Конденсаторы для импульсных токов

Импульсные преобразователи напряжения – Выбор конденсаторов

При построении импульсного ПН сразу встает вопрос — какие конденсаторы ставить как на выход выпрямителя, так и на подпорку первичной обмотки трансформатора. Вопрос не праздный — хорошие импульсные конденсаторы найти оказалось нелегко.

Определимся для начала, какие конденсаторы нам нужны. По напряжению на вторичной шине — 35, 50 или 63В, гибкие выводы, по габаритным ограничениям — емкостью 1000 мкФ (50-63В), 2200 мкФ (35В). Для упрощения — ограничусь единственным номиналом 1000мкФ на 50В что примерно соответствует размеру 16*36мм для стандартных электролитов. За абсолютное начало отсчета примем широко доступную в Москве серию GS (Стандарт, 105С) тайваньской фирмы Ark Electronic. Для сравнения поставим рядом импульсный Ark SZ и чистопородных американцев Mallory.

Семейный альбом электролитов — Ключевые параметры

Конструктив. Сразу отсечем большие банки под винтовые клеммы, субминиатюрные (4-8мм) емкости, емкости с аксиальными выводами (удлиняется токовая петля, неэффективный монтаж) — ограничиваясь либо стандартными гибкими радиальными выводами либо жесткими выводами-крюками под клемму, их тоже можно распаивать на плату.

Температурный диапазон, срок эксплуатации (Lifetime), категория надежности (Reliability Grade). Срок эксплуатации и время наработки на отказ тесно увязано с верхней границе температурного диапазона. В зависимости от состава и технологии «упаковки» электролита верхняя граница устанавливается на уровне +85С (стандарт), +105С (повышенная), +125-140С (высокотемпературные емкости). Срок эксплуатации устанавливается именно для этой температуры, он составляет 1000 часов для стандартных типов и определяется как время, за которое параметры конденсатора, заряженного до предельно допустимого постоянного рабочего напряжения, гарантированно останутся в «зеленой зоне». Как правило, контролируются отклонения: емкости (20%), тангенса угла потерь (не выше +50% ) и тока утечки (не выше гарантированного максимума). Для импульсных электролитов — нормируют также повышение ЭПС и(или) полного импеданса.

1000 часов — смехотворно малый срок, пускай и заведомо заниженный. Зато при снижении температуры на каждые 10 градусов вплоть до +25С, срок эксплуатации удваивается. Таким образом, емкость с маркировкой 105С в равных условиях в 4 раза долговечнее емкости с маркировкой 85С! Учитывая напряженные условия жизни в автомобильном усилителе — ограничимся емкостями нормированными +105С и выше. Конденсаторы повышенной надежности/долговечности (бортовые) нормируются и на сроки более 1000 часов, вплоть до 20.000 часов, но это дефицит. По технологическим причинам получить высокую надежность в миниатюрном корпусе сложно, поэтому многие продвинутые серии гарантируют 5000+ часов для диаметра 10 мм и выше, а 8 мм и ниже — только 2000 часов.

Ток утечки (Leakage Current) конденсатора для нас не принципиален. Существуют емкости, специально нормированные на малый ток утечки. Порядок токов (для выбранного номинала на предельных U и Т) такой —

Cтандарт (Ark GS 105C) : I(мА) 0 0

Вознаградить Я собрал 0 0

Источник

Импульсные силовые конденсаторы

Высоковольтные импульсные конденсаторы используются исключительно в качестве средства для разового накопления электрической энергии с последующей полной разрядкой. Такой мощный кратковременный ток нашёл применение во многих отраслях промышленности. В данный момент их использование возможно в следующих сферах:

• Штамповка электромагнитным импульсом. Она требуется для создания небольших деталей со множеством мелких элементов, а дополнительная обработка не предусмотрена даже в высшем классе точности. Всё получается быстро и с первого раза.
• Крошение и дробление горных пород с небольшой твердостью также осуществляется импульсными электромагнитами большой мощности. Создаётся кратковременный удар при разряде, а скорость движущихся частей намного быстрее распространения звука.
• Мощные электрические импульсы позволяют создать разность потенциалов на границе сред, что вызывает взаимное расторжение разнородных сред. Например, можно очистить котёл от накипи или нагара, а также промышленные очистители применяются для счистки ракушек с днищ суден.
• Небольшие модели работают в лазерных установках, позволяя усилить действие луча при прохождении более толстого участка, чем основная масса разрезаемого материала.

