Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор

Ах, эти пленочные конденсаторы. Многие, вероятно, наслышаны о них.

Исходя из разных диэлектрических свойств пленки, такие конденсаторы, в качестве разделительных в звуковых цепях, ведут себя несколько по-разному, что, так или иначе, сказывается на звуке. Никакие физические/электромеханические свойства диэлектрика мной не исследовались. Основная мысль статьи – провести некую классификацию пленочников и ближе познакомиться с ними.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Автор: yooree

Немного конструктива

Роль диэлектрика в таких конденсаторах выполняет полимерная пленка. В качестве электродов может использоваться фольга. Но технология здесь достаточно разнообразная.

Бывает, что пленку не укрывают слоем фольги, а металлизируют (тонким слоем металла) посредством вакуумного напыления. Даже возможен обратный вариант – полимерный порошок напыляют на фольгу. И даже существуют промежуточные варианты, когда в конструкции намотки используется и металлизированная пленка и фольга, когда используется двухслойная металлизация пленки и, возможно, еще какие-то техники.

По типу корпуса и/или организации выводных электродов можно провести еще ряд градаций:

– аксиального или радиального типа

– тубулярные или овальные по форме

– индуктивные и неиндуктивные

– боксовые или залитые (компаундом)

Лавсановые (Polyester film capacitor/ Metallized Polyester film capacitor)

1-ая (большая и достаточно распространенная ) группа – конденсаторы с диэлектриком из лавсановой (полиэтилентерефталатной) пленки. Самые доступные из пленочных. Здесь следует различать металлизированный лавсан и неметаллизированный.

Неметаллизированные, как правило, небольшой емкости, небольших размеров. В качестве примеров таковых – отечественные К73-9

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Конденсаторы на основе металлизированной пленки

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Ближайшие импортные аналоги выглядят так :

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Другие импортные серии:

— достаточно популярная серия MKT. Они типично выполнялись боксовыми радиальными. Законодателем “моды” в прошлом веке выступила фирма Siemens. Позже, боксовый тип “подхватили” Wima, AVC, EPCOS и многие другие.

Позже в боксовом корпусе стали выпускать и снабберные (помехоподавляюшие) пленочники, что негативно сказалось на репутации MKT. Укрепилось мнение, что для звука такие “не очень”.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— достаточно заметная группа индуктивных лавсановых неметаллизированных. Их особенность в том, что они индуктивные. Иногда их еще называют майларовыми (mylar), майлар – просто разновидность лавсана.

Это прежде всего серия PEI. Их в некоторых интернет-магазинах рунетеа преподносят как полистирольные, но это развод. Выглядят PEI так –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Предельная емкость у темно-зеленых, как правило, не выше 0,22 мкФ. И, по некоторым сведениям, к подобным относятся и TMCF, которые еще могут называться как CL11.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Как вычислить лавсановый конденсатор по названию его серии?

По наличию латинской буквы “E” – что означает “этилентерефталат”. Хотя бывают и исключения, как с MKT. Вероятно, это немецкий вариант.

Плюс еще азиатские стандарты добавляют путаницы, они предпочитают давать сериям другие названия, типа СL. Иногда стандарты дублируют, при этом пишут дублера в скобках.

Полистирольные (Polystyrene Film Capacitors)

Считается, что полистирольные емкости вносят минимальную окраску и одни из самых стабильных. Проверить это не всегда удается, т.к. надо прежде всего умудриться найти такие конденсаторы. Они не очень распространенные. Еще одна проблема по ним – предельная емкость для этих приборов – типично всего 0,5 мкФ.

Из отечественных более-менее доставабельный К71-7

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

И еще, по минимальной границе емкости К71-1 тоже “хромает” – выпускают начиная от 1000пФ.

Из импортных (настоящих) полистирольных встречал только серию PSI / PSR, они тоже не самые распространенные, выглядят так –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Предельная емкость еще ниже, до 0,01 мкФ. Но зато минимальная встречается до 68пФ.

