Applications des condensateurs
Les condensateurs utilisés pour supprimer les fréquences indésirables sont parfois appelés condensateurs de filtrage. Ils sont courants dans les équipements électriques et électroniques et couvrent un certain nombre d’applications, telles que :
- Suppression des grincements sur les rails d’alimentation en courant continu (CC)
- Suppression des interférences radioélectriques (RFI) pour les lignes de signaux ou d’alimentation entrant ou sortant des équipements
- Condens utilisés après un régulateur de tension pour lisser davantage les alimentations en courant continu
- Condens utilisés dans les filtres audio, de fréquence intermédiaire (FI) ou de radiofréquence (RF) (par ex.par exemple, passe-bas, passe-haut, encoche, etc.)
- Suppression d’arc, comme à travers le disjoncteur ou les » points » dans un moteur à allumage par étincelle
Couplage de signauxModification
Parce que les condensateurs laissent passer les signaux alternatifs mais bloquent les signaux continus (lorsqu’ils sont chargés à la tension continue appliquée), ils sont souvent utilisés pour séparer les composantes alternatives et continues d’un signal. Cette méthode est connue sous le nom de couplage alternatif ou « couplage capacitif ». On emploie ici une grande valeur de capacité, dont la valeur n’a pas besoin d’être contrôlée avec précision, mais dont la réactance est faible à la fréquence du signal.
DécouplageEdit
Un condensateur de découplage est un condensateur utilisé pour découpler une partie d’un circuit d’une autre. Le bruit causé par d’autres éléments du circuit est shunté par le condensateur, réduisant ainsi l’effet qu’ils ont sur le reste du circuit. Il est le plus souvent utilisé entre l’alimentation et la masse.Un autre nom est condensateur de dérivation car il est utilisé pour contourner l’alimentation ou un autre composant à haute impédance d’un circuit.
Filtres passe-haut et passe-basModification
Un filtre passe-haut (HPF) est un filtre électronique qui laisse passer les signaux dont la fréquence est supérieure à une certaine fréquence de coupure et atténue les signaux dont la fréquence est inférieure à la fréquence de coupure. La quantité d’atténuation pour chaque fréquence dépend de la conception du filtre. Un filtre passe-haut est généralement modélisé comme un système linéaire invariant dans le temps. Il est parfois appelé filtre coupe-bas ou filtre coupe-basse. Les filtres passe-haut ont de nombreuses utilisations, telles que le blocage du courant continu des circuits sensibles aux tensions moyennes non nulles ou des dispositifs de radiofréquence. Ils peuvent également être utilisés conjointement avec un filtre passe-bas pour produire un filtre passe-bande.
Un filtre passe-bas (LPF) est un filtre qui laisse passer les signaux dont la fréquence est inférieure à une fréquence de coupure sélectionnée et atténue les signaux dont la fréquence est supérieure à la fréquence de coupure. La réponse en fréquence exacte du filtre dépend de sa conception. Le filtre est parfois appelé filtre coupe-haut, ou ]] dans les applications audio. Un filtre passe-bas est le complément d’un filtre passe-haut.
Filtres de bruit et snubbersEdit
Lorsqu’un circuit inductif est ouvert, le courant à travers l’inductance s’effondre rapidement, créant une grande tension sur le circuit ouvert de l’interrupteur ou du relais. Si l’inductance est suffisamment grande, l’énergie générera une étincelle électrique, entraînant l’oxydation, la détérioration ou parfois la soudure des points de contact, ou la destruction d’un interrupteur à semi-conducteurs. Un condensateur d’amortissement placé aux bornes du circuit nouvellement ouvert crée un chemin permettant à cette impulsion de contourner les points de contact, préservant ainsi leur durée de vie ; on en trouvait couramment dans les systèmes d’allumage à rupteur à contact, par exemple. De même, dans les circuits à plus petite échelle, l’étincelle peut ne pas être suffisante pour endommager le commutateur, mais elle émet tout de même des interférences radioélectriques indésirables (RFI), qu’un condensateur de filtrage absorbe. Les condensateurs d’amortissement sont généralement employés avec une résistance de faible valeur en série, pour dissiper l’énergie et minimiser les RFI. De telles combinaisons résistance-condensateur sont disponibles dans un seul boîtier.
