Spis treści:
- 1 Kondensator elektrolityczny – podstawowe informacje
- 2 Pojemność kondensatorów elektrolitycznych – najważniejszy parametr
- 3 Pozostałe parametry kondensatora elektrycznego
- 4 Typy i konstrukcja kondensatorów elektrolitycznych
- 5 Ładowanie i rozładowanie kondensatorów elektrolitycznych
- 6 Kondensatory elektrolityczne w obudowach THT i SMT
Kondensatory elektrolityczne to elementy elektroniczne mające zdolność do przechowywania energii. Są wyposażone w dwa przewodniki oddzielone dielektrykiem. Co jeszcze warto o nich wiedzieć?
Kondensator elektrolityczny – podstawowe informacje
Kondensatory elektrolityczne to podzespoły powszechnie wykorzystywane m.in. w elektronice. Są zdolne do przechowywania określonej ilości energii elektrycznej. Ta zdolność jest określana jako pojemność kondensatora, czyli kluczowy parametr techniczny determinujący jego zastosowanie.
Kondensator elektrolityczny wyróżnia się szerokim zastosowaniem w pasywnych i aktywnych układach elektronicznych. Używa się ich w celu filtrowania sygnałów, stabilizowania przepływu mocy i napięcia w układach. Ponadto są stosowane do blokowania przepływu prądu stałego, umożliwiając jednocześnie swobodny przepływ prądu przemiennego.
Na rynku można znaleźć dwa rodzaje kondensatorów elektrolitycznych. Pierwsze z nich to modele aluminiowe wyróżniające się stosunkowo niską ceną i standardowymi parametrami elektrycznymi. Do drugiej grupy zaliczamy kondensatory elektrolityczne tantalowe, które są droższe od modeli aluminiowych, jednak oferują lepsze parametry elektryczne.
Pojemność kondensatorów elektrolitycznych – najważniejszy parametr
Kluczowym parametrem kondensatorów elektrolitycznych jest wspomniana pojemność wyrażona w faradach. Dzięki tej informacji wiemy ile energii może bezpiecznie magazynować konkretny model kondensatora. Ten parametr jest zawsze indywidualnie dobierany do konkretnego zastosowania. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego do opisu pojemności kondensatorów elektrolitycznych wykorzystywanych w elektronice stosuje się jego podwielokrotności. Są to ułamkowe części jednego farada. Do najczęściej używanych podwielokrotności zaliczamy mikrofarad, oznaczany jako 1μF (10−6F), nanofarad, czyli nF (10−9F) i pikofarad, czyli pF (10−12F).
Pozostałe parametry kondensatora elektrycznego
Następny ważny parametr techniczny kondensatora to maksymalne napięcie pracy. Określa on jak wysokie napięcie pracy może „wytrzymać” kondensator, bez ryzyka uszkodzenia. Co wpływa na poziom maksymalnego napięcia tego elementu? Najważniejsze czynniki to grubość dielektryka i właściwości. Przekroczenie maksymalnego napięcia pracy kondensatora może spowodować przebicie, które jest w stanie doprowadzić do całkowitego uszkodzenia. W skrajnych przypadkach zwarcie obu okładek może być przyczyną „puchnięcia”, a nawet wybuchu kondensatora.
Dostosowując konkretny model kondensatora elektrycznego, a dokładniej parametr określający maksymalne napięcie znamionowe, należy wziąć pod uwagę napięcie pracy układu, przepięcia i chwilowy wzrost napięcia.
Typy i konstrukcja kondensatorów elektrolitycznych
Poszczególne rodzaje kondensatorów różnią się od siebie nie tylko parametrami elektrycznymi (pojemnością i maksymalnym napięciem pracy), ale również materiałem dielektryka. Część kondensatora odpowiedzialna za oddzielenie okładek może być wykonana np. z ceramiki, papieru lub różnego rodzaju polimerów. Kolejne różnice obejmują strukturę okładek i typ obudowy.
Pojemność kondensatorów elektrolitycznych dostępnych na rynku przeważnie zawiera się w zakresie od kilku pikofaradów do kilku kilofaradów. Maksymalna pojemność superkondensatorów to około 5 kF.
Wykorzystywanie kondensatorów o pojemności powyżej 1 mikrofarada obejmuje niemal wyłącznie modele elektrolityczne. Ich popularność wynika z połączenia kompaktowych rozmiarów i stosunkowo niskiej ceny.
Ładowanie i rozładowanie kondensatorów elektrolitycznych
Teoretycznie raz naładowany kondensator powinien zachować swoją pojemność przez dowolnie długi czas (w przypadku, gdy nie jest podłączony do obciążenia). Jednak w praktyce kondensatory są podatne na tak zwany efekt samorozładowania. Z czego to wynika? Przede wszystkim z właściwości materiału, z którego został wykonany dielektryk. Wraz z upływem czasu przepływa przez niego prąd. Choć te wartości są znikome, to w określonej jednostce czasu doprowadzają do częściowego lub całkowitego samorozładowania kondensatora. Długość i intensywność tego zjawiska są uzależnione m.in. od budowy kondensatora i rodzaju dielektryka.
W przypadku obciążania tego elementu elektronicznego, następuje przepływ prądu powodujący obniżenie napięcia między okładkami. Gdy poziom napięcie spadnie do 0 V, wówczas mówimy o sytuacji, w której kondensator jest całkowicie rozładowany.
Dobrym przykładem jest podłączenie kondensatora elektronicznego do obciążenia w postaci rezystora. Spadek napięcia kondensatora będzie uzależniony od wielkości prądu rozładowania. Czas niezbędny do całkowitego rozładowania kondensatorów elektrolitycznych o większej pojemności jest dłuższy niż w przypadku modeli o mniejszej pojemności (w przypadku takiego samego obciążenia).
Kondensatory elektrolityczne w obudowach THT i SMT
Kondensatory elektrolityczne występują w dwóch wariantach obudowy. Pierwszym z nich jest THT (z ang. Through-Hole Technology), nazywany również montażem przewlekanym. Kondensatory tego typu są wyposażone w dwa wyprowadzenia w postaci drucianych nóżek wprowadzonych do otworów płytki drukowanej PCB. W trakcie montażu THT wyprowadzenie kondensatora elektrycznego jest przekładane (przez wspomniane otwory) na drugą stronę płytki i lutowane do pól lutowniczych. Te miejsca są połączone ze ścieżkami przewodzącymi płytki.
Z kolei kondensatory elektrolityczne w obudowach SMD (z ang. Surface Mounted Devices) są przeznaczone do montażu SMT (z ang. Surface Mount Technology). Ta technologia jest wykorzystywana w m.in. seryjnej produkcji. W porównaniu do montażu THT, jest znacznie szybsza, dzięki czemu wyparła montaż przewlekany w profesjonalnych zastosowaniach. Technika przewlekana jest obecnie stosowana przez hobbystów i amatorów majsterkowania. Ze względu na łatwą naukę, montaż THT jest częstym wyborem początkujących elektroników. Ponadto montaż THT jest wykorzystywany podczas prototypowania i testowania nowych układów, składających się ze stosunkowo niewielkiej liczby elementów elektronicznych.
