Wlancards.ru

ПК техника, WI FI Адаптеры
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Соединение конденсаторов

Соединение конденсаторов

Соединение конденсаторов

Казалось бы, зачем это надо, ведь если на принципиальной схеме указано, что в данном месте схемы должен быть установлен конденсатор на 47 микрофарад, значит, берём и ставим. Но, согласитесь, что в мастерской даже заядлого электронщика может не оказаться конденсатора с необходимым номиналом!

Похожая ситуация может возникнуть и при ремонте какого-либо прибора. Например, необходим электролитический конденсатор ёмкостью 1000 микрофарад, а под рукой лишь два-три на 470 микрофарад. Ставить 470 микрофарад, вместо положенных 1000? Нет, это допустимо не всегда. Так как же быть? Ехать на радиорынок за несколько десятков километров и покупать недостающую деталь?

Как выйти из сложившейся ситуации? Можно соединить несколько конденсаторов и в результате получить необходимую нам ёмкость. В электронике существует два способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.

В реальности это выглядит так:

Параллельное соединение конденсаторов
Параллельное соединение

Схема параллельного соединения конденсаторов
Принципиальная схема параллельного соединения

Последовательное соединение конденсаторов
Последовательное соединение

Схема последовательного соединения конденсаторов
Принципиальная схема последовательного соединения

Также можно комбинировать параллельное и последовательное соединение. Но на практике вам вряд ли это пригодиться.

Как рассчитать общую ёмкость соединённых конденсаторов?

Помогут нам в этом несколько простых формул. Не сомневайтесь, если вы будете заниматься электроникой, то эти простые формулы рано или поздно вас выручат.

Общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов:

Формула расчёта ёмкости

С1 – ёмкость первого;

С2 – ёмкость второго;

С3 – ёмкость третьего;

СN – ёмкость N-ого конденсатора;

Cобщ – суммарная ёмкость составного конденсатора.

Как видим, при параллельном соединении ёмкости нужно всего-навсего сложить!

Внимание! Все расчёты необходимо производить в одних единицах. Если выполняем расчёты в микрофарадах, то нужно указывать ёмкость C1, C2 в микрофарадах. Результат также получим в микрофарадах. Это правило стоит соблюдать, иначе ошибки не избежать!

Чтобы не допустить ошибку при переводе микрофарад в пикофарады, а нанофарад в микрофарады, необходимо знать сокращённую запись численных величин. Также в этом вам поможет таблица. В ней указаны приставки, используемые для краткой записи и множители, с помощью которых можно производить пересчёт. Подробнее об этом читайте здесь.

Ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов можно рассчитать по другой формуле. Она будет чуть сложнее:

Внимание! Данная формула справедлива только для двух конденсаторов! Если их больше, то потребуется другая формула. Она более запутанная, да и на деле не всегда пригождается .

Расчёт ёмкости составного конденсатора

Или то же самое, но более понятно:

Если вы проведёте несколько расчётов, то увидите, что при последовательном соединении результирующая ёмкость будет всегда меньше наименьшей, включённой в данную цепочку. Что это значить? А это значит, что если соединить последовательно конденсаторы ёмкостью 5, 100 и 35 пикофарад, то общая ёмкость будет меньше 5.

В том случае, если для последовательного соединения применены конденсаторы одинаковой ёмкости, эта громоздкая формула волшебным образом упрощается и принимает вид:

Здесь, вместо буквы M ставиться количество конденсаторов, а C1 – его ёмкость.

Стоит также запомнить простое правило:

При последовательном соединении двух конденсаторов с одинаковой ёмкостью результирующая ёмкость будет в два раза меньше ёмкости каждого из них.

Таким образом, если вы последовательно соедините два конденсатора, ёмкость каждого из которых 10 нанофарад, то в результате она составит 5 нанофарад.

Не будем пускать слов по ветру, а проверим конденсатор, замерив ёмкость, и на практике подтвердим правильность показанных здесь формул.

Возьмём два плёночных конденсатора. Один на 15 нанофарад (0,015 мкф.),а другой на 10 нанофарад (0,01 мкф.) Соединим их последовательно. Теперь возьмём мультиметр Victor VC9805+ и замерим суммарную ёмкость двух конденсаторов. Вот что мы получим (см. фото).

Читайте так же:
Можно ли вырастить новые зубы

Замер ёмкости конденсатора

Замер ёмкости при последовательном соединении

Ёмкость составного конденсатора составила 6 нанофарад (0,006 мкф.)