Des condensateurs sont également utilisés en parallèle pour interrompre les unités d’un disjoncteur haute tension, afin de répartir équitablement la tension entre ces unités. Dans ce cas, ils sont appelés condensateurs de classement.
Dans les schémas de principe, un condensateur utilisé principalement pour le stockage de la charge en courant continu est souvent dessiné verticalement dans les schémas de circuit, la plaque inférieure, plus négative, étant dessinée en arc. La plaque droite indique la borne positive du dispositif, s’il est polarisé (voir condensateur électrolytique).
Suppression des moteurs à courant continuEdit
Les condensateurs à disque céramique sont généralement utilisés dans les circuits snubber pour les moteurs à basse tension pour leur faible inductance et leur faible coût.
Filtrage de l’alimentation à découpageEdit
Des électrolytiques à faible ESR (résistance série équivalente) sont souvent nécessaires pour gérer le courant d’ondulation élevé.
Filtrage du secteurEdit
Les condensateurs de filtrage du secteur sont généralement des types à film plastique bobiné encapsulé, car ils fournissent une tension nominale élevée à faible coût et peuvent être rendus auto-réparables et fusibles. Les condensateurs de filtrage secteur sont souvent des condensateurs de suppression RFI/EMI en céramique. Les exigences de sécurité supplémentaires pour le filtrage du secteur sont les suivantes :
- Les condensateurs de ligne à neutre sont ignifuges, et en Europe, ils doivent utiliser des diélectriques de classe X.
- Ligne ou neutre à la terre : Doit être ignifugé ; de plus, le diélectrique doit être auto-cicatrisant et fusible. En Europe, il s’agit de condensateurs de classe Y.
Filtrage du rail d’alimentationEdit
Les condensateurs électrolytiques sont généralement utilisés en raison de leur capacité élevée à faible coût et de leur faible taille. Des non-électrolytiques plus petits peuvent être mis en parallèle avec ceux-ci pour compenser les mauvaises performances des électrolytiques aux hautes fréquences.
Les ordinateurs utilisent un grand nombre de condensateurs de filtrage, ce qui fait de la taille un facteur important. Les condensateurs au tantale solide et au tantale humide offrent certaines des meilleures performances CV (capacité/tension) dans certains des conditionnements les plus efficaces sur le plan volumétrique disponibles. Les courants élevés et les basses tensions rendent également importante une faible résistance série équivalente (ESR). Les condensateurs au tantale solide offrent des versions à faible ESR qui peuvent souvent répondre aux exigences d’ESR, mais ils ne sont pas l’option la plus faible d’ESR parmi tous les condensateurs. Les tantales solides présentent un problème supplémentaire qui doit être pris en compte lors de la phase de conception. Les condensateurs au tantale solide doivent être déclassés en tension dans toutes les applications. Un déclassement de tension de 50% est recommandé et généralement accepté comme la norme industrielle ; par exemple, un condensateur au tantale solide de 50V ne doit jamais être exposé à une tension d’application réelle supérieure à 25V. Les condensateurs au tantale solide sont des composants très fiables si l’on prend les précautions nécessaires et que l’on suit scrupuleusement toutes les directives de conception. Malheureusement, le mécanisme de défaillance d’un condensateur au tantale solide est un court-circuit qui se traduit par une violente flambée et un dégagement de fumée sur le circuit imprimé, susceptibles d’endommager d’autres composants situés à proximité et de détruire complètement le condensateur. Heureusement, la plupart des défaillances des condensateurs au tantale solide sont immédiates et très évidentes. Une fois en application, les performances des condensateurs au tantale solide s’améliorent avec le temps et les risques de défaillance due à une mauvaise fabrication des composants diminuent. Les tantales humides sont un type de condensateur électrolytique, utilisant une pastille de tantale dans un matériau électrolytique scellé dans un emballage hermétique. Ce type de condensateur au tantale ne nécessite pas le même déclassement qu’un tantale solide et son mécanisme de défaillance est ouvert. Une courbe de déclassement de tension de 10% à 20% est recommandée pour les tantales humides lorsqu’ils fonctionnent entre 85C et 125C. Les tantales humides ne sont pas communément appelés simplement « électrolytiques » car généralement « électrolytique » fait référence aux électrolytiques en aluminium.