Kondensaatoreid leidub peaaegu kõigis elektroonikaseadmetes ja need teenivad vooluringide kujundamisel mitmeid olulisi rakendusi. Kondensaatorid pakuvad disaineritele muuhulgas paindlikke filtrivalikuid, müra vähendamist, energiasalvestust ja tuvastusvõimalusi.
Selles juhendis vaatleme kondensaatorite kasutusvõimalusi elektroonikatoodetes ja -seadmetes.
Milleks kondensaatoreid kasutatakse?
Takistitega kombineerituna kasutatakse sageli sagedusselektiivsete filtrite põhielemendina kondensaatoreid. Saadaolevaid filtrikujundusi ja topoloogiaid on palju. Neid saab kohandada vastav alt sagedusele ja jõudlusele, valides õiged komponentide väärtused ja kvaliteedi. Filtrite kujunduste tüübid on järgmised:
- Kõrgpääsfilter
- Madalpääsfilter
- Bändipääsufilter
- Ribapeatuse filter
- Sälgufilter
- Kõik läbipääsufilter
- Evaliseerimisfilter
Alumine rida
Kondensaatorid mängivad digitaalse elektroonika töös olulist rolli, kaitstes tundlikke mikrokiipe toitesignaali müra eest. See müra võib põhjustada ebatavalist käitumist. Selles rakenduses kasutatavaid kondensaatoreid nimetatakse lahtisidestuskondensaatoriteks. Need kondensaatorid tuleks paigutada iga mikrokiibi lähedale, et need oleksid tõhusad, sest vooluahela jäljed toimivad antennidena ja võtavad ümbritsevast keskkonnast müra. Lahtisidestus- ja möödavoolukondensaatoreid kasutatakse ka vooluahela mis tahes piirkonnas, et vähendada elektrilise müra üldist mõju.
Ühendus- või alalisvoolu blokeerivad kondensaatorid
Kondensaatorid suudavad läbida vahelduvvoolu signaale, blokeerides samal ajal alalisvoolu ning neid saab kasutada signaali vahelduv- ja alalisvoolu komponentide eraldamiseks. Kondensaatori väärtus ei pea sidumiseks olema täpne ega täpne. Siiski peaks see olema suur väärtus, kuna kondensaatori reaktants juhib jõudlust sidestusrakendustes.
Snubberkondensaatorid
Ahelates, kus juhitakse suure induktiivsusega koormust (nt mootor või trafo), võivad induktiivkoormuses salvestatud energia ootamatult tühjenemisel tekkida suured siirdevõimsuse hüpped. See tühjenemine võib kahjustada komponente ja kontakte.
Kondensaatori rakendamine võib piirata või summutada vooluahela pingekõrgust, muutes töö turvalisemaks ja vooluringi töökindlamaks. Katkestustehnika kasutamine väiksema võimsusega ahelates hoiab ära hüppeid tekitamast soovimatuid raadiosageduslikke häireid. See interferents tekitab vooluringides anomaalset käitumist ja raskendab toote sertifikaadi ja heakskiidu saamist.
Alumine rida
Kondensaatorid on väikesed akud, mis pakuvad ainulaadset energiasalvestusvõimet peale keemilise reaktsiooni akude oma. Kui lühikese aja jooksul on vaja palju võimsust, on suured kondensaatorid ja kondensaatoripangad paljude rakenduste jaoks suurepärased võimalused. Kondensaatoripangad salvestavad energiat selliste rakenduste jaoks nagu impulsslaserid, radarid, osakeste kiirendid ja rööpakahurid. Impulssvõimsusega kondensaatori tavaline rakendus on ühekordselt kasutatavate kaamerate välklamp, mis laaditakse ja tühjeneb kiiresti läbi välgu, andes suure vooluimpulsi.
Resonants- või häälestatud vooluahela rakendused
Takistid, kondensaatorid ja induktiivpoolid teevad filtreid, kuid teatud kombinatsioonid võivad põhjustada sisendsignaali võimendavat resonantsi. Need ahelad võimendavad signaale resonantssagedusel, loovad madalpinge sisenditest kõrge pinge ning neid kasutatakse ostsillaatoritena ja häälestatud filtritena. Resonantsahelates tuleb hoolitseda selle eest, et valida komponendid, mis suudavad vastu pidada iga komponendi pingetele, vastasel juhul läheb see kiiresti rikki.
Alumine rida
Mahtuvusandurist on viimasel ajal saanud arenenud tarbeelektroonikaseadmete tavaline funktsioon. Kuid mahtuvusandureid on aastakümneid kasutatud erinevates rakendustes positsioonide, niiskuse, vedeliku taseme, tootmiskvaliteedi kontrolli ja kiirenduse jaoks. Mahtuvuslik andur töötab, tuvastades kohaliku keskkonna mahtuvuse muutuse dielektriku muutumise kaudu - kondensaatori plaatide vahelise kauguse muutuse või kondensaatori pindala muutumise.
Kondensaatorite ohutus
Energiasalvestavate komponentidena võivad kondensaatorid salvestada ohtlikke koguseid energiat. See kõrge energiatase võib põhjustada surmavaid elektrilööke ja kahjustada seadmeid isegi siis, kui kondensaator on pikemaks ajaks vooluvõrgust lahti ühendatud. Seetõttu on alati hea mõte enne elektriseadmete kallal töötamist kondensaatorid tühjendada.
Elektrolüütkondensaatorid võivad teatud tingimustel järsult rikki minna, eriti kui polariseeritud elektrolüütkondensaatori pinge on vastupidine. Suure võimsusega ja kõrgepinge rakendustes kasutatavad kondensaatorid võivad samuti äkiliselt üles öelda, kuna dielektrilised materjalid lagunevad ja aurustuvad.
