Slikovit pregled kondenzatora po vrsti-materijalu-nameni

Prenosim tekst autora macolakg koji je postavljen na ES forumu …

---

Kondenzatori za SMPS aplikacije;

Svi (tj. bar vecina) znamo da kroz kondenzatore ne tece jednosmerna struja. Prilicno cesto dolazi do zabune, pogotovo kod neiskusnijih elektronicara, o pojmu jednosmerne struje. Taj pojam mozemo rasclaniti na dve vrste: Na “cistu” jednosmernu struju, odnosno struju nepromenljivog inteziteta u vremenu i struju koja tece u JEDNOM smeru a promenljivog je inteziteta.
Ova druga, koja je promenljivog inteziteta, radi jasnijeg shvatanja, se cesce (a i ispravnije) naziva pulsirajucom jednosmernom strujom. Prakticno, pulsirajuca jednosmerna struja je vid zbira jednosmerne i naizmenicne komponente struje, pri cemu naizmenicna komponenta nema dovoljan intezitet da promeni smer kretanja struje.

Svaka pulsirajuca struja, ma koliko male bile promene u njenom intenzitetu, tece kroz kondenzatore puneci i prazneci iste.

Kondenzatori (realni) nisu savrseno napravljeni. Osim kondenzatora, u njemu samom se nalazi i vise parazitnih, nezeljenih, elemenata. Najbitniji su ekvivalentna serijska otpornost (ESR), ekvivalentna serijska induktivnost (ESL), i sopstvena rezonantna ucestanost (f0)…

Ekvivalentna serijska otpornost ili ESR je skup svih tipova termogenih gubitaka (gubici u izolacijama i u otpornostima samih provodnih elemenata od kojih je doticni kondenzator gradjen) u kondenzatoru i predstavljena je kao otpornik serijski vezan sa kondenzatorom (najcesce tako, mada moze i kao paralelna optpornost), radi jednostavnije analize sklopa.

Ekvivalentna serijska induktivnost ili ESL je skup svih induktivnosti u kondenzatoru, predstavljen jednom zbirnom, radi jednostavnije analize.

Sopstvena rezonantna ucestanost ili f0 je ona pri kojoj kondenzator (idealni) sa sopstvenom serijskom induktivnoscu stupa u serijsku rezonansu, tj. to je ona ucestanost pri kojoj su reaktivni otpori idealnog konndenzatora i njegovog parazitnog induktiviteta jednaki.

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – — – – – – – – – – –

ESR, ESL i f0, nisu od znacaja ako struja ne tece kroz kondenzator, tj. ako je napon na njegovim krajevima konstantan.
Spoljno kolo (ono za koje je spojen kondenzator) ga “vidi” kao idealan kondenzator.
Medjutim, kada kroz kondenzator pocne teci struja, njegova “idealnost” opada srazmerno toj struji i srazmerno njenoj frekvenciji, sve dok se ne priblizi frekvenciji serijske rezonanse f0.
Na frekvenciji f0, kondenzator je upravo najbolji u svojoj ulozi, jer se reaktansa samog kondenzatora i njegove parazitne ESL ponistavaju zato sto su suprotnog karaktera. Jedina preostala, ometajuca komponenta je ESR, koju ne mozemo izbeci.

Presudjujuci faktor koji odredjuje granicu upotrebe jednog kondenzatora je njegova temperatura, koja zavisi od termogenih gubitaka u kondenzatoru, a koji rastu nelinearno sa prirastom frekvencije struje kroz njega i kvadratno sa prirastom velicine struje kroz njega.

Sama konstrukcija (gradja) odredjenih vrsta kondenzatora je obicno podredjena uslovima brze serijske proizvodnje.
Zato im se razlikuje cena i oblast namene…
Ne postoji kondenzator koji moze “pokriti” sve oblasti namene. Zato ih mozemo podeliti upravo po gradji i oblastima namene za koje su predisponirani u proizvodnji:
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Elektrolitski (aluminijumski i tantal, ima ih jos vrsta, ali ovo su najcese korisceni):
Po nameni:
– kao pomocna napajanja malene potrosnje, za podrsku memorija kod nestanka glavnog napajanja.
Predstavnici su “Gold cap.”, Super cap.” i sl.., a osobine su im da imaju jako veliki kapacitet i nisu sposobni za protok
vecih struja kroz njih, pogotovo ne za vise frekvencije (vrlo veliki ESR i ESL).

– multinamenski Al i Tantal Elko, kratkog radnog veka 1000-3000h, namenjeni za odredjivanje vremenskih
konstanti, kao sprezni kondenzatori i “lakse” filterske aplikacije, osrednji ESR i ESL, za niske ili
audiofrekventne opsege, jevtini i za niskozahtevne aplikacije, i to su oni koje NAJCESCE nalazimo po
prodavnicama elektronskog materijala.

– Elko za “teze” filterske aplikacije ili kao sprezni za vece struje, mali ESL i ESR, dugacak radni vek >5000h,
sposobni za vece struje i radne temperature, poznati kao low-ESR, znatno skuplji i teze nabavljivi…

– Elko za udarna praznjenja ili rezonantno-komutacione aplikacije, ultra niski ESR i ESL, veoma skupi,
specijalna izvedba sa mnogo uvodnih i prikljucnih mesta UNUTAR njega, veoma dugacak radni vek pri
visokim radnim temperaturama i enormnim strujama, ne retko sa elementima za forsirano hladjenje (voda,
vazduh ili siroke nalegajuce povrsine), namenjeni za industrijske flash lampe, pogon lasera, udarnih
generatora, CD punktovanje i sl. , tesko nabavljivi, orijentisani za industrijsku, vojnu ili aerokosmicku
upotrebu….

– Elko za dobru imitaciju kvaliteta, namenjeni za lep izgled u gepeku automobila, veoma skupi sa osrednjim
ESR i ESL prema deklarisanom kapacitetu, sposobni za osrednje struje i temperature, osnovna namena
je impresioniranje posmatraca i lako uzimanje novca kvazi audiofilima 🙂 priblizno pripadaju grupi
low-ESR, osim sa kategorijom cene.., najcesce se zapazaju na tuning-stiling predstavama…
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Blok kondenzatori (folijski, keramicki i jos puno toga, ne poseduju provodljive tecnosti u sebi)
Po nameni:
– multinamenski za sprezne i filterske namene manjih zahteva, predstavnici su papirni, uljno-papirni,
poliester-film(KT,MKS) i sl., pristojno mali ESR i ESL (ali za par redova velicina bolji od bilo kog Elko),
jevtini i lako nabavljivi.

– za vece struje pri nizim frekvencijama, polipropilen-film (KP) ili polipropilen-metalized-film(MKP)
kondenzatori, konstrukcije od namotanih folija, namenjeni za korekciju cos-fi, start motora ili pomeraj
faze kod istih, za radne ucestanosti reda neku stotinu Hz, mali ESR i los (veliki) ESL, vrlo prihvatljiva
cena, laka nabavka.

– ovi isti iz prethodne kategorije, prestampani zlatnim kaligrafskim slovima i bombasticnim imenima (sito-
stampa je mocna pojava :-), nahvaljeni po audiofilskim casopisima, sa istaknutim dobrim osobinama koje
uopste nisu od posebnog znacaja za audio, a nepomenutim osobinama koje su jesu od znacaja, veoma
skupi, namenjeni za lako premestanje novca iz dzepa audiofila u dzep proizvodjaca, najinteresantnija
osobina im je da izvorni proizvodjac (posto se konacni bavi samo sito-stampom) PRISTAJE da ustupi
konacnom proizvodjacu, nestampanu (blanko) seriju uz pristojnu novcanu nadoknadu (ponekad se moze
otkriti logo izvornog proizvodjaca UNUTAR kondenzatora kada ga rasturimo, a ja ih iz pristojnosti necu
pominjati :-), inace je pozeljno da fizicki budu sto veci …

– kondenzatori za vece struje i industrijsko-profesionalne namene (KP,MKP), oblast srednjih frekvencija
( (ovi bi vec trebalo da pripadaju prethodnoj kategoriji), viseslojna konstrukcija sa paralelnim spajanjem
listica unutar, maleni ESR i ESL.

– kondenzatori za velike impulsne struje, SMPS, snubber i rezonantne aplikacije, poznati kao power-
capacitors, cesto imaju po nekoliko izvoda (nozica) ili su trakasti i siroki, za srednje ucestanosti
(1MHz, polistirol (stirofleks) i cela paleta keramickih kondenzatora. Po
strujnoj sposobnosti ima ih u sirokom rasponu. Njima se u ovoj temi necemo posebno baviti, osim kod
nekih decoupling mera.

– High-power kondenzatori, sposobni za veoma velike struje reda stotina ampera/uF, ima ih za razne
opsege frekvencija, obicno imaju forsirano hladjenje (vazduh, voda, ulje, isparavanje inertnih gasova u
tecnom stanju i sl.), ne doticu ovu temu, pa cemo samo navesti njihovo postojanje i osnovne osobine,
ekstremno mali ESR, ESL prema frekventom opsegu, izuzetno skupi i kvalitetni, gradja orijentisana ka
uspesnom odvodjenju toplote iz njih…

Toliko za sada. Nastavak sledi…
Pozdrav

---

http://www.oe1ira.at/hc/hammarcapac.html

ES Forum:  Slikovit pregled kondenzatora po vrsti-materijalu-nameni