Поликарбонатные конденсаторы (Polycarbonate Film Capacitors)

Вероятно, они “вымерли” уже давно. Не видно их и не слышно о них. Из отечественных в истории упоминается о К77-1 с пределами емкостей от 0,001 до 3,9 мкФ. И ходили слухи, что они придают звуку приятную мягкость. Видимо, по аналогии с угольными резисторами. К сожалению, вымерли они из-за активной конкуренции со стороны другого диэлектрика – полифенил-сульфида, производство которого было не таким затратным.

Полифенил-сульфидные конденсаторы (Polyphenylene Sulphide (PPS) capacitors):

Современные заменители поликарбонатных конденсаторов. Редкие и дорогие. Из наиболее известных можно упомянуть серию MU12 американской фирмы Electronic Concepts. Мечта аудиофилов…

Полипропиленовые конденсаторы. (Polypropylene capacitors / Metallized Polypropylene capacitors)

2-ая (большая, но менее распространенная в странах СНГ) группа с диэлектриком из полипропилена. Относительно доступные, могут быть раза в 3-4 дороже лавсановых. Из отечественных еще как-то можно отыскать K78-2 и К78-19 и некоторые другие.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсаторЧто такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Из импортных выпускаемый спектр очень широк. Начнем с самых ходовых. Для неметаллизированных, к примеру, серия PPN (CBB13), чаще всего бордового или красного цвета.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

или темно-синие, иногда,

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— Боксовые версии MKP (Wima, Epcos, Evox-Rifa и т.п.) – посолиднее, но репутация слабее из-за корпуса типа box. Опять же, вероятно, потому, что в боксах часто выпускают снабберные пленочники. Пример от Вима –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— тубуляры (цилиндрические или овальные), серий MPA, MPT, MPR и т.п. (CBB20) – хорошая репутация. Выглядят так :

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— высоковольтные полипропиленовые серий PPS (CBB81) и им подобные. Неметаллизированные, только фольга и пленка. Номиналы – от 100пФ до 0,47мкФ. Напряжение от 1000 до 3000В. Близкие аналоги отечественных K78-2. Выглядят так –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— снабберные полипропиленовые, типа MKP/X2 (CBBX2), MPX (CBB62X2) и т.п.

Они шумоподавляющие. Ходят слухи, что для звуковых цепей это не лучший вариант. Снабберные легко можно вычислить по обилию значков-сертификатов на корпусе. Выглядеть могут так –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

— пусковые полипропиленовые (для двигателей и/или для розжига ламп дневного света)

Насколько они могут быть хороши в звуке – неизвестно. Выглядеть могут так –

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Фторопластовые конденсаторы. (Teflon film capacitors)

Наряду с полистирольными, считаются самыми толерантными к звуку емкостями. Опять же редкие. Из отечественных должны где-то существовать такие, как К72П-6, К72-9, ФТ-3…

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Заключение

— конечно, идеальных пленочных конденсаторов не существует, здесь на помощь может прийти “бутербродная” техника. И терпение в опробовании разных типов.

— не все типы одинаково хороши для усилителей на любой элементной базе. Лампы “любят” конденсаторы с одним типом диэлектрика, полупроводникиовые конструкции – с другим. Уместность использования определенного конденсатора может быть обусловлена и внутренним импедансом цепи.

— у высоковольтных полипропиленовых конденсаторов и у полистирольных конденсаторов малой емкости есть перспективы удачно проявить себя в отфильтровке ВЧ в пассивных регуляторах тембра и в тонкомпенсации.

Cтатья содержит только краткие сведения, в помощь тем, кто пожелает расширить свой кругозор могут быть полезны следующие источники в сети:

*Название темы на форуме должно соответствовать виду: Заголовок статьи [обсуждение статьи]

© DiyAudio Team, 2010-2012
Все материалы ресурса защищены законом об авторском праве.
При публичном использовании, цитировании или копировании обязательна ссылка на наш ресурс
с указанием конкретного имени или ника автора материала.

