Электролитические конденсаторы - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По дисциплине ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Электролитические Конденсаторы Отличаются Высокой Удельной Емкостью, Обусловл...
Электролитические конденсаторы отличаются высокой удельной емкостью, обусловленной использованием в качестве диэлектрика тонкой оксидной пленки, образованной из вентильного металла электродов (алюминий, тантал, ниобий). Оксидная пленка имеет исключительно высокую электрическую прочность и обладает вентильными свойствами. Толщина слоя лежит в пределах 0,01…1,0 мкм. При напряжении 100 В приложенном к пленке толщиной 0,01 мкм создается напряженность электрического поля, равная 107 В/см, что в соответствии с ионной теорией кристаллов приближается к пределу теоретической прочности.
На поверхности одного электрода, называемого анодом, формируют тонкий оксидный слой, являющийся диэлектриком; этот электрод является одной обкладкой конденсатора. Второй обкладкой является электролит, а электрод, называемый катодом, служит выводом от электролита. В качестве катода обычно используют металлический корпус конденсатора.
Конденсатор в зависимости от материала и состояния электролита может быть жидкостным, сухим (в виде вязкого пастообразного электролита) или оксидно-полупроводниковым (оксидный слой анода покрывается слоем твердого полупроводника).
Жидкостные конденсаторы имеют лучшие условия охлаждения, могут работать при больших нагрузках и обладают свойством восстановления при пробое.
Сухие конденсаторы имеют несколько меньшие потери и ток утечки, а также более простую конструкцию. В настоящее время такие конденсаторы получили наибольшее распространение.
Основным достоинством электролитических конденсаторов является большая емкость при относительно небольших размерах и низкой стоимости.
Недостатки - пониженная надежность, низкая точность и стабильность емкости, большие потери, низкое сопротивление изоляции, чувствительность к перенапряжениям и температуре (при повышении температуры емкость растет).
Особенности конденсаторов с оксидным диэлектриком:
- оксидные конденсаторы полярны, т.е. при их подключении необходимо соблюдать полярность (при неправильном подключении конденсатор разрушается);
- ограниченное предельное напряжение (для алюминиевых – 600 В, для танталовых – 175 В);
- значительная величина токов утечки (для алюминиевых – единицы миллиампер, для танталовых – единицы микроампер).
Для получения неполярных электролитических конденсаторов оксидный слой наносят на оба электрода или применяют встречное последовательное соединение двух одинаковых секций. В обоих случаях результирующая емкость уменьшается вдвое. Униполярные конденсаторы имеют большие размеры и допускаю кратковременную работу в цепях переменного тока.
Для изготовления анодов алюминиевых конденсаторов применяется алюминий высокой степени чистоты, т. к. наличие примесей может быть причиной быстрой коррозии анода и разрушения конденсатора.
Анод алюминиевого электролитического конденсатора изготавливается из гладкой фольги или из фольги с искусственно увеличенной поверхностью. Второй вариант достигается путем обработки фольги электролитическим способом в растворах, растворяющих алюминий. Конденсатор с травленной фольгой позволяет увеличить удельную емкость в 3-4 раза по сравнению с конденсаторами с гладкой фольгой. При этом несколько ухудшаются параметры в особенности морозостойкость (достигает, в то время как для конденсаторов с гладкой фольгой морозостойкость находится на уровне –600С).
Алюминиевые электролитические конденсаторы изготавливают с диапазоном емкостей от 2 до нескольких тысяч мкФ для напряжений от 6 В до 500 В.
Особенности эксплуатации алюминиевых электролитических конденсаторов:
- при длительном хранении наблюдается явление расформовки, т. е. возрастает ток утечки;
- при использовании в схемах с низким напряжением необходимо учитывать, что за счет электрохимических процессов, происходящих в этих конденсаторах, на их выводах существует небольшая э.д.с., достигающая 0,3-0,4 В.
Танталовые электролитические конденсаторы имеют улучшенные характеристики по сравнению с алюминиевыми.
Это объясняется более высокой химической стабильностью окиси тантала и малым удельным сопротивлением рабочих электролитов, которыми являются растворы серной кислоты и хлористого лития.
Достоинства танталовых конденсаторов по сравнению с алюминиевыми являются следующие:
- увеличенный срок службы;
- меньшее изменение электрических характеристик при длительном хранении;
- увеличенный верхний предел температуры;
- повышенное значение диэлектрической проницаемости, что дает увеличение удельной емкости в 2,5 раза по сравнению с алюминиевыми, а для танталовых конденсаторов жидкостного типа с объемно-пористым анодом увеличение удельной емкости достигает от 5 до 10 раз и выше.
Недостатком танталовых конденсаторов можно считать их высокую стоимость.
В танталовых оксидно-полупроводниковых конденсаторах вместо жидкостного электролита используется твердый электронный проводник (двуокись марганца MnO2).
Основной особенностью оксидно-полупроводниковых конденсаторов является возможность их использования при низких температурах вплоть до -800С.
Верхний предел понижен и не превышает +850С.
