Типы конденсаторов

🎯 Главное

Разные типы конденсаторов оптимизированы под разные задачи. Выбор типа — это компромисс между ёмкостью, размером, частотными свойствами и ценой.

                    Ёмкость
                       ↑
    Электролитические  │  ████████████████  100 мкФ — 10 000 мкФ
                       │
    Танталовые         │  ████████████  0.1 — 1000 мкФ
                       │
    Плёночные          │  ████████  1 нФ — 100 мкФ
                       │
    Керамические MLCC  │  ██████  1 пФ — 100 мкФ
                       │
    Керамические NP0   │  ██  1 пФ — 10 нФ
                       └──────────────────────────────→ Стабильность

Multi-Layer Ceramic Capacitors — рабочие лошадки электроники.

⚠️ Подвох X5R/X7R

Ёмкость падает при приложении напряжения! Конденсатор 10 мкФ/10 В при 5 В может иметь реальную ёмкость ~7 мкФ. Это называется DC bias effect.

✅ Развязка питания (100 нФ рядом с каждой микросхемой) ✅ Высокочастотная фильтрация ✅ Компактные схемы (SMD 0402, 0603, 0805)

❌ Большие ёмкости (>100 мкФ) ❌ Критичные к точности схемы (кроме C0G)

«Бочонки» для большой ёмкости.

Диэлектрик — тонкий слой оксида алюминия, образованный электрохимически. Поэтому они полярные!

    Алюминий (+) ──┤ оксид Al₂O₃ ├── электролит ── Алюминий (−)
                   └─ диэлектрик ─┘

Equivalent Series Resistance — внутреннее сопротивление.

Высокий ESR → конденсатор греется → быстрее деградирует.

💡 Low-ESR электролиты

Для импульсных БП и сильноточных схем выбирайте Low ESR электролиты (ESR < 0.1 Ом). Они дороже, но живут дольше.

✅ Фильтрация питания (bulk capacitance) ✅ Сглаживание после выпрямителя ✅ Большие запасы энергии

❌ Высокочастотные схемы (ESR + ESL) ❌ Точные времязадающие цепи

Компромисс между керамикой и электролитами.

• Меньший ESR, чем у электролитов
• Стабильнее ёмкость, чем у X5R керамики
• Компактнее электролитов при той же ёмкости

• Полярные (как электролиты)
• Горят при переполюсовке или превышении напряжения!
• Дороже электролитов

🔥 Опасность!

Танталовые конденсаторы могут загореться при:

• Переполюсовке
• Превышении напряжения
• Пусковых токах

Используйте с запасом по напряжению 50% (для 10 В схемы — тантал на 16 В).

✅ Компактные устройства с ограничением по высоте ✅ Вторичные фильтры в БП ✅ Где важен низкий ESR в малом корпусе

❌ Входные фильтры (пусковые токи!) ❌ Схемы без защиты от переполюсовки

Для точных и надёжных схем.

• Нет DC bias effect (в отличие от керамики)
• Очень низкий ESR и ESL
• Самовосстанавливающиеся (при пробое)
• Неполярные

✅ Аудиосхемы (фильтры, кроссоверы) ✅ Таймеры и генераторы (точность) ✅ Резонансные контуры ✅ Подавление помех (X/Y конденсаторы в БП)

❌ Компактные устройства (большие габариты) ❌ Очень большие ёмкости

Между конденсатором и аккумулятором.

• Резервное питание при кратковременных отключениях
• Рекуперация энергии торможения
• Буфер для пиковых нагрузок

📝 Пример

Суперконденсатор 1 Ф / 5.5 В может питать микроконтроллер (~10 мА) около:

$$t = \frac{C \cdot \Delta U}{I} = \frac{1 \cdot 2}{0.01} = 200\,\text{с} \approx 3\,\text{мин}$$

(при допустимой просадке 2 В)

Код из 3 цифр: первые две — значащие, третья — множитель (число нулей в пФ).

Обычно указано прямо: 100µF 25V или 100/25.

1. Какой тип конденсатора выбрать для RC-генератора на 1 кГц, где важна стабильность частоты?

2. Почему нельзя ставить только электролит 1000 мкФ для развязки микроконтроллера?

3. Конденсатор маркирован «105». Какая у него ёмкость?

• Последовательное соединение
• Параллельное соединение
• RC-цепи — как применять конденсаторы на практике