Источник

Конденсатор пленочный: что это, и каковы его типы?

Прародителями конденсаторов можно считать немецкого служителя католической церкви по имени Эвальд Юрген фон Клейст и голландского физика Питера ван Мушенбрука, которые независимо друг от друга изобрели прототип конденсатора, так называемую лейденскую банку.

Простейшее емкостное устройство имеет электроды, которые именуются обкладками. Они разделены диэлектриком очень малой толщины (по отношению к размерам обкладок). На практике имеют место многослойные конденсаторы или чередующиеся ленты из изоляторов и электродов.

Назначение и принцип действия конденсаторов

Классификация конденсаторов

Конденсаторы бывают следующих типов:

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Плёночный конденсатор – элемент, диэлектриком в котором служит плёнка. Она может быть выполнена, например, из фторопласта.

Пленочные конденсаторы

Чем больше площадь обкладок конденсатора, тем значительней его емкость. Для увеличения площади были предложены пленочные устройства. За счёт большого количества слоёв достигается увеличение площади, следовательно, приумножается ёмкость.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

К плёночным относятся конденсаторы типа К73-17. Исполнения на различные пределы напряжений дают возможность применять их в цепях постоянного тока,а так же в различных фильтрах и резонансных схемах. Ёмкостные истосники питания и выпрямительные схемы тоже содержат компоненты подобного типа. На рисунке показаны конденсаторы на напряжение 63 В.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Диэлектрик, который может быть использован для плёночного конденсатора: тефлон, поликарбонат, металлизированная бумага, майлар, полипропилен. Диапазон емкостей, измеряемых в фарадах, широк. Он колеблется от 5 пикофарад (это минимально возможная величина) до максимального размера в 100 микрофарад. Также при подборе характеристик учитывается номинальное напряжение, которое тоже имеет широкие пределы. Довольно часто в различных областях оправдано применение высоковольтных конденсаторов, величина напряжения которых достигает 2000 вольт.

Преимущества

Проверка работоспособности конденсатора

Проще всего проверить исправность радиоэлемента при помощи мультиметра. В режиме проверки ёмкости, который имеется на современных цифровых приборах, можно достаточно быстро определить, пригоден ли радиоэлемент для дальнейшего использования. Используя стрелочный тестер, необходимо проследить отклонение стрелки. После небольшого скачка она возвращается в положение «0» или есть небольшое отклонение. Это говорит о неисправности (пробое). Такой компонент использовать нельзя из-за угрозы возникновения короткого замыкания в цепи. Если стрелка слегка отклоняется, но не достигает бесконечности, здесь присутствует так называемый ток утечки, а емкость маловата. При использовании такого элемента неэффективная работа приведёт к тому, что функции будут реализованы не на 100%. Применение такого конденсатора нецелесообразно.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Как проверить плёночный конденсатор, если он запаян на плате? Присоединив в цепь параллельно исправный, подобный испытуемому элемент, можно сделать вывод о необходимости замены и понять, работоспособен ли прежний компонент.

Маркировка

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

В случае, если маркировка пленочного конденсатора нечёткая вследствие потёртостей, можно узнать значение этой характеристики при помощи мультиметра с функцией замера емкости. Обычно мультиметр располагает пятью пределами. При тестировании щупы подключают к специальным штекерам для измерения емкости с обозначением Сх. Необходимо строго соблюдать полярность. Иногда вместо гнезд на панели имеются металлические пластины, к которым нужно подсоединить выводы конденсатора, не забывая про полярность.

Конденсаторы пленочные достаточно широко используются для работы в различных цепях постоянного и переменного тока, в бытовой аппаратуре и радиоэлектронике, в конструкциях на печатных платах. Множество модификаций и разнообразие габаритных размеров позволяет применять их практически без ограничений в любых конструкциях.