Обычные пределы напряжения составляют 6…35 В, что ниже по сравнению с жидкостными танталовыми конденсаторами.
В ниобиевых конденсаторах (тип К 53-4) в качестве вентильного материала используется ниобий, наиболее близкий по характеристикам к лантану, но менее дорогой и не столь дефицитный.
Толщина оксидного слоя ниобиевых конденсаторов больше, чем у танталовых и поэтом у выигрыш по удельной емкости меньше.
Особенности применения оксидных конденсаторов в цепях питания микропроцессоров.
Для повышения надежности работы компьютера сильно нагревающиеся узлы (процессоры, транзисторы блока питания) снабжают теплоотводами, устанавливают вентиляторы.
Микропроцессоры являются сложными нагрузками для источников питания и генерируют в цепях питания токи широкого спектрального состава и большой мощности. Максимальные токи генерируются при 100%-ной загрузке микропроцессора.
Напряжение питания через дроссель L1 и фильтр из трех оксидных конденсаторов C1 - C3 емкостью 1500 мкФ подается на выводы питания процессора. Конструктивная емкость CК имеет малую собственную индуктивность и поэтому хорошо шунтирует высокочастотные (более 100МГц) составляющие мощности генерируемых шумов. В качестве C1 - C3 применены высококачественные оксидные конденсаторы с предельной рабочей температурой +1050С, способные рассеивать мощность 0,5…5Вт.
При высоких температурах наружного воздуха и высокой загрузке процессора происходит рост потерь (увеличение tg δ из-за повышенной температуры и увеличенных токов, генерируемых процессором). В процессе длительной работы нагрев корпусов конденсаторов достигает +60…800С. При длительной работе в таком режиме возможен выход из строя конденсатора, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качества фильтрации и увеличению температуры конденсаторов, а значит к возможности сбоев в работе компьютера.
Предотвращение проникновения в оксидные конденсаторы высокочастотных составляющих (вплоть до десятков мегагерц) возможно путем установки в непосредственной близости от выводов процессора бескорпусного керамического конденсатора емкостью 0,033 мкФ, а для преграды низкочастотным составляющим (до сотен килогерц) включить керамический конденсатор емкостью 3,3…4,7 мкФ. Из-за малого tg δ таких конденсаторов шунтирование не приводит к их нагреву. Такое подключение позволяет повысить надежность работы компьютера в любых и, в том числе, предельных режимах.
ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... Паэранд Ю Э...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Электролитические конденсаторы
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Эксплуатационные требования
Качество выполнения электронным устройством основных функций, для которых оно предназначено, определяется основными техническими параметрами, указанными в соответствующих документах (
Конструкторско-технологические требования
Защита от воздействия внешних факторов (влага, температура, вибрация и удары, микроорганизмы и др.) необходима не только для обеспечения нормальной работы ЭУ при эксплуатации, но и пр
Экономические требования
Экономичность конструкции в значительной степени закладывается на этапе разработки и определяется затратами на разработку, производство и эксплуатацию.
По уровню затрат времени и средств Э
Работа трансформатора в режиме холостого хода
При работе трансформатора в режиме холостого хода вторичная обмотка его разомкнута, а первичная потребляет из питающей сети относительно небольшой ток холостого хода. В этом случае приложенное к эт
Работа трансформатора под нагрузкой
При включении нагрузки во вторичную обмотку трансформатора в ней появится ток I2 , который создает намагничивающую силу этой обмотки
Согласующие трансформаторы
Трансформаторы применяются в различных усилительных и измерительных устройствах для согласования электрических сигналов. По месту расположения в схеме трансформаторы согласования делятся на вход
Надежность.
Около четвертой части всех отказов ЭА происходит из-за отказов резисторов. Это объясняется тем, что резисторы составляют около половины общего числа элементов схем ЭА.
Статистика отказов с
Система условных обозначений и маркировка резисторов
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
Резисторы постоянного сопротивления
А) Углеродистые резисторы(тип С1) –резисторы поверхностного типа, проводящим элементом которых является пиролитический углерод.
Пленку пиролитического угл
Резисторы переменного сопротивления
Подгонка или периодическая регулировка некоторых параметров электрической цепи осуществляется с помощью резисторов переменного сопротивления. Например, резистор переменного сопротивления должен с з
Основные параметры конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости характеризуются такими параметрами, как номинальной емкостью, электрической прочностью, реактивной мощностью, качеством изоляции, потерями, коэффициентом абсорбции,
Надежность
Современные конденсаторы характеризуютcя следующими средними значениями интенсивности отказов для конденсаторов постоянной емкости от 1,0×10-6 1/ч до 4×10-6 1/ч и
Постоянной емкости
Конденсаторы разделяются на различные группы.
По назначению - общего назначения, специального назначения.
По характеру изменения емкости
Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком
А) Слюдяные конденсаторы.
Слюдяные конденсаторы представляют собой конструкции, состоящие из металлических обкладок и слюдяных пластин, выполняющих ро
Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком
А) Бумажные конденсаторы (например, типа КБГ)
Бумажные конденсаторы состоят из двух длинных полос алюминиевой или свинцово-оловянной фольги, разделенн
Резонаторы
Необходимость применения вместо широко используемых колебательных контуров с электрическими индуктивностями и конденсаторами пьезоэлектрических и механических резонаторов вызвана тем, что с их помо
Пьезотрансформаторы
В конструкциях преобразования энергии, устройства питания источников света широко используются классические электромагнитные трансформаторы. Создание миниатюрного электромагнитного трансформатора с
Фильтры
Частотным фильтром называется устройство (четырехполюсник), обладающее различной величиной затухания для разных
Сравнение аналоговых фильтров с цифровыми.
С распространением цифровой техники аналоговые фильтры активно вытеснялись цифровыми фильтрами, однако существуют приложения, в которых использование цифровых фильтров нецелесообразно.
Паразитные связи на печатных платах
Паразитные связи на печатных платах возникают вследствие наличия паразитной емкости С и паразитной взаимоиндуктивности М между печатными прово
Механическая обработка печатных плат
Механическая обработка печатных плат включает:
-раскрой листового материала на полосы
-получение заготовок ПП;
-выполнение фиксирующих технологических, переходных и монта
Установка навесных изделий на печатной плате
Размещение навесных элементов на печатной плате согласовывается с конструктивными требованиями на печатный узел, блок и прибор в целом. При расположении элементов необходимо предусматривать необход
Способы охлаждения электронных устройств
В процессе переноса тепловой энергии в аппаратуре участвуют все три механизма теплопередачи
В зависимости от конкретных режимов работы и условий эксплуатации относительный вклад каждого из
Предварительный выбор системы охлаждения
Предварительный выбор системы охлаждения производится на ранней стадии конструирования. Для этого используются графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлажде
Охлаждающие устройства современных компьютеров
Производители компьютеров ограничивают рабочую температуру процессоров: компания Intel - +66…780С, AMD - +85…900C. Считается, что при температуре в помещении +230C
Защита с помощью изоляционных материалов
Защита с помощью изоляционных материалов применяется для изделий или его частей наиболее уязвимых для влаги.
В настоящее время известны следующие способы защиты: пропитка, заливка, обволак
Защита электронных устройств от механических воздействий
Механические воздействия на электронные устройства в общем случае имеют случайный характер. Для упрощения расчетов при оценке влияния реальных воздействий используют упрощенные модели, называемые
Понятие, основные термины и определения
Надежностью называют свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных режимах и условиях в течение требуемого интерв
Показатели надежности
6.2.1 Показатели безотказности.
Вероятность безотказной работы.
Под вероятностью безотказной работы (ВБР) элеме
Оценка надежности по внезапным эксплуатационным отказам
Внезапные эксплуатационные отказы (ВЭО) представляют собой внезапные отказы полноценной по надежности электронной системы, возникающие в период нормальной эксплуатации, когда приработка устройства
Оценка надежности по износовым отказам
Износовые отказы и отказы старения (ИСО) представляют частный случай постепенных отказов, вызванных процессами электрического и механического износа и старения и появляются в третий период эксплуат
Оценка надежности по приработочным отказам
Приработочные отказы (ПРО) представляют внезапные отказы, возникающие в период приработки, предшествующий периоду нормальной эксплуатации.
ПРО возникают вследствие
- ошибок, допущ
Способы обнаружения неисправностей
В связи с тем, что основное время ремонта составляет поиск неисправностей, рассмотрим способы их обнаружения. Следует отметить, что в общем случае выбор способа обнаружения неисправности определяет
Способы обеспечения ремонтопригодности
Ремонтопригодность в общем случае определяется применением стандартных и унифицированных сменных составных частей, ограничением их номенклатуры, легкосъемностью, взаимозаменяемостью, отсутствием сл
Методы анализа производственных погрешностей
Для анализа производственных погрешностей используется два основных метода: статистический и расчетно-аналитический.
Статистический
Статистический метод анализа производственных погрешностей.
Статистический метод можно разделить на ряд действий:
1) собственно наблюдения изучаемого узла (измерение параметров, определение свойств и т.п.);
2) группировка полученного при н
Экспериментальный метод.
При использовании этого метода данные получаются по результатам эксперимента. Сущность метода вытекает из рассмотрения уравнения погрешности выходного параметра
Расчетный метод.
Метод частных производных. Этот метод предполагает наличие аналитического выражения, связывающего выходной параметр с производственными погрешностями. Разложив уравнение (4) в ряд
Точность и устойчивость технологических процессов
Оценка точности ТП основывается на определении погрешности соответствующих параметров, а точнее характера его распределения, которое наиболее полно может быть представлено в виде кривой распределен
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
На поверхности одного электрода, называемого анодом, формируют тонкий оксидный слой, являющийся диэлектриком; этот электрод является одной обкладкой конденсатора. Второй обкладкой является электролит, а электрод, называемый катодом, служит выводом от электролита. В качестве катода обычно используют металлический корпус конденсатора.
Новости и инфо для студентов