Именно благодаря этим конденсаторам мы можем создавать самые мощные электромагниты и плазменные видимые потоки. Также на их базе работают некоторые современные силовые трансформаторы.

Ключевые характеристики и особенности

Наиболее важными для импульсных конденсаторов высокой мощности являются следующие рабочие показатели:

• Количество генерируемых и отдаваемых в минуту импульсов. Чем оно больше, тем скорее произойдёт износ. Но это технологическая неизбежность.
• Глубина разряда. Он показывает, сколько в процентах от номинальной ёмкости будет снято при генерации единичного импульса. Поэтому полная разрядка необязательна. Устройство с огромным запасом может работать чуть ли не целый рабочий день, а зарядка производится в течение ночи.
• Декремент затухания. Он не имеет размера, а также демонстрирует безразмерную логарифмическую зависимость. Постоянная генерация разрядов является сложным процессом, имеющим колебательный характер. Поэтому при определенных условиях возможна неравномерная подача импульсов с течением времени. Чем лучше конденсатор держит постоянство разряда, тем выше считается его качество. Серия амплитуд с идеальными характеристиками обычно рассматривается в рамках определенной технической задачи, а его зависимость от времени является настраиваемой величиной.
• Геометрические размеры. Они могут сильно варьировать, но форма не имеет значения. Можно создать его хоть в корпусе трубы, всё равно удастся достичь требуемых характеристик. Всё зависит от изначальных технических требований заказчика. Производители обычно готовы создавать любое изделие.
• Диэлектрические параметры наполнителя. Это единственная сфера, развивающаяся в данном направлении. Постоянно появляются новые композитные материалы, хотя ещё 20 лет назад применялось рафинированное и загущенное рапсовое масло, обладающее повышенной гигроскопичностью.

В данный момент наиболее современными считаются модели с парой обкладок, между которыми проложен мощный диэлектрик. Несмотря на сравнительно небольшие размеры, они обладают отличными показателями, а также могут работать с сетями до 50кВ. Возникновение дуги полностью исключено из-за особой формы твердой диэлектрической прокладки, а также применения специального многослойного лакирования. Наибольший КПД обычно возможен при положительных температурах, а повышение проводимости на морозе может спровоцировать появление внутренней электрической дуги. При выборе необходимо обратить внимание на вибрационную стойкость модели и импульс ударных воздействий, выдерживаемый корпусом и внутренними частями.

Где приобрести импульсные конденсаторы

Купить небольшие модели этих востребованных в промышленности устройств всегда можно в нашем интернет-магазине «ПрофЭлектро». Мы поставляем только проверенную продукцию от лучших отечественных и зарубежных производителей, что позволяет избежать попадания подделок в продажу и устанавливать справедливые цены. Доставка возможна в любой город и регион России.

Источник

Y-конденсаторы для импульсных блоков питания

• Цена: $1.10 за 50шт

• Перейти в магазин

Недавно я делал обзор очередной вариации «народного БП» на 24В 5А, и там как обычно оказалось, что конденсатор между первичкой и вторичкой стоит обычный, не Y.

Камрад dens17 подкинул мне ссылку на правильные конденсаторы в правильном магазине.