Источник

Выбор плёночных конденсаторов для применения в Hi-Fi- и High-End-аудиотехнике. Часть 1. Устройство, свойства и параметры

Сохранить и прочитать потом —

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

На фоне растущих потребностей энтузиастов качественного аудио Hi-Fi-/High-End-производители постоянно прилагают усилия по улучшению качества звучания своих продуктов. Применяемые пассивные радиотехнические комплектующие, в том числе конденсаторы, стоят в стороне от наиболее интересных активных компонентов, но их влияние на конечный результат огромно. Только наилучшие элементы могут использоваться в аудиотехнике класса High End.

Обзоры в журналах, посвящённых Hi-Fi-/High-End-аудио, сконцентрированы вокруг готовых компонентов домашних аудиосистем, при этом часто не уделяется никакого внимания тому, где и какие используются в них конденсаторы, какими свойствами они обладают, какие параметры нужно учитывать и как они влияют на звук. В этой статье мы разберёмся в устройстве этих элементов, их технических характеристиках и в том, как они могут повлиять на звук.

Свое внимание мы сконцентрируем на плёночных конденсаторах различных видов с тем, чтобы понять, почему именно они предпочтительны для использования в High-End-компонентах.

Как ни странно, но даже в мире, опирающемся на физику как науку и современные технологии, топовые аудиосистемы – как законченные решения, так и их отдельные модули – часто изготавливаются с применением электронных и радиотехнических комплектующих, которые должны при упоминании их торговых марок вызывать у конечных потребителей град положительных эмоций. В особых случаях разработчики используют продукты известных брендов, при этом даже не вдаваясь с пристрастием в их технические характеристики. Высококлассный продукт может быть действительно таковым, если все его составляющие оптимально подобраны по параметрам, а не по громким названиям их брендов и серий.

В аудиотрактах каждого компонента, начиная с CD/DVD-транспорта, внешнего ЦАП, предусилителя и усилителя мощности и до кроссоверов АС в самом конце, используется множество конденсаторов различных типов, ёмкостей и номинальных напряжений. В подавляющем большинстве случаев от них напрямую зависит качество звука, так как эти элементы находятся в аналоговых сигнальных цепях.

Назначение конденсаторов можно разбить на три базовые группы:

Оптимальный выбор конденсаторов для этих целей определённо может привести к улучшению конечного результата или, по меньшей мере, минимизировать вносимые потери. Те, что функционируют в сигнальных цепях, естественно, в значительно большей степени влияют на аудиосигнал. Последовательные реальные улучшения в звуке могут быть достигнуты только путем замены всех недостаточно качественных по параметрам комплектующих данного типа.

Ещё один надежный путь к хорошему результату – использование качественных функциональных конденсаторов в таких местах, где неверный выбор может привести к искажениям сигнала в CD/DVD-транспортах, ЦАП, предусилителях. Конденсаторы в силовых цепях (например, для сглаживания пульсаций или поддержки уровня напряжения) оказывают меньшее влияние на звучание при условии, что они имеют как можно большую ёмкость. Однако их качеством тоже нельзя ни в коем случае пренебрегать в устройствах High-End-класса.

Плёночные конденсаторы – оптимальное решение!

Плёночные конденсаторы для большинства сигнальных цепей являются самым лучшим выбором по критерию цена/качество и уступают пальму первенства в некоторых приложениях только фольговым (рис. 1), исторически бывшим их предшественниками.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор
Рис.1. Фольговый конденсатор, разработанный специально для кроссоверов АС High-End-класса.

