Applicazioni dei condensatori

I condensatori usati per sopprimere le frequenze indesiderate sono talvolta chiamati condensatori di filtro. Sono comuni nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche, e coprono un certo numero di applicazioni, come:

• Rimozione dei guasti sui binari di alimentazione in corrente continua (DC)
• Rimozione delle interferenze a radiofrequenza (RFI) per il segnale o le linee di alimentazione che entrano o escono dalle apparecchiature
• Condensatori utilizzati dopo un regolatore di tensione per uniformare ulteriormente le alimentazioni DC
• Condensatori utilizzati nei filtri audio, a frequenza intermedia (IF) o a radiofrequenza (RF) (es.)
• Soppressione dell’arco, come ad esempio attraverso l’interruttore di contatto o i ‘punti’ in un motore ad accensione a scintilla

Accoppiamento del segnaleModifica

Perché i condensatori passano la corrente alternata ma bloccano i segnali in corrente continua (quando sono caricati fino alla tensione continua applicata), sono spesso usati per separare le componenti AC e DC di un segnale. Questo metodo è noto come accoppiamento AC o “accoppiamento capacitivo”. Qui, viene impiegato un grande valore di capacità, il cui valore non deve essere accuratamente controllato, ma la cui reattanza è piccola alla frequenza del segnale.

DecouplingEdit

Condensatori di disaccoppiamento in ceramica X2Y®

Un condensatore di disaccoppiamento è un condensatore utilizzato per disaccoppiare una parte di un circuito da un’altra. I disturbi causati da altri elementi del circuito vengono deviati attraverso il condensatore, riducendo l’effetto che hanno sul resto del circuito. Un nome alternativo è condensatore di bypass in quanto viene utilizzato per bypassare l’alimentazione o altri componenti ad alta impedenza di un circuito.

Filtri passa alto e passa bassoModifica

Un filtro passa alto (HPF) è un filtro elettronico che fa passare segnali con una frequenza superiore a una certa frequenza di taglio e attenua i segnali con frequenze inferiori alla frequenza di taglio. La quantità di attenuazione per ogni frequenza dipende dal design del filtro. Un filtro passa-alto è solitamente modellato come un sistema lineare invariante nel tempo. A volte è chiamato filtro low-cut o filtro bass-cut. I filtri passa alto hanno molti usi, come il blocco della corrente continua da circuiti sensibili a tensioni medie non nulle o dispositivi a radiofrequenza. Possono anche essere usati insieme a un filtro passa-basso per produrre un filtro passa-banda.

Un filtro passa-basso (LPF) è un filtro che fa passare segnali con una frequenza inferiore a una frequenza di taglio selezionata e attenua segnali con frequenze superiori alla frequenza di taglio. L’esatta risposta in frequenza del filtro dipende dal design del filtro. Il filtro è a volte chiamato un filtro high-cut, o ]] nelle applicazioni audio. Un filtro passa-basso è il complemento di un filtro passa-alto.

Filtri di rumore e snubberModifica

Condensatore snubber pesante con terminali a vite

Quando un circuito induttivo viene aperto, la corrente attraverso l’induttanza crolla rapidamente, creando una grande tensione attraverso il circuito aperto dell’interruttore o del relè. Se l’induttanza è abbastanza grande, l’energia genererà una scintilla elettrica, causando l’ossidazione dei punti di contatto, il deterioramento o a volte la saldatura, o la distruzione di un interruttore a stato solido. Un condensatore snubber attraverso il circuito appena aperto crea un percorso per questo impulso per bypassare i punti di contatto, preservando così la loro vita; questi sono stati comunemente trovati nei sistemi di accensione con interruttore a contatto, per esempio. Allo stesso modo, in circuiti più piccoli, la scintilla può non essere sufficiente a danneggiare l’interruttore, ma irradierà comunque interferenze indesiderate a radiofrequenza (RFI), che un condensatore di filtro assorbe. I condensatori di snubber sono di solito impiegati con un resistore di basso valore in serie, per dissipare l’energia e minimizzare le RFI. Tali combinazioni resistenza-condensatore sono disponibili in un unico pacchetto.

I condensatori sono anche usati in parallelo per interrompere le unità di un interruttore ad alta tensione per distribuire equamente la tensione tra queste unità. In questo caso sono chiamati condensatori di classificazione.

