Kondensatory znajdują się w prawie każdym urządzeniu elektronicznym i służą do kilku istotnych zastosowań w projektowaniu obwodów. Kondensatory zapewniają projektantom między innymi elastyczne opcje filtrów, redukcję szumów, przechowywanie energii i możliwości wykrywania.
W tym przewodniku przyjrzymy się różnorodności zastosowań kondensatorów w produktach i sprzęcie elektronicznym.
Do czego służą kondensatory?
W połączeniu z rezystorami kondensatory są często używane jako główny element filtrów selektywnych częstotliwościowo. Dostępnych jest wiele konstrukcji i topologii filtrów. Można je dostosować pod kątem częstotliwości i wydajności, wybierając odpowiednie wartości i jakość komponentów. Rodzaje konstrukcji filtrów obejmują:
- Filtr górnoprzepustowy
- Filtr dolnoprzepustowy
- Filtr pasmowy
- Filtr zatrzymania pasma
- Filtr wycinający
- Filtr All Pass
- Filtr wyrównujący
Dolna linia
Kondensatory odgrywają kluczową rolę w działaniu elektroniki cyfrowej, chroniąc wrażliwe mikroczipy przed zakłóceniami w sygnale zasilania. Ten hałas może powodować nieprawidłowe zachowania. Kondensatory używane w tej aplikacji nazywane są kondensatorami odsprzęgającymi. Kondensatory te powinny być umieszczone blisko każdego mikroprocesora, aby były skuteczne, ponieważ ślady obwodów działają jak anteny i wychwytują szumy z otaczającego środowiska. Kondensatory odsprzęgające i obejściowe są również używane w dowolnym obszarze obwodu, aby zmniejszyć ogólny wpływ szumu elektrycznego.
Kondensatory sprzęgające lub blokujące DC
Kondensatory mogą przepuszczać sygnały AC podczas blokowania DC i mogą być używane do oddzielania składowych AC i DC sygnału. Wartość kondensatora nie musi być precyzyjna ani dokładna do sprzężenia. Jednak powinna to być wysoka wartość, ponieważ reaktancja kondensatora steruje wydajnością w zastosowaniach sprzęgających.
Kondensatory tłumiące
W obwodach, w których zasilane jest obciążenie o wysokiej indukcyjności, takie jak silnik lub transformator, mogą wystąpić duże przejściowe skoki mocy, ponieważ energia zmagazynowana w obciążeniu indukcyjnym jest nagle rozładowywana. To wyładowanie może uszkodzić komponenty i styki.
Zastosowanie kondensatora może ograniczyć lub znieść skok napięcia w obwodzie, dzięki czemu działanie jest bezpieczniejsze, a obwód bardziej niezawodny. Zastosowanie techniki tłumienia w obwodach o niższej mocy zapobiega tworzeniu się niepożądanych zakłóceń częstotliwości radiowych przez kolce. Ta interferencja generuje anomalne zachowanie w obwodach i powoduje trudności w uzyskaniu certyfikacji i aprobaty produktu.
Dolna linia
Kondensatory to małe akumulatory, które oferują wyjątkowe możliwości magazynowania energii, wykraczające poza możliwości akumulatorów reagujących chemicznie. Gdy wymagana jest duża moc w krótkim czasie, duże kondensatory i baterie kondensatorów są doskonałą opcją dla wielu zastosowań. Baterie kondensatorów przechowują energię do zastosowań takich jak lasery impulsowe, radary, akceleratory cząstek i działa szynowe. Typowym zastosowaniem kondensatora impulsowego jest lampa błyskowa w aparatach jednorazowych, która jest ładowana, a następnie szybko rozładowywana przez lampę błyskową, zapewniając duży impuls prądu.
Zastosowania obwodów rezonansowych lub strojonych
Podczas gdy rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne tworzą filtry, pewne kombinacje mogą skutkować wzmocnieniem rezonansu sygnału wejściowego. Obwody te wzmacniają sygnały o częstotliwości rezonansowej, wytwarzają wysokie napięcie z wejść niskonapięciowych i są używane jako oscylatory i dostrojone filtry. W obwodach rezonansowych należy zachować ostrożność, aby wybrać komponenty, które mogą wytrzymać napięcia, które każdy komponent widzi na nim, w przeciwnym razie szybko ulegną awarii.
Dolna linia
Wykrywanie pojemnościowe stało się ostatnio powszechną cechą zaawansowanych urządzeń elektroniki użytkowej. Jednak czujniki pojemnościowe są używane od dziesięcioleci w różnych aplikacjach do określania pozycji, wilgotności, poziomu płynu, kontroli jakości produkcji i przyspieszenia. Detekcja pojemnościowa działa poprzez wykrywanie zmiany pojemności lokalnego środowiska poprzez zmianę dielektryka - zmianę odległości między płytami kondensatora lub zmianę powierzchni kondensatora.
Bezpieczeństwo kondensatorów
Jako komponenty magazynujące energię, kondensatory mogą przechowywać niebezpieczne ilości energii. Ten wysoki poziom energii może spowodować śmiertelne porażenie prądem i uszkodzenie sprzętu, nawet gdy kondensator jest odłączony od zasilania przez dłuższy czas. Z tego powodu zawsze dobrze jest rozładować kondensatory przed rozpoczęciem pracy przy sprzęcie elektrycznym.
Kondensatory elektrolityczne są podatne na gwałtowną awarię w pewnych warunkach, zwłaszcza jeśli napięcie na spolaryzowanym kondensatorze elektrolitycznym jest odwrócone. Kondensatory stosowane w aplikacjach o dużej mocy i wysokim napięciu mogą również gwałtownie zawieść, ponieważ materiały dielektryczne rozpadają się i odparowują.