По запасаемой энергии в единице объёма фольговые и плёночные конденсаторы уступают только электролитическим, ёмкость которых доходит до единиц фарад. По совокупности технических параметров плёночные конденсаторы являются наиболее подходящими для использования в аудиотехнике и только в специализированных применениях, например, в кроссоверах (фильтры для раздела полос в АС), немного уступают фольговым аналогам, при этом имея значительно меньшие массу, размеры и в десятки раз более низкую стоимость. Плёночные конденсаторы можно разделить по типу диэлектрика на четыре группы:

Материал плёнки и международные сокращения
Характеристики плёночных диэлектриковПолиэтилентерефталат(PET)Полиэтилен-нафталат (PEN)Полифенилен-сульфид (PPS)Полипропилен (PP)
Диэлектрическая проницаемость на 1 кГц3,3332,2
Мин. толщина плёнки0,7..0,90,9..1,41,21,9..3,0
ВлагопоглощаемостьНизкая0,40,05Рис. 2. Схематическое изображение фольгового конденсатора.

С течением времени технологии развивались, и инженеры предложили использовать вместо толстой фольги и бумаги тонкую металлизированную плёнку и полимерные диэлектрики. Для устранения индуктивности была изобретена технология производства плёночных конденсаторов со стековой структурой, изображённой на рис. 3.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор
Рис. 3. Стековый плёночный полипропиленовый конденсатор с односторонней металлизацией диэлектрика.

Стековые плёночные конденсаторы на данный момент имеют следующие топологии и структуры:

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор

Типы стековых плёночных конденсаторов и типовые названия серий, ставшие индустриальными стандартами де-факто.

Названия серии начинаются с буквы, которой обозначают тот или иной тип используемого диэлектрика:

М – обозначает металлизацию;
К – тип конденсатора: К – металлизированный, F – фольговый;
Р – определяет тип диэлектрика, а именно:

Также встречаются плёночные конденсаторы с диэлектриками других типов с сокращенными наименованиями:

MKP-серии имеют самую простую топологию и могут производиться, как из односторонне металлизированной (рис. 3) плёнки, так и двусторонней (рис. 4). Такие конденсаторы производятся из четырёхслойной плёнки. Они имеют в 5-10 раз большую перегрузочную способность по импульсным токам за счёт большего количества контактов металлизации с контактным слоем на торцах, который к тому же для конденсаторов с двусторонней металлизацией диэлектрика делается более толстым. Лучший контакт обеспечивает и более низкое эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (Low ESR), что, в свою очередь, уменьшает диссипативные потери на 30-50% по сравнению с вариантом односторонней металлизации. Они отлично себя зарекомендовали для применения в Hi-Fi- и High-End-компонентах, а также во всех сигнальных аудиоцепях профессиональной студийной звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуры.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор
Рис. 4. Стековый плёночный полипропиленовый конденсатор с односторонней металлизацией диэлектрика.

MKT и MKN – полиэтилентерефталатные и полиэтиеленнафталатные конденсаторы –имеют более сложную топологию, чем MKP, и рассчитаны на более высокие импульсные токи, чем MKP-конденсаторы с двусторонней металлизацией. Серии MKN выгодно отличаются низкими коэффициентами зависимости ёмкости от частоты по сравнению с конденсаторами других типов.

X1/X2 – плёночные конденсаторы, специально разработанные для соответствия стандарту электромагнитной совместимости IEC60384-14 и применяющиеся для фильтрации дифференциальных помех в цепях питания. В аудиоаппаратуре они будут как нельзя кстати вместе с синфазным дросселем во входных цепях питания.

MFP/FKP – полипропиленовые конденсаторы, которые могут выдерживать очень большие импульсные токи благодаря тому, что их электроды изготавливаются из фольги с соединением, обеспеченным толстым слоем металлизации. Данный тип конденсаторов великолепно подходит для сигнальных цепей аудиотрактов усилителей. Однако данная технология предполагает значительно меньшую удельную ёмкость, поэтому найти фольговый стековый полипропиленовый конденсатор ёмкостью более 0,68 мкФ может оказаться невозможным.

