Kondensatorer findes i næsten alle elektroniske enheder og tjener adskillige vigtige applikationer i kredsløbsdesign. Kondensatorer giver blandt andet fleksible filtermuligheder, støjreduktion, strømlagring og sensorfunktioner til designere.
I denne vejledning tager vi et kig på de mange forskellige kondensatorbrug i elektroniske produkter og udstyr.
Hvad bruges kondensatorer til?
Kombineret med modstande bruges kondensatorer ofte som hovedelementet i frekvensselektive filtre. De tilgængelige filterdesigns og topologier er talrige. Disse kan skræddersyes til frekvens og ydeevne ved at vælge de korrekte komponentværdier og kvalitet. Typerne af filterdesign omfatter:
- Højpasfilter
- Low Pass-filter
- Bandpassfilter
- Band Stop Filter
- Notch Filter
- All Pass-filter
- Udligningsfilter
Bundlinje
Kondensatorer spiller en afgørende rolle i driften af digital elektronik ved at beskytte følsomme mikrochips mod støj på strømsignalet. Denne støj kan forårsage unormal adfærd. Kondensatorer, der bruges i denne applikation, kaldes afkoblingskondensatorer. Disse kondensatorer bør placeres tæt på hver mikrochip for at være effektive, fordi kredsløbsspor fungerer som antenner og opfanger støj fra det omgivende miljø. Afkoblings- og by-pass kondensatorer bruges også i ethvert område af et kredsløb for at reducere den samlede påvirkning af elektrisk støj.
Koblings- eller DC-blokerende kondensatorer
Kondensatorer kan sende AC-signaler, mens de blokerer DC og kan bruges til at adskille AC- og DC-komponenterne i et signal. Værdien af kondensatoren behøver ikke at være præcis eller nøjagtig for kobling. Det bør dog være en høj værdi, da kondensatorens reaktans driver ydeevnen i koblingsapplikationer.
Snubber-kondensatorer
I kredsløb, hvor en belastning med høj induktans drives, såsom en motor eller transformer, kan der opstå store transiente effektspidser, da energien, der er lagret i den induktive belastning, pludselig aflades. Denne udledning kan beskadige komponenter og kontakter.
Anvendelse af en kondensator kan begrænse eller dæmpe spændingsspidsen over kredsløbet, hvilket gør driften mere sikker og kredsløbet mere pålideligt. Brug af en snubbing-teknik i kredsløb med lavere effekt forhindrer spidser i at skabe uønsket radiofrekvensinterferens. Denne interferens genererer unormal adfærd i kredsløb og forårsager vanskeligheder med at opnå produktcertificering og godkendelse.
Bundlinje
Kondensatorer er små batterier, der tilbyder unikke energilagringskapaciteter ud over batterier med kemisk reaktion. Når der kræves masser af strøm på kort tid, er store kondensatorer og en række kondensatorer en overlegen mulighed for mange applikationer. Kondensatorbanker lagrer energi til applikationer som pulserende lasere, radarer, partikelacceleratorer og skinnekanoner. En almindelig anvendelse af pulserende kondensator er i blitzen på engangskameraer, som oplades og derefter hurtigt aflades gennem blitzen, hvilket giver en stor strømpuls.
Resonans- eller indstillede kredsløbsapplikationer
Mens modstande, kondensatorer og induktorer laver filtre, kan visse kombinationer resultere i resonansforstærkning af indgangssignalet. Disse kredsløb forstærker signaler ved resonansfrekvensen, skaber en højspænding fra lavspændingsindgange og bruges som oscillatorer og tunede filtre. I resonanskredsløb skal man sørge for at vælge komponenter, der kan overleve de spændinger, som hver komponent ser på tværs af den, ellers vil den hurtigt svigte.
Bundlinje
Kapacitiv sansning er for nylig blevet en almindelig funktion i avancerede forbrugerelektronikenheder. Imidlertid er kapacitive sensorer blevet brugt i årtier i forskellige applikationer til positioner, fugtighed, væskeniveau, produktionskvalitetskontrol og acceleration. Kapacitiv sensing virker ved at detektere en ændring i kapacitansen i det lokale miljø gennem en ændring i dielektrikumet - en ændring i afstanden mellem kondensatorens plader eller en ændring i en kondensators areal.
Kondensatorsikkerhed
Som energilagringskomponenter kan kondensatorer lagre farlige mængder energi. Dette høje energiniveau kan forårsage dødelige elektriske stød og beskadige udstyr, selv når en kondensator er afbrudt fra strømmen i længere tid. Af denne grund er det altid en god idé at aflade kondensatorer, før du arbejder på elektrisk udstyr.
Elektrolytiske kondensatorer er tilbøjelige til at svigte voldsomt under visse forhold, især hvis spændingen på en polariseret elektrolytisk kondensator er omvendt. Kondensatorer, der bruges i højeffekt- og højspændingsapplikationer, kan også svigte voldsomt, da de dielektriske materialer nedbrydes og fordamper.