А теперь проделаем то же самое, но для параллельного соединения. Проверим результат с помощью того же тестера (см. фото).

Измеряем ёмкость составного конденсатора

Измерение ёмкости при параллельном соединении

Как видим, при параллельном соединении ёмкость двух конденсаторов сложилась и составляет 25 нанофарад (0,025 мкф.).

Что ещё необходимо знать, чтобы правильно соединять конденсаторы?

Во-первых, не стоит забывать, что есть ещё один немаловажный параметр, как номинальное напряжение.

При последовательном соединении конденсаторов напряжение между ними распределяется обратно пропорционально их ёмкостям. Поэтому, есть смысл при последовательном соединении применять конденсаторы с номинальным напряжением равным тому, которое имеет конденсатор, взамен которого мы ставим составной.

Если же используются конденсаторы с одинаковой ёмкостью, то напряжение между ними разделится поровну.

Для электролитических конденсаторов.

При соединении электролитических конденсаторов (электролитов) строго соблюдайте полярность! При параллельном соединении всегда подключайте минусовой вывод одного конденсатора к минусовому выводу другого,а плюсовой вывод с плюсовым.


Параллельное соединение электролитов


Схема параллельного соединения

В последовательном соединении электролитов ситуация обратная. Необходимо подключать плюсовой вывод к минусовому. Получается что-то вроде последовательного соединения батареек.


Последовательное соединение электролитов


Схема последовательного соединения

Также не забывайте про номинальное напряжение. При параллельном соединении каждый из задействованных конденсаторов должен иметь то номинальное напряжение, как если бы мы ставили в схему один конденсатор. То есть если в схему нужно установить конденсатор с номинальным напряжением на 35 вольт и ёмкостью, например, 200 микрофарад, то взамен его можно параллельно соединить два конденсатора на 100 микрофарад и 35 вольт. Если хоть один из них будет иметь меньшее номинальное напряжение (например, 25 вольт), то он вскоре выйдет из строя.

Желательно, чтобы для составного конденсатора подбирались конденсаторы одного типа (плёночные, керамические, слюдяные, металлобумажные). Лучше всего будет, если они взяты из одной партии, так как в таком случае разброс параметров у них будет небольшой.

Конечно, возможно и смешанное (комбинированное) соединение, но в практике оно не применяется (я не видел ). Расчёт ёмкости при смешанном соединении обычно достаётся тем, кто решает задачи по физике или сдаёт экзамены 🙂

Тем же, кто не на шутку увлёкся электроникой непременно надо знать, как правильно соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление!

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В.

Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого.

Проверка и замена пускового конденсатора || Можно ли поменять конденсатор на большую емкость

Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.

Читайте так же:
Можно ли продать трафик

Принципиальная схема источника бесперебойного питания напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы на одной микосхеме производства LinearTechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Ёмкость конденсатора-характеризует энергию,которую способен накопить конденсатор,а также ток который он способен пропустить через себя. Измеряется в Фарадах с множительной приставкой (нано, микро и т.д.).

Самые используемые номиналы для рабочих и пусковых конденсаторов от 1 мкФ (μF) до 100 мкФ (μF).

Номинальное напряжение конденсатора- напряжение, при котором конденсатор способен надёжно и долговременно работать, сохраняя свои параметры.

Известные производители конденсаторов указывают на его корпусе напряжение и соответствующую ему гарантированную наработку в часах,например:

  • 400 В – 10000 часов
  • 450 В – 5000 часов
  • 500 В – 1000 часов

Об элементах высоковольтной части блока питания

Высоковольтная часть блока питания

В недорогих блоках питания небольшой мощности (до 400 Вт) в качестве ключевых часто применяют силовые биполярные транзисторы 13007 или 13009 с токами коллектора соответственно 8 и 12 А и напряжением между эмиттером и коллектором 400 В.

В источнике дежурного напряжения может быть использован силовой полевой транзистор 2N60 с током стока 2А и напряжением сток-исток 600 В.

Впрочем, в качестве ключевых могут быть использованы полевые транзисторы, а в источнике дежурного режима – биполярный.

При отсутствии необходимых транзисторов их можно заменить аналогами.

document-propertiesАналоги биполярных транзисторов должны иметь рабочее напряжение между эмиттером и коллектором и ток коллектора не ниже, чем у заменяемых.

document-propertiesАналоги полевых транзисторов должны иметь рабочее напряжение сток-исток и ток стока не ниже, чем у заменяемого, а сопротивление открытого канала «сток-исток» не выше, чем у заменяемого.