Плёночные конденсаторы со стековой структурой имеют множество отличительных от других типов свойств. К ним относятся очень низкая, практически нулевая паразитная индуктивность, способность выдерживать огромные импульсные токи при очень компактных габаритах даже для высоких номинальных напряжений (более 600 В), исключительная надёжность, низкие температурные коэффициенты ёмкости, отличные характеристики зависимости ёмкости от напряжения и ёмкости от частоты сигнала. Об этих и других эффектах и параметрах плёночных конденсаторов мы поговорим в следующей части статьи.

Источник

Конденсаторы для силовой электроники.
Сравнение пленочных конденсаторов с электролитическими

В статье рассматриваются особенности конструкции и основные характеристики пленочных конденсаторов. Приводятся области использования пленочных и электролитических конденсаторов. Показано, что алюминиевые электролитические конденсаторы предпочтительно использовать в схемах, где требуется запасать энергию, а пленочные конденсаторы успешнее справляются с задачами в сильноточных и высоковольтных цепях.

Конденсаторы в схемах силовой электроники, как правило, выполняют две функции. Первая из них состоит в сглаживании пульсаций напряжения, а вторая – в фильтрации помех для обеспечения электромагнитной совместимости. Причем, в последнем случае задача разделяется на две подзадачи. Для решения одной из них конденсаторы используются в сетевых помехоподавляющих фильтрах, а для решения другой от конденсаторов требуется «умение» подавлять помехи и всплески напряжения длительностью от десятков наносекунд до нескольких микросекунд, вызванные процессами коммутации силовых ключей.

В настоящей статье акцент сделан на конденсаторах, используемых для сглаживания напряжения. Мы рассмотрим, в основном, пленочные конденсаторы, сравним их с алюминиевыми электролитическими конденсаторами и постараемся определить границы применения каждого типа.

Бесспорным преимуществом алюминиевых электролитических конденсаторов является высокая удельная емкость на единицу объема – по этому показателю они превосходят конденсаторы всех других типов. К сожалению, у электролитических конденсаторов немало и недостатков: срок их службы заметно зависит от температуры, у них большое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), что приводит к саморазогреву от токов пульсаций. Кроме того, у них плохие частотные свойства. Перечисленные недостатки электролитических конденсаторов можно в какой-то степени компенсировать за счет корректного их выбора для конкретных приложений, но полностью от них избавиться не удается, что и дает шанс пленочным конденсаторам.

Пленочные конденсаторы имеют меньшую плотность емкость, чем электролитические, но у них заметно меньше ESR при том же значении произведения CV (C – емкость конденсатора, V – номинальное напряжение конденсатора, указанное изготовителем), что позволяет увеличить допустимый ток пульсаций. Пленочные конденсаторы более терпимы к всплескам перенапряжения.

Конденсаторы этого типа в течение ограниченного интервала времени выдерживают перегрузку по напряжению до 100%, в то время как для алюминиевых электролитических конденсаторов перенапряжение, как правило, не должно превышать 20%. В промышленном оборудовании перенапряжение – не редкость: оно может возникать при разрядах молнии и коммутации мощных токоприемников.

Если накопление энергии не является главной задачей, то пленочные конденсаторы выигрывают у электролитических. Например, на низковольтной шине постоянного тока требуется устанавливать конденсаторы, способные пропускать ток пульсаций величиной в сотни, а иногда и тысячи ампер. В этом случае низкое значение ESR является ключевым параметром.

Кроме того, пленочные конденсаторы хорошо подходят для применения в высоковольтном оборудовании. Их максимально допустимое напряжение достигает нескольких тысяч вольт, тогда как для электролитических конденсаторов этот показатель ограничен в пределах 500–550 В. С помощью последовательного соединения конденсаторов можно увеличить указанный диапазон, но при этом уменьшится эквивалентная емкость соединения, да и выравнивание напряжения на последовательно соединенных конденсаторах едва ли можно назвать легкой задачей.

Ну и, конечно, еще одним несомненным преимуществом пленочных конденсаторов над электролитическими является их неполярность, т. е. они могут работать в цепи переменного тока. В таблице приведены основные параметры различных типов пленочных конденсаторов.

Таблица. Основные параметры пленочных конденсаторов разных типов

ПараметрПолиэфирные (PET)Полипропилен­нафталатовые (PEN)Полипропилен­сульфидныеПолипропи­леновые (PP)
Относительная диэлектри­ческая проницаемость при частоте 1 кГц3,3332,2
Толщина пленки (мин.), мкм0,7–0,90,9–1,41,21,9–3,0
Влагопоглощение, %низкое0,40,05менее 0,1
Напряженность поля пробоя, В/мкм580500230400
Рабочие напряжения постоянного тока (ном.), В50–100016–25016–10040–2000
Емкость100 пФ…22 мкФ100 пФ…1 мкФ100 пФ…0,47 мкФ100 пФ…10 мкФ
Диапазон рабочей температуры, °С–55…125/150–55…150–55…150–55…150
Изменение емкости в диапазоне рабочей температуры, %±5±5±1,5±2,5
Фактор рассеивания мощности (коэффициент потерь) (10 –6 )1 кГц50–20042–802–150,5–5
10 кГц110–15054–1502,5–252–8
100 кГц170–300120–30012–602–25
1 МГц200–35018–704–40
Постоянная времени RC, с25°Сболее 10 тыс.более 10 тыс.более 10 тыс.более 100 тыс.
85°С
Остаточная поляризация (диэлектрическая абсорбция)0,2–0,51–1,20,05–10,01–0,1
Способность к самовосстановлениюсредняясредняя–низкаянизкаявысокая

Не менее важным для конденсаторов, работающих в силовых цепях, является фактор рассеивания мощности DF (коэффициент потерь). Чем меньше этот коэффициент, тем меньше потери мощности, и соответственно, меньше нагрев. Напомним формулу (1) для вычисления DF:

где XC – емкостное сопротивление конденсатора равное 1/(2πfC).

На рисунке 1 показана зависимость коэффициента рассеяния DF от температуры и частоты. Как видно из рисунка, эта зависимость невелика. Заметим, что коэффициент рассеяния DF у пленочных конденсаторов существенно ниже, чем у электролитических.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор Рис. 1. Зависимость коэффициента рассеяния DF от температуры и частоты

На рисунке 2 схематично показано устройство пленочного конденсатора. При их производстве применяются две технологии. В первой из них используется металлизированная фольга, а во второй – напыление металлов. В первой технологии металлическую фольгу толщиной 5 мкм, играющую роль обкладки конденсаторов, помещают между слоями диэлектриков. Вторая технология предполагает напыление алюминия, цинка или сплавов цинка, разогретых примерно до 1200°C, на полипропиленовую пленку толщиной 20–50 нм.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор Рис. 2. Устройство пленочного конденсатора

При использовании металлической фольги обеспечиваются высокие значения допустимых токов, но в таких конденсаторах отсутствует или крайне слабо проявляется эффект самовосстановления. У конденсаторов, изготовленных путем напыления металлов, имеется способность самовосстанавливаться после некоторых аварийных ситуаций, что повышает надежность системы в целом. При пробое такого конденсатора возникает электрическая дуга, причем температура в месте пробоя может достигать 6000°C. В этом случае металл испаряется в течение примерно 10 мкс, благодаря чему исчезает проводящий тракт и восстанавливается диэлектрическая прочность поврежденного участка. После процесса самовосстановления может немного уменьшиться емкость конденсатора.

