Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
W tej części wez
miemy pod lupÄ™
poszczególne rodzaje
kondensatorów - podam ci ich
Kondensatory
najistotniejsze parametry, potem
powrócimy do szerszego omówienia
różnych dziedzin zastosowań
stałe
i wreszcie podam ci szereg
potrzebnych wskazówek i wzorów.
Jak ci wspomniałem w poprzednim
odcinku, nie musisz czytać tej części
materiału. Chyba, że będziesz
konstruował własne układy.
W takim razie sÄ… to informacje dla
ciebie.
część 4
Tylko dla ciekawych
Na rysunku 1 możesz zobaczyć, ja- masz wątpliwości, że nie są to konden- de wszystkim kondensatorów stosowa-
kiego typu kondensatory dostępne są satory przeznaczone do pracy przy wiel- nych w zasilaczach impulsowych, gdzie
powszechnie na rynku i mniej więcej kich częstotliwościach. częstotliwości pracy są rzędu dziesiątek
w jakim zakresie pojemności są produ- Kondensatory elektrolityczne mają kiloherców.
kowane. największą awaryjność spośród wszyst-
kich kondensatorów. Zapamiętaj zasa-
Kondensatory
dę, że niezawodność elektrolitów
elektrolityczne
zmniejsza się mniej więcej dwukrotnie
µ
przy wzroście temperatury kondensatora
Omówiliśmy je przed dwoma miesią-
o 10 stopni. Chodzi tu nie tylko o tem-
cami, podstawowych wiadomości nie bę-
peraturÄ™ otoczenia, ale przede wszyst-
dę ci powtarzał. Podam tylko cztery naj-
kim wzrost temperatury wywołany mocą
ważniejsze wykresy przedstawiające
µ
strat (iloczyn skutecznej wartości prze-
charakterystyki krajowych kondensato-
pływającego prądu zmiennego i rezys-
rów: aluminiowych (rysunek 2) i tanta-
tancji zastępczej ESR). Dotyczy to prze-
lowych (rysunek 3).  Tantale 196D to
najpopularniejsze różowe łezki, a  tan-
µ
tale 164D majÄ… obudowÄ™ cylindrycznÄ…
Czy wiesz, że...
z wyprowadzeniami osiowymi. Zwróć
Niezawodność kondensatorów
uwagÄ™, jak bardzo zmniejsza siÄ™ pojem-
elektrolitycznych zmniejsza siÄ™ mniej
ność  elektrolitów przy większych częs-
więcej dwukrotnie przy wzroście tem-
totliwościach, i jak rosną straty repre-
peratury kondensatora o 10 stopni.
zentowane przez tgd. Teraz chyba nie
Rys. 2. Pojemności i tg d
µ µ µ
kondensatorów elektrolitycznych
Rys. 1. Typy i zakresy pojemności produkowanych kondensatorów. aluminiowych w funkcji częstotliwości.
52 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
µ
´
µ
µ
µ
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Rys. 3. Pojemności i tgd kondensatorów elektrolitycznych tantalowych w funkcji częstotliwości.
katalogów zamiast NP0 znajdziesz być nawet pięciokrotnie mniejsza (!) od
Kondensatory ceramiczne
określenia C0G lub nowsze CG, które pojemności nominalnej. Jedynie rezys-
Kondensatory ceramiczne dzielÄ… siÄ™
wskazują, że kondensatory te mają zero- tancja szeregowa i tgd są względnie ma-
wyraz
nie na trzy grupy.
wy współczynnik temperaturowy.
łe w dość szerokim zakresie częstotli-
Kondensatory ceramiczne typ 1 to
Typ 1 wości.
bodaj najlepsze z popularnych konden-
Częstotliwość rezonansu szeregowe-
Tak zwany typ 1 produkowany jest
satorów, ale niestety zakres ich pojem-
go kondensatorów ferroelektrycznych
z użyciem dielektryka o przenikalności
ności jest ograniczony do co najwyżej
o pojemności 100nF z wyprowadze-
względnej e w granicach 10...600. Kon-
r
kilku...kilkunastu nanofaradów.
niami drutowymi, stosowanych typowo
densatory te charakteryzują się małymi
w obwodach odsprzęgania zasilania,
Ferroelektryczne (typ 2)
stratami i, co ciekawe, sÄ… produkowane
wynosi mniej więcej 5...10MHz, a przy
ze ściśle określonym współczynnikiem
Kondensatory ferroelektryczne (typ 2)
pojemności 10nF - kilkadziesiąt mega-
temperaturowym w zakresie -1500...
mają znaczną pojemność przy małej ob-
herców; pokazuje to rysunek 5. Kon-
+150ppm/K. Umożliwia to łatwą kompen- jętości. Niestety okupione jest to pogor-
densatory bez wyprowadzeń, przezna-
sację temperaturową obwodów rezonan- szeniem wielu parametrów. Na rysunku
czone do montażu powierzchniowego,
sowych.
4 znajdziesz krzywe obrazujące zależ-
mają częstotliwości rezonansowe o oko-
Niektóre katalogi (w tym krajowe) za- ność pojemności od częstotliwości i od
wierają oznaczenia współczynnika tem- przyłożonego napięcia stałego dla kon- ło 50% większe.
peraturowego w postaci np. N750, densatorów o symbolu dielektryka 2F4. Na podstawie rysunku 5 można też
NP0, P150 itp. co oznacza odpowiednio Zwróć uwagę, z jak dużymi, wręcz oszacować wartość ESR takich konden-
-750, ą0, +150ppm/K (czyli -0,075, ą0, ogromnymi zmianami pojemności trzeba satorów - jest ona niewielka, rzędu kilku-
się liczyć - rzeczywista pojemność może
+0,015%/°C). W wiÄ™kszoÅ›ci zachodnich dziesiÄ™ciu miliomów.
µ
Rys. 4. Pojemność w funkcji częstotliwości kondensatorów
Rys. 5. Impedancja w funkcji częstotliwości
ceramicznych ferroelektrycznych.
kondensatorów ceramicznych ferroelektrycznych.
53
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
&!
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
kondensatorów mikowych, które też ma-
Czy wiesz że...
jÄ… literkÄ™ M w oznaczeniu).
Zapewne wiesz, że jako dielektryk
Kondensatory metalizowane mają cenną właściwość autoregeneracji. Jeśli
stosuje się folię wykonaną z różnych
w jakimś miejscu folia stanowiąca dielektryk jest cieńsza lub ma jakiś defekt, to
materiałów, różne są zatem właściwości
po przyłożeniu pełnego napięcia pracy może w tym miejscu nastąpić przebicie,
otrzymanych kondensatorów.
czyli przeskok iskry. Kondensator nie zostanie jednak uszkodzony, ponieważ
temperatura powstajÄ…cego Å‚uku elektrycznego (okoÅ‚o 6000°C) powoduje odparo-
Polistyrenowe
wanie zarówno fragmentu dielektryka jak i sąsiadujących fragmentów warstw
Kondensatory polistyrenowe (styrof-
metalizacji. A
uk gaśnie i kondensator nadal jest sprawny, bowiem wokół miejsca
leksowe) w kraju majÄ… oznaczenie KSF,
przebicia nie ma już metalizacji, co skutecznie zapobiega powtórnemu powstaniu
w Europie - KS. SÄ… one najbardziej sta-
przebicia w tym samym miejscu. Pokazano to schematycznie na rysunku.
bilne spośród popularnych kondensato-
rów foliowych.
Pojemność  styrofleksów praktycznie
nie zależy od częstotliwości, co wśród
kondensatorów foliowych jest chlubnym
wyjątkiem. Pojemność niewiele zmienia
się też z upływem czasu - co najwyżej
0,2...0,5% w ciÄ…gu kilku lat. Kondensato-
ry te mają niewielki ujemny współczynnik
temperaturowy około -130ppm/K i nie-
wielką zależność od wilgotności otacza-
jÄ…cego powietrza (+60...+200ppm/K).
Straty dielektryczne są małe: tgd typowo
jest mniejszy niż 0,0005. Indukcyjność
własna wynosi około 1nH na 1mm dług-
ości kondensatora i jego czynnych wy-
Choć więc kondensatory typu 2 nie różnić, ponieważ mają w oznaczeniu li- prowadzeń. Wraz z pojemnością kon-
densatora indukcyjność ta tworzy szere-
nadają się do zastosowań precyzyjnych, terkę M - np. krajowe MKSE, KMP,
gowy obwód rezonansowy, co ogranicza
to jednak ze względu na niską cenę zna- KFMP, MKSP, czy zagraniczne MKT,
górną częstotliwość pracy tych konden-
jdują szerokie zastowanie do odsprzęga- MKP, MKC (z wyjątkiem archaicznych
nia zasilania, sprzęgania poszczegól-
nych stopni itp.
Półprzewodnikowe (typ 3)
Kondensatory ceramiczne tzw. pół-
przewodnikowe są właściwościami po-
dobne do ferroelektrycznych, tyle że ma-
jÄ… jeszcze mniejsze gabaryty. Uzyskano
to dzięki odmiennej konstrukcji, opartej
na gÄ…bkopodobnym porowatym spieku,
trochÄ™ podobnie jak w kondensatorach
elektrolitycznych tantalowych. W po-
przednio omówionych dwóch grupach
 ceramików kondensator tworzyły meta-
lowe okładziny umieszczone z obu
stron dielektryka ukształtowanego
Rys. 6. Częstotliwość rezonansu własnego kondensatorów styrofleksowych.
w postaci płaskiej płytki ceramicznej
(lub wielu takich płytek). Dla amatora
wewnętrzna budowa nie ma specjalnego
znaczenia - wszystkie małe kondensato-
ry ceramiczne, zarówno typ 2, jak i typ
3 traktuje on jako kondensatory ferro-
elektryczne.
Kondensatory foliowe
Klasyczne kondensatory foliowe to
dwie wstęgi folii aluminiowej przedzielo-
ne dielektrykiem - foliÄ… z tworzywa
sztucznego. Większość spotykanych na
rynku kondensatorów foliowych ma jed-
nak innÄ… budowÄ™ - sÄ… to tak zwane kon-
densatory metalizowane. Okładziny sta-
nowi cieniutka warstwa metalu (alumi-
nium) naniesiona próżniowo na jedną
Rys. 7. Zmiany pojemności w funkcji temperatury różnych kondensatorów
lub obie strony folii z tworzywa. Konden-
foliowych.
satory metalizowane można łatwo od-
54 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
"
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
wości. W literaturze angielskojęzycznej
Czy wiesz że...
bardzo często proponuje się zastosowa-
Niektóre kondensatory, na przykład styrofleksowe, mają zaznaczoną okładzi- nie  dobrych kondensatorów mylaro-
nę zewnętrzną, która może służyć jako ekran izolujący okładzinę wewnętrzną od wych (mylar capacitors). Ja przed laty
wpływu zakłóceń elektrycznych. Ma to znaczenie w obwodach o dużej czułoś- długo i niepotrzebnie się zastanawia-
ci. Wyprowadzenie okładziny zewnętrznej, zaznaczone zwykle paskiem, należy łem skąd wziąć takie egzotyczne kon-
dołączać do punktu o mniejszej impedancji, czyli np. do masy, plusa zasilania, densatory; nie wiedziałem bowiem, że
wyjścia wzmacniacza itp. są to po prostu kondensatory MKT, czyli
krajowe MKSE.
Zapewne przyda ci się informacja, że
satorów. Rysunek 6 pokazuje zależ- w katalogach nie podaje się szczegóło- pojemność kondensatorów poliestro-
ność częstotliwości rezonansu własnego wych zależy od częstotliwości - pokazuje
wo tak wielu parametrów. Z reguły są to
od pojemności kondensatorów styroflek- kondensatory metalizowane. Wykony- to rysunek 9.
sowych pewnej znanej firmy. Ponieważ są to najczęściej używane
wane sÄ… z tolerancjÄ… w najlepszym
W związku z dobrymi parametrami, kondensatory, powinieneś znać dokład-
wypadku Ä…5%, zwykle Ä…10 i Ä…20%.
tylko te kondensatory są wykonywane niej zależność ich pojemności od tempe-
Na rysunku 7 dla orientacji podajÄ™
z wąską tolerancją, nawet ą0,5% (np. ratury dla różnych częstotliwości - poka-
ci zależność pojemności od temperatury
krajowe KSF-022). zuje to rysunek 10. Z kolei rysunek 11
kilku typów kondensatorów foliowych,
Kondensatory polistyrenowe stoso- przedstawia impedancję w funkcji częs-
i analogicznie na rysunku 8 zależ-
wane były powszechnie w obwodach totliwości i częstotliwość rezonansu
ność tg od temperatury. Pod wpływem
w.cz. i p.cz, ale obecnie są wypierane własnego dla kondensatorów o różnej
lutowania, upływu czasu, zmian tempe-
przez kondensatory ceramiczne typu 1. pojemności. Są to bardzo istotne infor-
ratury, wilgotności itd... ich pojemność
Inną ważną dziedziną zastosowania pre- macje, pokazują bowiem w przybliże-
może zmieniać się nawet o kilka pro-
cyzyjnych kondensatorów styroflekso- niu, w jakim zakresie częstotliwości
cent. Jak widzisz, niezbyt dobrze nadajÄ…
wych były wszelkiego rodzaju filtry sto- kondensatory te powinny być stosowa-
się one do zastosowań wymagających
sowane w telekomunikacji. Ujemny ne, i jaka jest ich rezystancja strat ESR.
dużej stałości parametrów.
współczynnik temperaturowy kondensa- Oczywiście bez sensu byłoby pracować
Poliestrowe
torów kompensował zmiany temperatu- z częstotliwościami znacznie przekra-
rowe ferrytowych cewek. Obecnie, Kondensatory poliestrowe (ang. po- czającymi częstotliwość rezonansu
w związku z postępującą  cyfryzacją lyethylene tetraphtalate) - krajowe ozna- własnego - przy wielkich częstotliwoś-
telekomunikacji, i ten obszar zastoso- czenie MKSE, europejskie - MKT. Obec- ciach należy stosować kondensatory
wań znacznie się skurczył. nie są to najpopularniejsze kondensato- o mniejszej pojemności, które w sumie
Inne kondensatory foliowe są nieco ry foliowe - stosowane są powszechnie i tak będą mieć mniejszą impedancję.
mniej stabilne i nie są przewidziane do we wszelkim sprzęcie elektronicznym Rysunki 9...11 dotyczą kondensato-
zastosowań precyzyjnych, a więc w zakresie małych i średnich częstotli- rów produkcji Thomsona stosowanych
´
"
Rys. 8. Tangens kąta strat w funkcji temperatury Rys. 9. Pojemność w funkcji częstotliwości
różnych kondensatorów foliowych. kondensatorów poliestrowych.
"
¸
Rys. 10. Pojemność w funkcji temperatury Rys. 11. Impedancja w funkcji częstotliwości kondensatorów
kondensatorów poliestrowych. poliestrowych.
55
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
&!
µ
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Listy od Piotra
Czy spotkałeś już
kondensatory
z oznaczeniem
GoldCap?
Kondensatory takie majÄ… ogromnÄ…
pojemność rzędu faradów i mogą
pracować przy napięciach rzędu poje-
dynczych woltów. Z uwagi na olbrzy-
mią pojemność właściwie są czymś
pośrednim między kondensatorami
i akumulatorami. SÄ… stosowane jako
z
ródła energii (zastępują akumulatory
i baterie) w urządzeniach o małym
poborze prÄ…du. Kondensatory Gold-
Rys. 12. Dopuszczalne zmienne napięcie pracy w funkcji częstotliwości Cap znajdują miejsce w różnych
kondensatorów poliestrowych MKSE-20 630V. urządzeniach wymagających nieprze-
rwanego zasilania jako bateria rezer-
wowa, pracujÄ…ca w razie zaniku na-
pięcia sieciowego.
powszechnie w zestawach AVT. Po- 250V lub 400V, bowiem te mogą być sto-
równaj jeszcze rysunki 11 i 5. Zauważ, sowane przy napięciu przemiennym co
że współczesne kondensatory foliowe najwyżej odpowiednio 160V i 200V.
7 i 8. Niestety, z nieznanych mi wzglÄ™-
dzięki odpowiedniej budowie mają małą W obwodach sieci energetycznej 220V
dów (być może ze względu na większe
indukcyjność, porównywalną z konden- muszą być użyte kondensatory poliest-
gabaryty) kondensatory te nie sÄ… popu-
satorami ceramicznymi. To samo doty- rowe na napięcie pracy (stałe) 630V!
larne, tak że nawet nie wszystkie znane
czy rezystancji strat. Wygląda na to, że Rysunek 12 pokazuje zależność do-
firmy majÄ… je w swej ofercie handlowej.
mogłyby być stosowane zamiennie - puszczalnego napięcia przemiennego
w obwodach odsprzęgania zasilania od częstotliwości dla krajowych konden-
Polipropylenowe
powszechnie stosuje się jednak znacz- satorów MKSE-020 630V. Ograniczenia
Kondensatory polipropylenowe; krajo-
nie tańsze  ceramiki . przy większych częstotliwościach wyni-
we oznaczenia KMP, KFMP, europejskie
Kondensatory poliestrowe mają przy- kają ze strat w dielektryku, które powo-
MKP. Przeznaczone sÄ… przede wszyst-
zwoitÄ… (ale wcale nie rewelacyjnÄ…) war- dujÄ… nagrzewanie kondensatora; rysu-
kim do pracy w obwodach impulso-
tość tgd w granicach 0,001...0,01. Jed- nek ten pośrednio wskazuje więc także
wych, gdzie występują napięcia i prądy
nak w dziedzinach, gdzie są one stoso- na wartość ESR w funkcji częstotliwoś-
o znacznej stromości. Takie właśnie
wane, nie ma to zazwyczaj żadnego
ci.
kondensatory stosuje siÄ™ w obwodach
znaczenia praktycznego.
Poliwęglanowe
odchylania odbiorników telewizyjnych
Choć w zasadzie kondensatory po-
Kondensatory poliwęglanowe (po- i sieciowych zasilaczach impulsowych.
liestrowe nie sÄ… przeznaczone do pracy
lycarbonate); w kraju nie są produko- My będziemy je stosować przede wszys-
przy znacznych napięciach i prądach
zmiennych, jednak z powodzeniem mo- wane - europejskie oznaczenie MKC. tkim we wspomnianych już zasilaczach
gą być stosowane w zasilaczach bez- Zaletą jest około pięciokrotnie mniejsza beztransformatorowych i być może
transformatorowych jako elementy ogra- niż w kondensatorach MKT zależność w jakichś układach impulsowych - na
niczające prąd bez strat mocy (o czym pojemności od częstotliwości, mała za- przykład do gasików lub filtrów przeciw-
będzie mowa w następnej części). leżność pojemności od temperatury zakłóceniowych.
W żadnym wypadku nie mogÄ… to być (Ä…1% w zakresie -20...+70°C), kilkukrot-
Piotr Górecki
kondensatory o napięciu nominalnym nie mniejsza wartość tgd - patrz rysunki
ERRARE HUMANUM EST
W kwietniowym numerze EdW nasi Czytelnicy wytropili kilka drobnych błędów. Prosimy w swoich egzempla-
rzach wprowadzić następujące zmiany:
·Na schemacie ideowym monitora ·Na rysunku 2 ze str. 25 jeden z kon- ·Rysunek 1 na stronie 47 powinien
napięcia sieci (rys.1 str.11) błędnie densatorów oznaczonych C2 (dolny) być zatytułowany  Schemat ideowy
opisano kondensator C2. Jego war- powinien mieć oznaczenie C3 - por. odbiornika .
tość, jak sÅ‚usznie podano w spisie wykaz elementów. ·W ofercie kitów Vellemana na str.
elementów, wynosi 1µF. ·Na stronie 28, tuż nad rysunkiem 1, 60 bÅ‚Ä™dnie podano, że  Elektronicz-
·Na rysunku 4.8 na str. 22 omyÅ‚kowo bÅ‚Ä™dnie zdefiniowano wzmocnienie. ny pies zostaÅ‚ opisany w EdW 3/96
niepotrzebnie połączono wyjście Oczywiście zdanie to powinno brzmieć: - tymczasem opisano go właśnie
wzmacniacza (generatora) z dodat-  Wzmocnienie napięciowe wzmacnia- w EdW 4/96 na str. 34.
nią szyną zasilającą. cza jest stosunkiem napięcia na wy-
jściu do napięcia na jego wejściu...
Nagrody-niespodzienki otrzymujÄ…: Marcin Skoneczny z A
aska i Marcin Wiązania z województwa kieleckiego.
56 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96