Я тут хотел пораспинаться и поделать умный вид на тему что такое Y-конденсаторы и для чего они нужны. А потом подумал, и пришел к выводу что всё уже рассказано до меня, а копипастить нет смысла, лучше привести пару ссылок. Если коротко — то в импульсных блоках питания имеет значение паразитная межобмоточная емкость трансформатора. Из-за неё на выход БП пролазят помехи. Для борьбы с этим ставятся конденсаторы, соединяющие первичную и вторичную обмотки блока питания. При этом на выход пролазит заодно и первичное напряжение, из-за чего при прикосновении к контакту казалось бы низковольтного БП может ощутимо «щипать». Так вот для того чтобы никого не убило при пробое такого конденсатора, если он вдруг уйдет не в обрыв а в короткое замыкание — и применяют безопасные Y-конденсаторы. Бывают они двух видов Y2 (рабочее напряжение до 250В и выдерживает импульсы до 5кВ) и Y1 (более 250В и до 8кВ). Конденсаторы Y-типа отличаются от других тем, что при пробое не замыкаются, а гарантированно уходят в обрыв, то есть это БЕЗОПАСНЫЕ конденсаторы, напряжение с «горячей», сетевой стороны БП не проходит на выход. Подробнее — тут тут и тут.

А теперь перейдем к героям обзора.

Маркировка

Как видим, заявлено X1/Y1 и 440/250-400В, ну и емкость 2.2нФ. К сожалению, о принадлежности конденсаторов к классам X1 и Y1 я могу поверить только на слово, ибо у меня нет оборудования для проверки, а могу проверить только размеры и емкость, ну и положиться на продавца, точнее поставщика MglclgM, который, повторюсь, неоднократно подтвердил свою благонадежность и качество товара.

Расстояние между ногами 10мм, общая высота порядка 11мм, диаметр 8мм, толщина 5мм. Емкость:

Ну и перепаяем БП.
Было:

Стало:

Я просверлил отверстие 0.8мм, чутка не попал с расстоянием, правда, да и фиг с ним. Можно и просто ноги согнуть акуратно — ничего ему не будет. Параноики могут срезать немного фольги с платы для увеличения зазора и покрыть сверху паяльной маской, а лучше каким-нить высоковольтным лаком.

Собственно, никакого влияния на работу БП в штатных условиях данный конденсатор не оказывает. Замена — чисто увеличение потенциальной безопасности и стремление хоть чутка «приблизиться к феншую». То есть, сейчас я буду знать что я поставил вместо обычного — Y-конденсатор, который хоть и не проверен на 100%, но имеет маркировку и куплен у правильного продавца, то есть всяко лучше чем было 😉

Можно также купить аналогичные конденсаторы в оффлайне при наличии условного чипа-дипа в условной шаговой доступности, либо выпаять из комповых БП забесплатно, я в курсе, спасибо 😉

Источник

Конденсаторы для импульсных источников питания: альтернатива электролитическим конденсаторам

Известно, что современный рынок электронных устройств предъявляет жесткие требования
к импульсным источникам питания: высокие КПД и частота преобразования,
малые габариты и низкая стоимость изделия. В связи с этим все чаще возникает вопрос
выбора технологии изготовления конденсаторов (тантал или алюминий), традиционно
применяемых в качестве фильтрующих конденсаторов в импульсных источниках питания.

Требованиям рынка компонентов для высокочастотных импульсных источников питания
отвечает новое семейство пленочных и керамических конденсаторов, представленное в России
французской компанией Eurofarad. Данные конденсаторы, как любая другая продукция этой компании, предназначены для использования в тех областях применения, где требуется повышенная надежность компонентов (авиация, космос, военная
и нефтегазовая промышленность и пр.), т. к. они
подвергаются тщательному многоступенчатому
внутреннему контролю качества на всех стадиях
производства.

Керамические конденсаторы

Производство
Технологический процесс производства многослойных конденсаторов постоянно совершенствуется, повышая качество изделий. Однородность диэлектрика и электродов позволяет увеличивать рабочие области электродов, а усовершенствованная технология литья керамики позволяет уменьшить
толщину слоя диэлектрика.

Такой подход, помноженный на современные технологические возможности (расположение по несколько сотен больших слоев пленки в конденсаторе, а также использование керамики 2-го класса — X7R, 2C1
и др.), позволяет достичь «объемной» емкости порядка нескольких десятков микрофарад на см 3 .

Керамические конденсаторы Eurofarad соответствуют типу X7R (классификация по стандарту EIA)
и даже превосходят требования к данному типу конденсаторов — нижний температурный предел расширен до –60 °C. Фактически эти керамические конденсаторы скорее соответствуют типу 2C1 по стандарту CECC, который, в отличие от стандарта EIA,
определяет также минимальное и максимальное отклонение значения емкости во всем температурном
диапазоне от –55 до +125 °C при номинальном напряжении (отклонение емкости ΔC/C составляет
–30%; +20%).

Другое преимущество разработок компании
Eurofarad в том, что потери в конденсаторах не просто
низки при температуре 20 °C (тангенс угла потерь120×10 -4 ), но и резко уменьшаются с ростом температуры. Следовательно, значение допустимого тока
увеличивается с ростом температуры — данная технология допускает высокое среднеквадратическое
значение максимально допустимого тока. Отдельно
стоит упомянуть характеристики конденсаторов
TCN87. К примеру, при номиналах 47 мкФ @ 50 В
конденсатор может выдерживать ток до 10 A (!) на частоте 1 МГц.

Высокая диэлектрическая проницаемость (от 1000
до 5000 Ф/м) 2-го класса керамики позволяет сочетать весьма малые габариты конденсаторов с высокой долговечностью (то есть крайне малым уменьшением емкости в течение всего жизненного цикла
компонента) — порядка –1,5% в логарифмическом
разряде. Для областей применения с особыми требованиями, таких как нефтегазовая промышленность,
в Eurofarad была разработана новая формула керамического диэлектрика из окисей с низким содержанием примесей, уменьшающего ионную проводимость, обусловленную наличием атомов
натрия. Это позволило компании расширить
ассортимент конденсаторов, рассчитанных на
работу при температурах до 200 °C. а некоторые конденсаторы, разработаные под заказ,
имеют рабочую температуру до –200 °C.

Другой метод достижения высокой емкости
конденсаторов — конструктивный — «составление» одного конденсатора из нескольких.

Керамические конденсаторы Eurofarad выпускаются в корпусах как для поверхностного монтажа, так и монтажа в отверстия.
Поверхностный монтаж крупных керамических конденсаторов с высокой емкостью — достаточно критический процесс, так как существует риск теплового удара при пайке, а также механического напряжения, возникающего
из-за разных коэффициентов расширения материалов. В качестве альтернативного решения компанией Eurofarad выпускаются конденсаторы со специальными «ленточными»
выводами (рис. 2). Площадь, необходимая для
монтажа таких конденсаторов, сравнима с площадью, требуемой для монтажа обычного
SMD-конденсатора.

Сравнение с электролитическими конденсаторами

Преимущества керамических конденсаторов по сравнению с электролитическими заключаются в следующем:

керамические конденсаторы могут прекрасно работать на высоких частотах (рис. 3),

чему способствует особая конфигурация
электродов, обеспечивающая низкую индуктивность (у некоторых моделей керамических конденсаторов индуктивность
не превышает 1 нГн);

они не поляризованы;

показатель ESR, как правило, намного
ниже;

благодаря применению керамики 2-го класса, имеющей высокую диэлектрическую постоянную, они отличаются малыми габаритами;

готовы к эксплуатации на «полную мощность» даже после длительного хранения;

гораздо более устойчивы к жестким внешним воздействиям, таким как вибрация, удары, высокое и низкое давление и пр.;

способны выдерживать большие токи;

отсутствует риск утечки;

керамические конденсаторы Eurofarad для
высокочастотных импульсных источников
питания обладают высокой емкостью; есть
керамические конденсаторы емкостью
до 180 мкФ;

в ассортименте керамических конденсаторов Eurofarad для импульсных источников
питания представлены также высоковольтные компоненты — до 500 В.

модели низковольтных керамических конденсаторов (от 16 до 25 В) идеально подходят для применения в области современной
цифровой электроники.