Внимательный читатель может спросить: «А почему это сопротивление канала должно быть не выше? Ведь чем больше значения параметров, тем, как бы, лучше?»

Отвечаю – при одном и том же рабочем токе на канале с бОльшим сопротивлением будет, в соответствии с законом Джоуля-Ленца, рассеиваться бОльшая мощность. И, значит, он (т.е. и весь транзистор) будет сильнее греться.

Лишний нагрев нам ни к чему!

У нас блок питания, а не отопительный радиатор!

На этом, друзья, мы сегодня закончим. Нам осталось еще ознакомиться с лечением низковольтной части, чем мы займемся в следующей статье.

Замена конденсаторов на материнской плате

В этой статье рассмотрим процесс замены вышедших из строя конденсаторов на материнской плате.

Читайте так же:
Можно ли красить автомобильным компрессором

Исходя из практики, конденсаторы на плате вздуваются и перестают работать на 3-5 год использования. Такое поведение вполне нормальное, и разрешить эту проблему можно, просто заменив вздутые на аналогичные, но новые.

Как можно определить проблему, и какой дальнейший порядок действий? Давайте разбираться.

Как определить, что проблема именно в конденсаторах

  • Компьютер запускается, но потом самостоятельно выключается. С третьей или четвертой попытки аппарат заводится и нормально работает. Но стоит выключить его и оставить на некоторое время, как проблема возвращается. Это — верный симптом того, что конденсаторы либо пересохли, либо вздулись.
  • В процессе работы система постоянно крашится с синим экраном.
  • Ну и самый надежный способ — просто взглянуть на плату. Если конденсатор потерял строго цилиндрическую форму – он нуждается в замене.

При осмотре материнской платы важно быть очень внимательным. Выявив места места дислокации поврежденных конденсаторов, необходимо подобрать подходящий для замены. Их можно выпаять из другой материнской платы, если есть в запасе. Но лучше купить новые, так будет надежнее.

Важно помнить, что вольтаж новых конденсаторов может быть больше штатного , но ни в коем случае не меньше. Например, если у вас конденсатор на 10 В 3300 мФ, то на замену можно взять мощностью 16 В. В идаеле — использовать с номиналом емкости, аналогичным ранее установленному. Это позволит продлить срок службы как конденсатора, так и низковольтного стабилизатора ядра процессора.

Как выпаять конденсаторы из материнской платы

Позаботьтесь о том, чтобы у вас были:

    (не более 40 Вт)
  • Деревянные палочки из твердого дерева (в крайнем случае зубочистки или деревянные ватные палочки без ваты)
  • 96% спирт

Желательно иметь паяльник именно в 40 Вт, так как в противном случае есть риск перегрева мест пайки и необратимого повреждения контактных площадок или токопроводящих дорожек платы.

Для облегчения процесса извлечения нерабочего конденсатора с материнской платы лучше всего использовать оловоотсос.

После удаления вздувшегося конденсатора необходимо очистить из отверстий лишний припой. Если работа выполняется без использования оловоотсоса, то отверстия можно прочистить при помощи острого конца деревянной палочки. Для этого вставляем в отверстие острый конец деревянной заготовки, прогреваем паяльником это место с обратной стороны и аккуратно выдавливаем остатки припоя.

Выполняя эту работу, категорически запрещается использовать металлические предметы : скрепки, иголки, проволоку. Контактная схема материнской платы многослойна. Прочищая отверстия металлическими предметами высока вероятность повреждения контактных перемычек. Если это произойдет, то восстановить их будет возможно, но материнская плата не будет работать корректно.

Когда отверстия в материнской плате очищены, можно приступать непосредственно к припаиванию нового. Помните, что критически важным является соблюдение полярности

Секретная жизнь конденсатора

Как показывает следующая эквивалентная схема, внутри конденсатора происходит гораздо больше, чем просто емкость:

Эквивалентная схема конденсатора Эквивалентная схема конденсатора

Для данного обсуждения нам не нужно беспокоиться о Rпар (который учитывает ток утечки через диэлектрик) или Rдп и Cдп (которые вместе учитывают диэлектрическое поглощение). Таким образом, мы имеем следующую упрощенную эквивалентную схему:

Упрощенная эквивалентная схема конденсатора Упрощенная эквивалентная схема конденсатора