Nei diagrammi schematici, un condensatore usato principalmente per l’immagazzinamento della carica DC è spesso disegnato verticalmente nei diagrammi di circuito con la piastra inferiore, più negativa, disegnata come un arco. La piastra dritta indica il terminale positivo del dispositivo, se è polarizzato (vedi condensatore elettrolitico).

Soppressione del motore DCModifica

I condensatori a disco ceramico sono solitamente usati nei circuiti snubber per motori a bassa tensione per la loro bassa induttanza e il basso costo.

Filtraggio di alimentatori in modalità commutataModifica

Gli elettrolitici a bassa ESR (resistenza serie equivalente) sono spesso necessari per gestire l’elevata corrente di ripple.

Filtraggio di reteModifica

I condensatori di filtro di rete sono di solito incapsulati a film plastico avvolto, poiché questi forniscono alta tensione nominale a basso costo, e possono essere resi autorigeneranti e fusibili. I condensatori di filtro di rete sono spesso condensatori di soppressione RFI/EMI in ceramica. I requisiti di sicurezza aggiuntivi per il filtraggio di rete sono:

• I condensatori da linea a neutro sono ritardanti di fiamma, e in Europa devono usare dielettrici di classe X.
• Da linea o neutro a terra: Devono essere ritardanti di fiamma; inoltre, il dielettrico deve essere autorigenerante e fusibile. In Europa questi sono condensatori di classe Y.

Filtraggio della rete

Circuito tipico di applicazione per un semplice alimentatore di rete, che mostra il trasformatore, il raddrizzatore a ponte, il regolatore 78xx e i condensatori di filtro

I condensatori elettrolitici sono di solito utilizzati a causa dell’alta capacità a basso costo e basse dimensioni. Piccoli non-elettrolitici possono essere messi in parallelo con questi per compensare le scarse prestazioni degli elettrolitici alle alte frequenze.

I computer usano un gran numero di condensatori di filtro, rendendo le dimensioni un fattore importante. I condensatori al tantalio solido e al tantalio umido offrono alcune delle migliori prestazioni CV (capacità/tensione) in alcune delle confezioni volumetricamente più efficienti disponibili. Correnti elevate e basse tensioni rendono importante anche una bassa resistenza equivalente in serie (ESR). I condensatori al tantalio solido offrono versioni a bassa ESR che spesso possono soddisfare i requisiti ESR, ma non sono l’opzione ESR più bassa tra tutti i condensatori. I tantalio solido hanno un problema aggiuntivo che deve essere affrontato durante la fase di progettazione. I condensatori al tantalio solido devono essere ridotti di tensione in tutte le applicazioni. Un declassamento di tensione del 50% è raccomandato e generalmente accettato come standard industriale; ad esempio, un condensatore al tantalio solido da 50V non dovrebbe mai essere esposto a una tensione di applicazione effettiva superiore a 25V. I condensatori al tantalio solido sono componenti molto affidabili se viene presa la cura adeguata e tutte le linee guida di progettazione sono seguite attentamente. Sfortunatamente, il meccanismo di fallimento per un condensatore al tantalio solido è un cortocircuito che risulterà in una violenta esplosione e fumo su un PCB in grado di danneggiare altri componenti nelle immediate vicinanze, nonché di distruggere completamente il condensatore. Fortunatamente, la maggior parte dei guasti dei condensatori al tantalio solido saranno immediati e molto evidenti. Una volta in applicazione, le prestazioni del condensatore al tantalio solido miglioreranno nel tempo e le possibilità di un guasto a causa di errori di fabbricazione dei componenti diminuiscono. I tantalio bagnato sono un tipo di condensatore elettrolitico, utilizzando un pellet di tantalio in un materiale elettrolitico sigillato in un pacchetto ermetico. Questo tipo di condensatore al tantalio non richiede lo stesso declassamento di un tantalio solido e il suo meccanismo di guasto è aperto. Una curva di declassamento della tensione dal 10% al 20% è raccomandata per i tantalio bagnati quando si opera da 85C a 125C. I tantalio bagnati non sono comunemente chiamati solo “elettrolitici” perché di solito “elettrolitico” si riferisce agli elettrolitici in alluminio.