Пленочные конденсаторы

Для производства пленочных конденсаторов Eurofarad в большинстве случаев применяются технологии, основанные на применении полиэстера, полипропилена и пленок
поликарбоната, обладающих собственной
электропроводимостью материала, которая
подходит для применений с большим рабочим током, температурой и высоким напряжением.

В производстве фильтрующих пленочных
конденсаторов для высокочастотных импульсных источников питания в основном используются 2 типа пленок полиэстера — PET (полиэтилентерефталат) и PEN (полиэтиленнафталат), имеющих высокую диэлектрическую
постоянную и обеспечивающих высокую электрическую прочность диэлектрика.

По размерам пленочные конденсаторы
Eurofarad лишь немного больше керамических. Производство пленочных конденсаторов
маленького размера возможно благодаря использованию металлизированной пленки.
Электроды состоят из очень тонких слоев (сотые доли микрометров) цинка или алюминия,
которые наносятся на диэлектрик вакуумным
напылением.

Среди преимуществ конденсаторов с диэлектриком из металлизированной пленки
можно назвать свойство самовосстановления.
То есть если происходит пробой диэлектрика
между слоями металла, электрический дуговой разряд провоцирует точечное выпаривание или выжигание металлического напыления, что приводит к образованию «спасительной» электроизолирующей окиси металла.
После такой регенерации конденсатор полностью исправен.

По среднеквадратичному значению допустимого тока возможности пленочной технологии также достаточно высоки. В группе пленочных конденсаторов Eurofarad есть компонент PM87N, сравнимый по габаритам
и способу монтажа с упомянутым ранее керамическим конденсатором TCN87. Более того,
среднеквадратичное значение максимально
допустимого тока на частоте 10 кГц для этого
конденсатора еще больше: 18 A (вместо 10 A
у керамического).

Основные характеристики пленочных кон-
денсаторов Eurofarad:

• Температурный диапазон от –60 до +125 °C.
• Минимальное и максимальное отклонения
  значения емкости (ΔC/C) в данном температурном диапазоне при номинальном напряжении у пленочных конденсаторов еще
  меньше, чем у керамических: –5%;+10%.
  У отдельных конденсаторов, например,
  PM90RT, отклонение составляет всего
  –3%;+3% (рис. 5).
• Изоляционное сопротивление превышает
  2500 МОм4мкФ при температуре 20 °C.
• Отсутствует зависимость значения емкости
  от величины приложенного напряжения.

Сравнение с электролитическими конденсаторами

• Особая конструкция электродов обеспечивает низкую индуктивность пленочных конденсаторов. Благодаря этой конструкции,
  а также низкому ESR, значение импеданса у пленочных конденсаторов (рис. 6) намного ниже, чем у электролитических;
• вследствие низкого значения импеданса пленочные конденсаторы прекрасно работают
  на высоких частотах, в диапазоне от 20–30 кГц
  до 1 МГц (рис. 7);
• пленочные конденсаторы не поляризованы;
• обладают более высокой надежностью;
• готовы к эксплуатации на «полную мощность» даже после длительного хранения;
• гораздо более устойчивы к жестким внешним воздействиям (вибрация, удары, высокое и низкое давление и пр.);
• способны выдерживать большие токи;
• пленочные конденсаторы Eurofarad для высокочастотных импульсных источников
  питания обладают высокой емкостью, сравнимой с емкостями электролитических конденсаторов. Емкость пленочных конденсаторов Eurofarad достигает 1600 мкФ;
• среди пленочных конденсаторов Eurofarad
  для импульсных источников питания имеются высоковольтные компоненты — до 1200 В;
• исключается риск утечки.

Монтаж

Пленочные конденсаторы Eurofarad выпускаются как для поверхностного монтажа (SMD),
так и для монтажа в отверстия. SMD-конденсаторы допускают пайку волной, а также пайку
в печи. Температурные ограничения для монтажа пленочных конденсаторов составляют
215 °C для пленки PET (от 20 до 40 с) и 230 °C
для пленки PEN (от 20 до 40 с).

Источник