Проблема здесь должна быть очевидна. Наш блокировочный конденсатор предназначен для быстрого обеспечения током во время переходных возмущений на линии питания, но теперь у нас есть две составляющие, которые препятствуют протеканию тока: резистор, который представляет собой фиксированный импеданс независимо от частоты, и индуктивность, которая представляет увеличивающийся импеданс по мере увеличения частоты. На этом этапе важно понять, что ESR и ESL определяются главным образом «типом» конденсатора (керамика, тантал, полимер и т.д.) и корпусом. Керамические конденсаторы наиболее популярны при использовании в качестве блокировочных, поскольку они показывают низкие ESR и ESL (а также они недороги). Следующие в очереди, танталовые конденсаторы показывают умеренные значения ESR и ESL вместе с большим отношением емкости к размеру, и поэтому они используются в качестве больших блокировочных конденсаторов, предназначенных для компенсации низкочастотных колебаний на линии питания. Как для керамических, так и для танталовых конденсаторов более крупные корпуса обычно соответствуют более высоким ESL. В следующей таблице, взятой из технического отчета, опубликованного компанией AVX Corporation, перечислены ESL для разных корпусов поверхностного монтажа:

Читайте так же:
Можно ли подарить купленную игру в стиме

Зависимость эквивалентной последовательной емкости (ESL) SMD конденсатора от размера корпуса

Размер корпусаИндуктивность (пГн)
0603 (керамический)850
0805 (керамический)1050
1206 (керамический)1250
1210 (керамический)1020
0805 (танталовый)1600
1206 (танталовый)2200
1210 (танталовый)2250
2312 (танталовый)2800

Учитывание ESR при проектировании довольно просто: конденсаторы с малой емкостью, предназначенные для работы с высокочастотным шумом линии питания, должны иметь низкое значение ESR. Однако фактор ESL несколько сложнее. На следующем графике показан импеданс керамического конденсатора 0,1 мкФ размером 0603 с ESL 850 пГн и ESR 50 мОм:

Импеданс керамического конденсатора 0,1 мкФ размером 0603 Импеданс керамического конденсатора 0,1 мкФ размером 0603 в зависимости от частоты

Как обсуждалось в предыдущей статье, блокировочный конденсатор должен обеспечивать путь с низким импедансом, который позволяет высокочастотному шуму «обходить» микросхему на своем пути к узлу земли на схеме. Идеальный конденсатор легко выполнил бы это, так как импеданс конденсатора уменьшается по мере увеличения частоты. Но приведенный выше график говорит о другом: на определенной частоте ESL начинает доминировать над емкостью, поэтому импеданс начинает увеличиваться по мере увеличения частоты. Теперь давайте представим, что вместо керамического конденсатора мы решили использовать танталовый конденсатор 1 мкФ с ESL 2200 пГн и ESR 1,5 Ом:

Сравнение импедансов керамического конденсатора 0,1 мкФ и танталового конденсатора 1 мкФ в зависимости от частоты Сравнение импедансов керамического конденсатора 0,1 мкФ и танталового конденсатора 1 мкФ в зависимости от частоты

Импеданс танталового конденсатора сначала меньше, чем у керамического, из-за его более высокой емкости, но эффект более высоких ESR и ESL приводит к тому, что импеданс достигает минимума на 100 кГц, и в итоге на 10 МГц импеданс керамического конденсатора фактически в 10 раз ниже, чем у танталового. Таким образом, если схема восприимчива к шуму на частотах около 10 МГц, керамический конденсатор будет гораздо более эффективен, чем танталовый, хотя танталовый конденсатор и имеет более высокую емкость. Кроме того, если мы имеем дело с шумом на очень высоких частотах, даже керамический конденсатор может иметь слишком большой импеданс. В таком случае нам понадобится более низкий ESL, что означает меньший корпус. Следующий график сравнивает исходный конденсатор 0603 с керамическим конденсатором 0,01 мкФ только с 500 пГн ESL (значение, которое может быть достигнуто с корпусом 0402).

Сравнение импедансов керамического конденсатора 0,1 мкФ в корпусе 0603 и керамического конденсатора 0,01 мкФ в корпусе 0402 в зависимости от частоты Сравнение импедансов керамического конденсатора 0,1 мкФ в корпусе 0603 и керамического конденсатора 0,01 мкФ в корпусе 0402 в зависимости от частоты

На первый взгляд, кажется, что мы не можем выиграть: конденсатор 0402 улучшает эффективность на высоких частотах, но его импеданс хуже, чем у 0603, от нижней частоты и вплоть до 50 МГц. Хотя мы можем выиграть: мы можем поставить все три этих конденсатора параллельно, и на любой конкретной частоте общий импеданс будет определяться самым низким импедансом из трех.

