Kondensaattoreita löytyy lähes kaikista elektronisista laitteista ja ne palvelevat useita keskeisiä sovelluksia piirisuunnittelussa. Kondensaattorit tarjoavat suunnittelijoille muun muassa joustavia suodatusvaihtoehtoja, kohinanvaimennusta, energian varastointia ja tunnistusominaisuuksia. Tässä oppaassa tarkastellaan kondensaattoreiden erilaisia sovelluksia elektroniikkatuotteissa ja -laitteissa.
Mihin kondensaattoreita käytetään?
Yhdessä vastusten kanssa kondensaattoreita käytetään usein taajuusselektiivisten suodattimien pääelementtinä. Saatavilla on monia suodatinmalleja ja topologioita. Näitä voidaan virittää taajuuden ja suorituskyvyn mukaan valitsemalla sopivat komponenttien arvot ja laatu. Suodatinmallityyppejä ovat:
- Ylipäästösuodatin
- Alipäästösuodatin
- kaistanpäästösuodatin
- Bandstop-suodatin
- Lovisuodatin
- All Pass Filter
- Tasoitussuodatin
Irrotus- ja ohituskondensaattorit
Kondensaattoreilla on tärkeä rooli digitaalisen elektroniikan toiminnassa, koska ne suojaavat herkkiä mikrosiruja tehosignaalien kohinalta. Tämä ääni voi aiheuttaa epänormaalia toimintaa. Tässä sovelluksessa käytettyjä kondensaattoreita kutsutaan erotuskondensaattoreiksi. Nämä kondensaattorit on sijoitettava lähelle jokaista mikrosirua, jotta ne olisivat tehokkaita, koska piirien jäljet toimivat antenneina, jotka sieppaavat melua ympäristöstä. Irrotus- ja ohituskondensaattoreita käytetään myös kaikissa piirin osissa vähentämään sähköisen melun kokonaisvaikutusta.
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 arvo, koska kondensaattorin reaktanssi ohjaa sen suorituskykyä kytkentäsovelluksissa.
snubber kondensaattorit
Piireissä, joissa käytetään suurta induktanssikuormaa, kuten moottorissa tai muuntajassa, voi esiintyä suuria transienttitehopiikkejä, jos induktiiviseen kuormaan varastoitunut energia purkautuu äkillisesti. Tämä purkautuminen voi vahingoittaa osia ja koskettimia. Kondensaattorin käyttö voi rajoittaa tai vaimentaa jännitepiikkiä piirissä, mikä tekee käytöstä turvallisempaa ja piiristä luotettavamman. Snubbing-tekniikan käyttö pienemmän tehon piireissä estää piikkejä aiheuttamasta ei-toivottuja radiotaajuushäiriöitä. Tämä häiriö synnyttää epänormaaleja piirejä ja vaikeuttaa tuotteen sertifioinnin ja hyväksynnän saamista.
Pulssitehokondensaattorit
Kondensaattorit ovat pieniä akkuja, jotka tarjoavat ainutlaatuisia energian varastointiominaisuuksia kemiallisten reaktioiden akkujen lisäksi. Kun tarvitaan paljon virtaa lyhyessä ajassa, suuret kondensaattorit ja kondensaattoripankit 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 sitten nopeasti salaman vaikutuksesta, mikä tuottaa suuren virtapulssin.
Resonanssi- tai viritetty piirisovellukset
Vaikka vastukset, kondensaattorit ja induktorit luovat 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 huolehdittava sellaisten komponenttien valinnasta, jotka kestävät kunkin osan poikki näkemiä jännityksiä, tai se epäonnistuu nopeasti.
Kapasitiivinen tunnistussovellus
Kapasitiivisesta anturista on viime aikoina tullut yleinen ominaisuus kehittyneessä kulutuselektroniikassa. Kapasitiivisia antureita on kuitenkin käytetty vuosikymmeniä erilaisissa asennoissa, kosteudessa, nestetasossa, tuotannon laadunvalvonnassa ja kiihdytyssovelluksissa. Kapasitiivinen tunnistus toimii havaitsemalla paikallisen ympäristön kapasitanssin muutoksen, joka johtuu eristeen muutoksesta – kondensaattorin levyjen välisen etäisyyden muutoksesta tai kondensaattorin pinta-alan muutoksesta.
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. Elektrolyyttikondensaattoreilla on taipumus epäonnistua rajusti tietyissä olosuhteissa, varsinkin jos polarisoidun elektrolyyttikondensaattorin jännite on päinvastainen. Suurteho- ja suurjännitesovelluksissa käytettävät kondensaattorit voivat myös epäonnistua rajusti, kun eristemateriaalit hajoavat ja höyrystyvät.