsemalla muutoksen paikallisen ympäristön kapasitanssissa dielektrisyys - muutos kondensaattorin levyjen välisessä etäisyydessä tai muutos kondensaattorin alueella kondensaattori.
Kondensaattorin turvallisuus
Energiaa varastoivina komponentteina kondensaattorit voivat varastoida vaarallisia määriä energiaa. Tämä korkea energiataso voi aiheuttaa hengenvaarallisia sähköiskuja ja vaurioittaa laitteita, vaikka kondensaattori olisi irrotettu virtalähteestä pitkäksi aikaa. Tästä syystä on aina hyvä idea purkaa kondensaattorit ennen sähkölaitteiden parissa työskentelemistä.
Elektrolyyttikondensaattorit ovat alttiita vioittumaan rajusti tietyissä olosuhteissa, varsinkin jos polarisoidun elektrolyyttikondensaattorin jännite on käänteinen. Suurteho- ja suurjännitesovelluksissa käytettävät kondensaattorit voivat myös epäonnistua rajusti, kun eristemateriaalit hajoavat ja höyrystyvät.