Зависимость общего импеданса соединенных параллельно трех конденсаторов от частоты Зависимость общего импеданса соединенных параллельно трех конденсаторов от частоты

Итак, теперь у нас есть цепь обхода, которая поддерживает относительно низкий импеданс в очень широком диапазоне частот. Единственным сюрпризом здесь является пик на частоте 50 МГц, где общий импеданс выше, чем отдельные импедансы. Это называется антирезонансным пиком, и вам нужно следить за этим везде, где уменьшающийся (т.е. с доминирующей емкостью) импеданс пересекается с увеличивающимся (т.е. с доминирующей индуктивностью) импедансом.

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера

Электрический конденсатор представляет собой двухполюсное устройство, способное накапливать, сохранять и отдавать электрический заряд. Конструктивно он состоит из двух пластин (обкладок), разделенных диэлектриком. Важнейшей характеристикой конденсатора является его емкость, отражающая величину энергии, которую он способен накопить. Единицей измерения емкости служит фарада. Из всех типов конденсаторов, наибольшей емкостью обладают электролитические конденсаторы, а также их дальнейшие усовершенствованные родственники – ионисторы.

Чтобы понять, для чего нужен конденсатор, разберемся, что происходит в электрической сети автомобиля при включении в нее низкочастотной автоакустики, имеющей мощность 1 кВт и более. Простой подсчет показывает, что ток, потребляемый такими устройствами, достигает 100 ампер и выше. Нагрузка имеет неравномерный характер, максимумы достигаются в моменты басовых ударов. Просадка напряжения в момент прохождения автозвуком пика громкости НЧ обусловлена двумя факторами:

  • Наличием внутреннего сопротивления аккумулятора, ограничивающим его способность к быстрой отдаче тока;
  • Влиянием сопротивления соединительных проводов, вызывающим падение напряжения.

Аккумулятор и конденсатор имеют функциональную схожесть. Оба устройства способны накапливать электрическую энергию, впоследствии отдавая ее нагрузке. Конденсатор это делает значительно быстрее и «охотнее» аккумулятора. Такое свойство и лежит в основе идеи его применения.

Конденсатор подсоединяется параллельно аккумулятору. При резком увеличении потребления тока увеличивается падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора и, соответственно, уменьшается на выходных клеммах. В этот момент включается в работу конденсатор. Он отдаёт накопленную энергию, и тем самым компенсирует падение отдаваемой мощности.

Как подобрать конденсатор

Требуемая емкость конденсатора зависит от мощности сабвуфера. Чтобы не вдаваться в сложные вычисления, можно пользоваться простым эмпирическим правилом: на 1 кВт мощности необходима емкость 1 фарада. Превышение этого соотношения идет только на пользу. Поэтому, наиболее распространенный в продаже конденсатор большой емкости в 1 фараду, можно использовать и для сабвуферов мощностью менее 1 кВт. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 14 – 18 вольт. Некоторые модели оборудованы цифровым вольтметром – индикатором. Это создает дополнительные удобства в эксплуатации, а электроника, контролирующая заряд конденсатора, позволяет облегчить эту процедуру.

Можно ли поставить аккумулятор большей емкости на автомобиль чем был

Здесь еще все проще. Итак, берем патрульные машины. У них есть дополнительный аккумулятор. Поскольку у патрульных ТС имеются мигалки и звуковое сопровождение — из воздуха питаться они не смогут. Чтобы с подпиткой элементов не было проблем, два АКБ объединяются в одну цепь. Соответственно, мощность увеличивается значительным образом. При этом вряд ли вы слышали от сотрудников ДПС, что у них вечная проблема с нехваткой зарядки АКБ.

Ну и напоследок! В гарантийном талоне на аккумулятор есть один из пунктов, при котором гарантия аннулируется при несоответствии аккумулятора и технических данных автомобиля.

Поэтому, при замене аккумулятора вы думаете можно ли ставить аккумулятор большей емкости на авто чем рекомендовано производителем, то вы лишаетесь гарантии на аккумулятор, хотя весь гарантийный период может пройти без проблем. Но выбор, как всегда, за вами!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector