Kondenzátory se nacházejí téměř v každém elektronickém zařízení a slouží při konstrukci obvodů několika základním aplikacím. Kondenzátory mimo jiné nabízejí návrhářům flexibilní možnosti filtrování, redukci šumu, ukládání energie a snímací schopnosti. V této příručce se podíváme na rozmanitost použití kondenzátorů v elektronických výrobcích a zařízeních.
Na co se kondenzátory používají?
V kombinaci s rezistory se kondenzátory často používají jako hlavní prvek frekvenčně selektivních filtrů. Dostupné vzory filtrů a topologie jsou četné. Ty lze přizpůsobit frekvenci a výkonu výběrem správných hodnot komponent a kvality. Mezi typy filtrů patří:
- High Pass filtr
- Nízkoprůchodový filtr
- Filtr pásma
- Filtr zastavení pásma
- Zářezový filtr
- All Pass Filter
- Vyrovnávací filtr
Oddělení a obtokové kondenzátory
Kondenzátory hrají zásadní roli při provozu digitální elektroniky tím, že chrání citlivé mikročipy před šumem na napájecím signálu. Tento hluk může způsobit neobvyklé chování. Kondenzátory používané v této aplikaci se nazývají oddělovací kondenzátory. Tyto kondenzátory by měly být umístěny blízko každého mikročipu, aby byly účinné, protože stopy obvodu fungují jako antény a snímají hluk z okolního prostředí. Odpojovací a obtokové kondenzátory se také používají v jakékoli oblasti obvodu, aby se snížil celkový dopad elektrického šumu.
Spojovací nebo stejnosměrné blokovací kondenzátory
Kondenzátory mohou při blokování stejnosměrného proudu procházet střídavými signály a lze je použít k oddělení střídavých a stejnosměrných složek signálu. Hodnota kondenzátoru nemusí být přesná ani přesná pro připojení. Mělo by to však být vysoká hodnota, protože reaktance kondenzátoru řídí výkon v aplikacích spojování.
Odrušovací kondenzátory
V obvodech, kde je napájena zátěž s vysokou indukčností, jako je motor nebo transformátor, mohou nastat velké přechodné energetické špičky, protože energie uložená v indukční zátěži je náhle vybita. Toto vybití může poškodit součásti a kontakty. Použití kondenzátoru může omezit nebo potlačit špičku napětí v obvodu, čímž se provoz stane bezpečnějším a obvod bude spolehlivější. Použití techniky tlumení v obvodech s nižším výkonem zabraňuje hrotům vytvářet nežádoucí vysokofrekvenční rušení. Toto rušení generuje anomální chování v obvodech a způsobuje potíže při získávání certifikace a schválení produktu.
Pulzní výkonové kondenzátory
Kondenzátory jsou malé baterie, které nabízejí jedinečné schopnosti akumulace energie nad rámec baterií chemických reakcí. Pokud je v krátkém časovém období vyžadováno velké množství energie, jsou velké kondenzátory a banky kondenzátorů vynikající volbou pro mnoho aplikací. Kondenzátorové banky ukládají energii pro aplikace, jako jsou pulzní lasery, radary, urychlovače částic a železniční zbraně. Běžnou aplikací kondenzátoru s pulzním výkonem je blesk na jednorázových kamerách, který se nabíjí a poté rychle vybíjí bleskem a poskytuje velký puls proudu.
Rezonanční nebo laděné obvodové aplikace
Zatímco rezistory, kondenzátory a induktory vytvářejí filtry, určité kombinace mohou mít za následek rezonanci zesilující vstupní signál. Tyto obvody zesilují signály na rezonanční frekvenci, vytvářejí vysoké napětí z nízkonapěťových vstupů a používají se jako oscilátory a laděné filtry. V rezonančních obvodech je třeba věnovat pozornost výběru komponent, které mohou přežít napětí, které každá komponenta vidí napříč, nebo rychle selže.
Kapacitní snímací aplikace
Kapacitní snímání se v poslední době stalo běžnou součástí pokročilých zařízení spotřební elektroniky. Kapacitní snímače se však po celá desetiletí používají v různých aplikacích pro polohy, vlhkost, hladinu kapaliny, kontrolu kvality výroby a zrychlení. Kapacitní snímání funguje tak, že detekuje změnu kapacity místního prostředí prostřednictvím změny v dielektriku – změna vzdálenosti mezi deskami kondenzátoru nebo změna oblasti kondenzátoru.
Bezpečnost kondenzátoru
Jako součásti pro skladování energie mohou kondenzátory ukládat nebezpečná množství energie. Tato vysoká úroveň energie může způsobit smrtelné úrazy elektrickým proudem a poškodit zařízení, i když je kondenzátor na delší dobu odpojen od napájení. Z tohoto důvodu je vždy dobré před prací na elektrickém zařízení kondenzátory vybít. Elektrolytické kondenzátory jsou za určitých podmínek náchylné k prudkému selhání, zejména pokud je napětí na polarizovaném elektrolytickém kondenzátoru obráceno. Kondenzátory používané ve vysoce výkonných a vysokonapěťových aplikacích mohou také prudce selhat, protože se dielektrické materiály rozpadají a odpařují.