Иногда область металлизации разбивается на множество участков (вплоть до нескольких миллионов), которые соединяются между собой узкими проводниками, играющими роль предохранителей. В этом случае несколько уменьшается максимально допустимый ток, но увеличивается запас прочности, позволяющий повысить допустимое напряжение. Иногда совмещают обе технологии изготовления для получения компромиссных характеристик между максимальным пиковым током и способностью к самовосстановлению.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор Рис. 3. Типичная топология системы питания

Приведем несколько примеров использования конденсаторов. На рисунке 3 показана типичная топология системы питания. Рассмотрим случай, когда конденсатор С1 используется для накопления энергии. Допустим, мощность DC/DC-преобразователя составляет P = 1 кВт, а его КПД = 0,9. При этом требуется, чтобы при пропадании входного напряжения в течение t = 20 мс (один период питающего напряжения) величина напряжения на конденсаторе не стала бы менее 300 В. В таком случае емкость конденсатора С1 можно определить из выражения (2):

где VN = 400 В – начальное напряжение конденсатора С1; VD = 300 В – конечное напряжение конденсатора в момент времени t = 20 мс.

Подставляя принятые в примере значения, получим С = 654 мкФ. При этом номинальное напряжение конденсатора должно составить 450 В. В ассортименте известных производителей, выпускающих оба типа конденсаторов, например компании TDK, имеется электролитический конденсатор B43508, который вполне удовлетворяет предъявленным требованиям: его емкость составляет 680 мкФ, и он рассчитан на напряжение 450 В.

Эта же компания производит пленочные конденсаторы серии B32678. Их максимальная емкость с нормированным напряжением составляет 180 мкФ. Таким образом, если мы выберем этот конденсатор, нам потребуется соединить четыре компонента параллельно. Разумеется, это решение не является удовлетворительным – оно не экономично и его габариты велики. Следовательно, в данном случае счет 1:0 в пользу электролитических конденсаторов.

Рассмотрим еще один пример системы питания, но большей мощности. В тяговых системах также используется шина питания 400 В, но конденсатор С1 в таком случае предназначен только для сглаживания пульсаций. Допустим, требуется, чтобы пульсации не превышали 4 В при среднеквадратичном значении токе пульсации 80 А и частоте пульсаций f = 20 кГц. Тогда емкость конденсаторов вычисляется из (3):

Максимально допустимый ток пульсаций электролитического конденсатора равен примерно 3,5 А (используем известное эмпирическое правило для электролитических конденсаторов: 20 мА/мкФ). Таким образом, потребуется примерно 23 электролитических конденсатора, включенных параллельно. В то же время с этой же задачей способен справиться один-единственный пленочный конденсатор серии B32678. В данном случае бесспорное преимущество уже не на стороне электролитического компонента, и счет становится 1:1. Следует добавить, что из-за меньшего ESR и коэффициента потерь DF полипропиленового конденсатора уменьшится и рассеяние тепла.

Мы привели этот простой пример с единственной целью – показать, что нельзя однозначно вынести суждение о том, какой из рассмотренных конденсаторов лучше или хуже: каждый из них хорош в разных условиях. Для подтверждения этой «умной мысли» бросим на чашу весов еще экономические соображения.

В [1] приводятся следующие данные по конденсаторам, рассмотренным в примере выше. Удельная стоимость энергоемкости алюминиевого электролитического конденсатора составляет 0,47 долл./Дж, а у пленочного конденсатора этот показатель заметно больше и достигает 3 долл./Дж. Однако если обратиться к удельным показателям на единицу пульсирующего тока, то ситуация изменится на противоположную: удельная стоимость электролитических конденсаторов составит 2,68 долл./А, а пленочных – 0,42 долл./А.

Приведем пример использования пленочных конденсаторов, в котором проявляется их другая сильная сторона – неполярность. На рисунке 4 показано типовое использование этих компонентов в цепи переменного тока на выходе инвертора. Неполярные конденсаторы других типов проигрывают пленочным в данном случае практически по всем параметрам.

Что такое пленочный конденсатор. Смотреть фото Что такое пленочный конденсатор. Смотреть картинку Что такое пленочный конденсатор. Картинка про Что такое пленочный конденсатор. Фото Что такое пленочный конденсатор Рис. 4. Использование пленочных конденсаторов в цепи переменного тока на выходе инвертора

Литература

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *