3.2.4. Пленочные конденсаторы

Характеристики и возможности их применения в большой степени зависят от ис­пользуемого диэлектрика. Поэтому конденсаторы классифицируются (группиру­ются) и имеют определенное назначение в зависимости от типа диэлектрика [6].

По типу диэлектрика пленочные конденсаторы делятся на: полиэтиленовые терефталатные (полистироловые); полипропиленовые; полиэтиленовые нафталатные.

Электроды конденсаторов выполняются либо металлизацией диэлектрика (пла­стиковой пленки), либо использованием металлической фольги, закрывающей боль­шую часть поверхности диэлектрика.

Конденсаторы, выполняемые металлизацией диэлектрика, имеют решающее преимущество над конденсаторами, имеющими электроды из металлической фольги, — они обладают самовосстанавливающимися свойствами при локаль­ных пробоях.

Конденсаторы на основе пленки из полистирола имеют средние технические па­раметры, положительный и заметный температурный коэффициент емкости (TKE) — +600 • 10⁶/К, диапазон рабочих температур до 100 (125) °С.

Конденсаторы с диэлектриком из полипропилена обладают очень хорошей спо­собностью выдерживать большие импульсные нагрузки, связанные со скоростью изменения напряжения. Эти конденсаторы имеют также очень высокое сопро­тивление изоляции (порядка 200...400 ГОм) и меньший временной дрейф емкости по сравнению с другими пленочными конденсаторами. Полипропиленовые кон­денсаторы имеют отрицательный TKE и могут работать до температуры 85...100 °С.

Конденсаторы с полиэтиленовым нафталатным диэлектриком имеют следую­щие особенности: положительный ТКЕ (меньший, чем у полистироловых), высо­кая допустимая температура (125, 140 °С), возможность выполнения в корпусе для поверхностного монтажа.

На высоких частотах собственная индуктивность конденсатора приводит к появлению резонанса, который может приводить к нежелательному влиянию на электрические цепи. Собственная индуктивность образуется выводами конденса­тора и зависит от того, как выполнены диэлектрические обкладки и их металли­зация. Для снижения собственной индуктивности токовые проводники конденса­тора должны быть выполнены бифилярно, а контакты внутри конденсатора, вы­полняемые металлической фольгой, должны иметь достаточную поверхность. На частотах выше резонансной кон­денсатор становится индуктивным элементом, теряя свои основные свойства. Конденсаторы большой емкости (1 мкФ и более) имеют резонансную частоту менее 2 МГц.

3.2.5. Керамические конденсаторы

Большое количество схемных решений как в преобразовательной технике, так и в электронной технике вообще требуют применения конденсаторов, имеющих малые размеры, большую емкость, отличные частотные характеристики, возможность работы в широком температурном диапазоне и высокую надежность. В преобразователях это связано со стремлением разработчиков выполнить устройство электропитания в малых размерах, более легким, работающим на все более и более возрастающих частотах.

Перечисленным требованиям удовлетворяют конденсаторы, в которых в каче­стве диэлектрика используются различные виды керамики. К числу задач, связанных с применением керамических конденсаторов в преобразователь­ной технике, можно отнести:

• подавление радиопомех во входных и выходных цепях, а также на сигнальных разъемах;

• шунтирование низкочастотных электролитических конденсаторов для того, чтобы избежать появления на их зажимах переменной составляющей напряжения высокой частоты; применение конденсаторов малой емкости в цепях связи между первичной и вторичной сторонами преобразователя;

• применение развязывающих конденсаторов, позволяющих «отсечь» постоян­ную составляющую напряжения от таких элементов, как трансформаторы.

По конструктивному исполнению керамические конденсаторы подразделяются на дисковые и монолитные конденсаторы. Первые выпускаются на более широкий (в сторону увеличения) ряд напряжений — от 50 В до 6,3 кВ. Монолитные керами­ческие конденсаторы имеют многослойную конструкцию и позволяют занять зна­чительно меньший объем, получить лучшие частотные характеристики, чем диско­вые конденсаторы. Важным преимуществом многослойных керамических конден­саторов является возможность их постановки на печатную плату точно так же, как и других элементов, предназначенных для поверхностного монтажа. Керамические конденсаторы называются многослойными потому, что между двумя электродами располагаются слои керамического диэлектрика — оксида титана (ТO2) или титаната бария (BaTO3) с многочисленными добавками.

Вопросы для самоконтроля

1. Как влияет материал диэлектрика на емкость конденсатора?

2. Определите потери активной мощности в конденсаторе, используя последователь­ную схему замещения (см. рис. 3.9, а). Исходные данные следующие: переменное напряжение амплитудой U_m = 100 В и частотой основной гармоники f₁ = 400 Гц имеет прямоугольную форму; активная составляющая в схеме замещения R_Э = 0,1 Ом; емкостная составляющая в схеме замещения С_Э = 1 мкФ.

4. Как изменится коэффициент передачи LC-фильтра в цепи переменного тока на час­тоте f = 1000 Гц, если под воздействием температуры эквивалентная емкость конденса­тора уменьшится в 2 раза?

5. Как влияет температура на свойства диэлектрика?